GLYCERALDEHYDE 3-PHOSPHATE (G3P): โครงสร้างหน้าที่ - ชีววิทยา - 2026

glyceraldehyde 3 ฟอสเฟต (GAP)เป็น metabolite ของ glycolysis (ชื่อมาจากภาษากรีก; glicos = หวานหรือน้ำตาลสลาย = แตกร้าว) ซึ่งเป็นเส้นทางการเผาผลาญกลูโคสที่แปลงโมเลกุลเป็นสองโมเลกุลของไพรูไป ผลิตพลังงานในรูปของอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP)

ในเซลล์ glyceraldehyde 3-phosphate เชื่อมต่อไกลโคไลซิสกับกลูโคโนเจเนซิสและเพนโตสฟอสเฟตวิถี ในสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์ด้วยแสงจะใช้ glyceraldehyde 3-phosphate ที่มาจากการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อใช้ในการสังเคราะห์น้ำตาลทางชีวภาพ ในตับเมแทบอลิซึมของฟรุกโตสจะสร้าง GAP ซึ่งรวมอยู่ในไกลโคไลซิส

ที่มา: Benjah-bmm27

โครงสร้าง

Glyceraldehyde 3-phosphate เป็นน้ำตาลฟอสโฟรีเลต์ที่มีคาร์โบไฮเดรตสามตัว สูตรเชิงประจักษ์คือ C ₃ H ₇ O ₆ P หมู่อัลดีไฮด์ (-CHO) คือคาร์บอน 1 (C-1) กลุ่มไฮดรอกซีเมทิลีน (-CHOH) คือคาร์บอน 2 (C-2) และหมู่ไฮดรอกซีเมทิล ( -CH ₂ OH) คือคาร์บอน 3 (C3) หลังสร้างพันธะกับหมู่ฟอสเฟต (พันธะฟอสฟอรัส)

การกำหนดค่าของ glyceraldehyde 3-phosphate ที่ chiral C-2 คือ D. ตามแบบแผนเกี่ยวกับ chiral carbon ในการฉายภาพ Fischer กลุ่มอัลดีไฮด์จะแสดงขึ้นด้านบนกลุ่มไฮดรอกซีเมทิลฟอสเฟตลงด้านล่างกลุ่มไฮดรอกซิลลงด้านล่าง ขวาและอะตอมของไฮโดรเจนไปทางซ้าย

ลักษณะเฉพาะ

Glyceraldehyde 3-phosphate มีมวลโมเลกุล 170.06 g / mol การเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระ Gibbs มาตรฐาน (ΔGº) สำหรับปฏิกิริยาใด ๆ จะต้องคำนวณโดยการเพิ่มการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระของผลิตภัณฑ์และลบผลรวมของการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระของสารตั้งต้น

ด้วยวิธีนี้การเปลี่ยนแปลงพลังงานฟรี (ΔGº) การก่อตัวของ glyceraldehyde 3 ฟอสเฟตจะถูกกำหนดซึ่งเป็น -1.285 KJ × mol -1 ตามแบบแผนในสถานะมาตรฐาน25ºCและ 1 atm พลังงานอิสระของธาตุบริสุทธิ์จะเป็นศูนย์

คุณสมบัติ

Glycolysis และ gluconeogenesis

Glycolysis มีอยู่ในเซลล์ทั้งหมด แบ่งออกเป็น 2 ระยะคือ 1) ระยะของการลงทุนพลังงานและการสังเคราะห์สารที่มีศักยภาพในการถ่ายเทกลุ่มฟอสเฟตสูงเช่นไกลเซอราลดีไฮด์ 3-phosphate (GAP); 2) ขั้นตอนการสังเคราะห์ ATP จากโมเลกุลที่มีศักยภาพในการถ่ายโอนกลุ่มฟอสเฟตสูง

Glyceraldehyde 3-phosphate และ dihydroxyacetone phosphate เกิดจากฟรุกโตส 1,6-bisphosphate ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ aldolase Glyceraldehyde 3-phosphate ถูกเปลี่ยนเป็น 1,3-bisphosphoglycerate (1,3BPG) ผ่านปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ GAP dehydrogenase

GAP dehydrogenase เร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของอะตอมคาร์บอนของอัลดีไฮด์และถ่ายโอนกลุ่มฟอสเฟต ดังนั้นแอนไฮไดรด์แบบผสม (1,3BPG) จึงเกิดขึ้นซึ่งหมู่อะซิลและอะตอมของฟอสฟอรัสมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาการโจมตีของนิวคลีโอฟิลิก

ถัดไปในปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดย 3-phosphoglycerate kinase 1,3BPG จะถ่ายโอนหมู่ฟอสเฟตจากคาร์บอน 1 ไปยัง ADP สร้าง ATP

เนื่องจากปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดย aldolase, GAP dehydrogenase และ 3-phosphoglycerate kinase อยู่ในสภาวะสมดุล (ΔGº ~ 0) จึงสามารถย้อนกลับได้ดังนั้นจึงเป็นส่วนหนึ่งของเส้นทาง gluconeogenesis (หรือการสังเคราะห์กลูโคสใหม่ )

วิถีเพนโตสฟอสเฟตและวัฏจักรคาลวิน

ในวิถีเพนโตสฟอสเฟตกลีเซอราลดีไฮด์ 3 - ฟอสเฟต (GAP) และฟรุกโตส 6 - ฟอสเฟต (F6P) เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการตัดและการสร้างพันธะซีซีจากเพนโทสไซโลส 5 ฟอสเฟตและไรโบส 5 -ฟอสเฟต.

