- ลักษณะเฉพาะ
- DHAP ในไกลโคไลซิส
- ปฏิกิริยาอัลโดเลส
- ปฏิกิริยา TIM
- DHAP ในวงจร Calvin
- DHAP ใน gluconeogenesis
- อ้างอิง
dihydroxyacetone ฟอสเฟตเป็นสารเคมีภายใต้ตัวย่อย่อ DHAP มันเป็นตัวกลางในเส้นทางการเผาผลาญบางอย่างของสิ่งมีชีวิตเช่นการย่อยสลายไกลโคไลติกหรือไกลโคไลซิสรวมถึงวัฏจักรคาลวินในพืช
ในทางชีวเคมี DHAP เป็นผลมาจากการทำงานของเอนไซม์อัลโดเลสต่อฟรุกโตส -1,6-bisphosphate (FBP) ซึ่งทำให้เกิดการสลายตัวของอัลโดไลติกทำให้เกิดสารประกอบคาร์บอน 3 ชนิด ได้แก่ DHAP และ glyceraldehyde 3-phosphate (GAP) .
ที่มา: David T. Macpherson
ในวัฏจักรคาลวินอัลโดเลสจะทำปฏิกิริยาย้อนกลับโดยกลั่นตัวโมเลกุล DHAP กับโมเลกุล GAP ให้เป็นเฮกโซส
ลักษณะเฉพาะ
DHAP ถูกจัดอยู่ในโมเลกุลที่เรียกว่า ketotrioses โมโนแซ็กคาไรด์เหล่านี้ประกอบด้วยโซ่สามคาร์บอน (ไตรโอเซส) กับกลุ่มคาร์บอนิลที่คาร์บอนกลาง (C2)
GAP และ DAHP เป็นไอโซเมอร์ที่ใช้งานได้และประกอบเป็นคาร์โบไฮเดรตที่ง่ายที่สุดภายในโมเลกุลอินทรีย์ที่ใช้งานทางชีวภาพ
แม้ว่าโครงสร้างทางเคมีของคาร์โบไฮเดรตทั่วไปเช่น GAP และ DHAP จะเป็นอัลดีไฮด์และคีโตน แต่ก็มีคำว่าคาร์โบไฮเดรตซึ่งหมายถึงอนุพันธ์โดยตรงของแซคคาไรด์
DHAP ในไกลโคไลซิส
ในไกลโคไลซิสปฏิกิริยาต่างๆจะย่อยสลายกลูโคสให้เป็นไพรูเวท การย่อยสลายนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องใน 10 ขั้นตอนติดต่อกันโดยที่เอนไซม์ต่าง ๆ เข้ามาแทรกแซงและมีการผลิตตัวกลางหลายชนิดซึ่งทั้งหมดนี้เป็นสารฟอสโฟรีเลต์
DHAP ปรากฏในไกลโคไลซิสในปฏิกิริยาที่สี่ของกระบวนการนี้ซึ่งประกอบด้วยการสลาย FBP เป็นคาร์โบไฮเดรตสองตัวจากสามคาร์บอน (ไตรโอเซส) ซึ่งมีเพียง GAP เท่านั้นที่ยังคงลำดับของไกลโคไลซิสในขณะที่ DHAP ต้องการ เปลี่ยนเป็น GAP เพื่อไปตามเส้นทางนี้
ปฏิกิริยานี้ถูกเร่งโดย aldolase (fructose bisphosphate aldolase) ซึ่งทำให้เกิดความแตกแยกของ aldol ระหว่างคาร์บอน C3 และ C4 ของ FBP
ปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อเฮกโซสที่จะแบ่งมีหมู่คาร์บอนิลที่ C2 และไฮดรอกซิลที่ C4 ด้วยเหตุนี้ไอโซเมอไรเซชันของกลูโคส -6- ฟอสเฟต (G6P) เป็นฟรุกโตส 6 - ฟอสเฟต (F6P) จึงเกิดขึ้นก่อนหน้านี้
DHAP ยังเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาที่ห้าของไกลโคไลซิสโดยจัดการกับไอโซเมอไรเซชันไปยัง GAP โดยเอนไซม์ไตรโอสฟอสเฟตไอโซเมอเรสหรือ TIM ด้วยปฏิกิริยานี้ขั้นตอนแรกของการย่อยสลายกลูโคสจะเสร็จสิ้น
ปฏิกิริยาอัลโดเลส
ในการสลายอัลดอลจะมีการสร้างตัวกลางสองตัวโดยที่ DHAP เป็นส่วนประกอบ 90% ของส่วนผสมที่สมดุล
อัลโดเลสมีสองประเภท: ก) อัลโดเลสประเภทที่ 1 มีอยู่ในเซลล์สัตว์และพืชและมีลักษณะการสร้างฐานของ Schiff ระหว่างไซต์ที่ใช้งานของเอนไซม์และคาร์บอนิลของ FBP b) Aldolase type II พบในแบคทีเรียและเชื้อราบางชนิดมีโลหะอยู่ในบริเวณที่ใช้งาน (โดยทั่วไปคือ Zn)
ความแตกแยกของ Aldol เริ่มต้นด้วยการยึดเกาะของสารตั้งต้นกับบริเวณที่ใช้งานอยู่และการกำจัดโปรตอนออกจากกลุ่มβ-hydroxyl โดยสร้างฐานของ Schiff ที่มีโปรตอน (ไอออนอิเนียม) การสลายของคาร์บอน C3 และ C4 ก่อให้เกิดการปลดปล่อย GAP และการก่อตัวของตัวกลางที่เรียกว่าอีนามีน
อีนามีนจะถูกทำให้เสถียรในเวลาต่อมาซึ่งไอออนบวกอิมิเนียมจะถูกสร้างขึ้นซึ่งถูกไฮโดรไลซ์ซึ่งในที่สุด DHAP จะถูกปลดปล่อยออกมาและเอนไซม์อิสระจะถูกสร้างใหม่