Glyceraldehyde 3-phosphate สามารถทำตามวิถีกลูโคโนเจเนซิสและสร้างกลูโคส 6 - ฟอสเฟตซึ่งยังคงเป็นเส้นทางเพนโตสฟอสเฟต กลูโคสสามารถออกซิไดซ์ได้อย่างสมบูรณ์เพื่อสร้างโมเลกุล CO _{2 6}โมเลกุลผ่านขั้นตอนออกซิเดชั่นของวิถีเพนโตสฟอสเฟต

ในวัฏจักรคาลวิน CO ₂ได้รับการแก้ไขเป็น 3-phosphoglycerate ในปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดย ribulose bisphosphate carboxylase 3-phosphoglycerate จะถูกลดลงโดย NADH ผ่านการทำงานของเอนไซม์ที่เรียกว่า GAP dehydrogenase

จำเป็นต้องมีโมเลกุล GAP 2 โมเลกุลสำหรับการสังเคราะห์เฮกโซสทางชีวภาพเช่นกลูโคสซึ่งใช้สำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพของแป้งหรือเซลลูโลสในพืช

การเผาผลาญฟรุกโตส

เอนไซม์ฟรุกโตไคเนสเร่งปฏิกิริยาฟรุกโตสของฟรุกโตสโดย ATP ที่ C-1 สร้างฟรุกโตส 1 - ฟอสเฟต Aldolase A ที่พบในกล้ามเนื้อมีความจำเพาะสำหรับฟรุกโตส 1,6-bisphosphate เป็นสารตั้งต้น Aldolase B พบในตับและมีความจำเพาะสำหรับฟรุกโตส 1 - ฟอสเฟตเป็นสารตั้งต้น

Aldolase B เร่งการสลายอัลโดลของฟรุกโตส 1 - ฟอสเฟตและสร้างไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟตและไกลเซอราลดีไฮด์ ไกลเซอราลดีไฮด์ไคเนสเร่งปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันของไกลเซอราลดีไฮด์โดย ATP สร้างไกลโคไลติกตัวกลางไกลเซอราลดีไฮด์ 3 ฟอสเฟต (GAP)

ในทางที่แตกต่างกันกลีเซอรอลดีไฮด์จะเปลี่ยนเป็นกลีเซอรอลโดยแอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนสที่ใช้ NADH เป็นสารตั้งต้นของผู้บริจาคอิเล็กตรอน กลีเซอรอลไคเนสแล้วฟอสโฟรีเลตกลีเซอรอลผ่าน ATP สร้างกลีเซอรอลฟอสเฟต สารเมตาโบไลต์หลังจะถูกออกซิไดซ์อีกครั้งสร้างไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟต (DHAP) และ NADH

DHAP ถูกแปลงเป็น GAP โดยเอนไซม์ไตรโอสฟอสเฟตไอโซเมอเรส ด้วยวิธีนี้ฟรุกโตสจะถูกเปลี่ยนเป็นเมตาโบไลต์ของไกลโคไลซิส อย่างไรก็ตามฟรุกโตสที่ได้รับทางหลอดเลือดดำอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงซึ่งประกอบด้วยการพร่องฟอสเฟตภายในเซลล์และ ATP อย่างมาก ภาวะกรดแลคติกเกิดขึ้นได้

ความเสียหายของฟรุกโตสเกิดจากการที่มันไม่มีจุดที่กำหนดไว้ตามปกติการเร่งปฏิกิริยากลูโคส ขั้นแรกฟรุกโตสเข้าสู่กล้ามเนื้อผ่าน GLUT5 ซึ่งไม่ขึ้นกับอินซูลิน

ประการที่สองฟรุกโตสจะถูกเปลี่ยนเป็น GAP โดยตรงดังนั้นจึงข้ามการควบคุมของเอนไซม์ฟอสฮอฟรุกไคเนส (PFK) ที่จุดเริ่มต้นของไกลโคไลซิส

ทาง Entner-Doudoroff

Glycolysis เป็นทางเดินสากลสำหรับการเร่งปฏิกิริยากลูโคส อย่างไรก็ตามแบคทีเรียบางชนิดอาจใช้ทางเดินของ Entner-Doudoroff ทางเดินนี้เกี่ยวข้องกับหกขั้นตอนที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ซึ่งกลูโคสจะถูกเปลี่ยนเป็น GAP และไพรูเวทซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายสองประการของทางเดินนี้

GAP และไพรูเวทถูกเปลี่ยนเป็นเอทานอลโดยปฏิกิริยาการหมักแอลกอฮอล์

อ้างอิง

1. Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. ชีวเคมี. หลักสูตรระยะสั้น WH ฟรีแมนนิวยอร์ก
2. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017 ชีวเคมี. WW Norton นิวยอร์ก
3. Nelson, DL, Cox, MM 2017 หลักการทางชีวเคมีของ Lehninger. WH ฟรีแมนนิวยอร์ก
4. Salway JG 2004. การเผาผลาญอย่างรวดเร็ว. Blackwell, Malden
5. Voet, D. , Voet, JG, Pratt, CW 2008. พื้นฐานชีวเคมี: ชีวิตในระดับโมเลกุล. ไวลีย์โฮโบเกน