ในเซลล์ที่มีอัลโดเลสประเภท II การก่อตัวของฐานของ Schiff จะไม่เกิดขึ้นเนื่องจากเป็นไอออนบวกที่เป็นโลหะโดยทั่วไปคือ Zn 2+ซึ่งจะทำให้อีนามีนมีความเสถียรเพื่อปล่อย DHAP
ปฏิกิริยา TIM
ดังที่ได้กล่าวไปแล้วความเข้มข้นสมดุลของ DHAP จะสูงกว่า GAP ดังนั้นโมเลกุลของ DHAP จึงถูกเปลี่ยนเป็น GAP เนื่องจากตัวหลังจะถูกใช้ในปฏิกิริยาไกลโคไลซิสต่อไปนี้
การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากเอนไซม์ TIM นี่เป็นปฏิกิริยาที่ห้าของกระบวนการย่อยสลายไกลโคไลติกและในนั้น C1 และ C6 ของกลูโคสจะกลายเป็นคาร์บอน C3 ของ GAP ในขณะที่คาร์บอน C2 และ C5 กลายเป็น C2 และ C3 และ C4 ของกลูโคส พวกเขากลายเป็น C1 ของ GAP
เอนไซม์ TIM ถือเป็น "เอนไซม์ที่สมบูรณ์แบบ" เนื่องจากการแพร่จะควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาซึ่งหมายความว่าผลิตภัณฑ์จะเกิดขึ้นได้เร็วที่สุดเท่าที่ไซต์ที่ใช้งานของเอนไซม์และสารตั้งต้นรวมกัน
ในปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงของ DHAP เป็น GAP ตัวกลางที่เรียกว่า enediol จะเกิดขึ้น สารประกอบนี้สามารถให้โปรตอนของหมู่ไฮดรอกซิลไปยังส่วนที่เหลือของไซต์ที่ใช้งานอยู่ของเอนไซม์ TIM
DHAP ในวงจร Calvin
วัฏจักรคาลวินเป็นวัฏจักรการลดคาร์บอนสังเคราะห์ด้วยแสง (PCR) ที่ประกอบขึ้นเป็นช่วงมืดของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืช ในขั้นตอนนี้ผลิตภัณฑ์ (ATP และ NADPH) ที่ได้รับในช่วงแสงของกระบวนการจะถูกใช้เพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรต
ในวัฏจักรนี้จะมีโมเลกุล GAP หกโมเลกุลซึ่งทั้งสองจะถูกเปลี่ยนเป็น DHAP โดยการไอโซเมอไรเซชันเนื่องจากการทำงานของเอนไซม์ TIM ในปฏิกิริยาผกผันกับสิ่งที่เกิดขึ้นในการย่อยสลายของไกลโคไลซิส ปฏิกิริยานี้สามารถย้อนกลับได้แม้ว่าความสมดุลในกรณีของวัฏจักรนี้และซึ่งแตกต่างจากไกลโคไลซิสจะเปลี่ยนไปสู่การเปลี่ยน GAP เป็น DHAP
จากนั้นโมเลกุล DHAP เหล่านี้สามารถเป็นไปตามสองเส้นทางหนึ่งคือการควบแน่นของอัลโดลที่เร่งปฏิกิริยาโดยอัลโดเลสซึ่งจะควบแน่นกับโมเลกุล GAP เพื่อสร้าง FBP
ปฏิกิริยาอื่น ๆ ที่หนึ่งใน DHAP สามารถทำได้คือการไฮโดรไลซิสฟอสเฟตที่เร่งปฏิกิริยาโดย Sedoheptulose bisphosphatase ในเส้นทางหลังจะทำปฏิกิริยากับเม็ดเลือดแดงเพื่อสร้าง Sedoheptulose 1,7-bisphosphate
DHAP ใน gluconeogenesis
ใน gluconeogenesis สารประกอบที่ไม่ใช่ glucidic บางชนิดเช่นไพรูเวตแลคเตทและกรดอะมิโนบางชนิดจะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคส ในกระบวนการนี้ DHAP จะปรากฏขึ้นอีกครั้งผ่านการไอโซเมอไรเซชันของโมเลกุล GAP โดยการกระทำของ TIM จากนั้นผ่านการควบแน่นของอัลโดลจะกลายเป็น FBP
อ้างอิง
- Bailey, PS และ Bailey, CA (1998) เคมีอินทรีย์: แนวคิดและการประยุกต์ใช้. เอ็ดการศึกษาของเพียร์สัน
- Devlin, TM (1992). ตำราชีวเคมี: กับความสัมพันธ์ทางคลินิก. John Wiley & Sons, Inc.
- Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). ชีวเคมี. เอ็ดทอมสันบรูคส์ / โคล
- Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry 4th edition. เอ็ดโอเมก้า บาร์เซโลนา
- Rawn, JD (1989). ชีวเคมี (เลขที่ 577.1 RAW) เอ็ด Interamericana-McGraw-Hill
- Voet, D. , & Voet, JG (2006). ชีวเคมี. Panamerican Medical Ed.