GLYCEROL 3-PHOSPHAT: STRUKTUR, KARAKTERISTIKA, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den glycerol-3-phosphat er et glycerol-molekyle med en esterbinding med en phosphatgruppe, der har mange funktioner i stofskiftet og en del af biomembraner. Dette molekyle tjener som en metabolit til glukoneogenese, triacylglycerolbiosyntese og anden messenger-biosyntese, såsom diacylglycerol (DAG).

Andre funktioner af glycerol 3-phosphat er biosyntesen af ​​glycerophospholipider, såsom cardiolipin, plasmallogener og alkylacylglycerophospholipider. Derudover deltager den i en shuttle, der giver mulighed for at regenere NAD ⁺ i cytosolen.

Kilde: Mzaki

Struktur og egenskaber

Den empiriske formel for glycerol-3-phosphat er C ₃ H ₉ O ₆ P og det har tre carbonatomer. Carbonatomer 1 og 3 (C-1 og C-3) danner hydroxymethylgrupper (-CH20H), medens carbonatom 2 (C-2) danner en hydroxymethylengruppe (-CHOH). Oxygenet i hydroxymethylgruppen af ​​C-3 danner en esterbinding med en phosphatgruppe.

Der er synonymer til glycerol-3-phosphat, såsom 1,2,3-propanetriol, 1- (dihydrogenphosphat) og 2,3-dihydroxypropyl-dihydrogenphosphat, 3-phosphoglycerol. Dets molekylvægt er 172,07 g / mol.

Standard Gibbs fri energiændring (ΔGº) fra hydrolyse af phosphatgruppen af ​​glycerol 3-phosphat er -9,2 KJ / mol.

Denne metabolit omdannes til et mellemprodukt i glykolyse. Når den cellulære energilastning er høj, reduceres strømmen gennem glykolyse, og dihydroxyacetonphosphat (DHAP) tjener som udgangsmateriale til de biosyntetiske veje.

Funktioner

Gluconeogenese og pentosefosfatvej

Glycerol fungerer som en metabolit til de anabolske veje. Til dette skal det omdannes til et glycolytisk mellemprodukt gennem to trin, der kræver enzymerne glycerolkinase og glycerolphosphatdehydrogenase til dannelse af dihydroxyaceton-phosphatmellemproduktet (DHAP).

Enzymet glycerolkinase katalyserer overførslen af ​​en phosphatgruppe fra ATP (adenosin-triphosphat) til glycerol, hvilket danner glycerol 3-phosphat og ADP (adenosindiphosphat). Dernæst katalyserer glycerol 3-phosphatdehydrogenase en oxidationsreduktionsreaktion, hvori C-2 af glycerol 3-phosphat oxideres, hvor to elektroner mister.

Elektronerne fra glycerol 3-phosphat (reduceret) overføres til NAD ⁺ (oxideret) og danner DHAP (oxideret) og NADH (reduceret). DHAP er en mellemliggende metabolit af glykolyse, der tilvejebringer kulstofskeletter til anabolske veje, såsom glycogen og nukleotidbiosyntese.

Glucose 6-phosphat dannet ved glukoneogenese kan fortsætte til glycogenbiosyntesen eller til pentosefosfatbanen. Under glycogenbiosyntesen i leveren omdannes glukose 6-phosphat til glukose 1-phosphat. Under pentosefosfatvejen omdannes glukose 6-phosphat til ribose 5-phosphat.

Triacylglycerol-biosyntese

Triacylglyceroler er neutrale (ikke-ladede) lipider, der har fedtsyreestere, der er kovalent bundet til glycerol. Triacylglyceroler syntetiseres fra fedtede acyl-CoA-estere og glycerol 3-phosphat eller DHAP.

Glyceroneogenese er den nye biosyntese af glycerol fra oxaloacetat ved hjælp af gluconeogeneseenzymer. Pyruvat-carboxylase omdanner pyruvat til oxaloacetat, og phosphoenolpyruvat-carboxykinase (PEPCK) omdanner oxaloacetat til phosphoenolpyruvat, et glycolytisk mellemprodukt.

Phosfoenolpyruvat fortsætter glukoneogenesevejen mod biosyntesen af ​​DHAP, der omdannes til glycerol af glycerol 3-phosphatdehydrogenase og en phosphatase, der hydrolyserer phosphatgruppen. Den således dannede glycerol anvendes til biosyntesen af ​​triacylglyceroler.

I sulteperioder genesterificeres 30% af fedtsyrerne, der kommer ind i leveren, til triacylglyceroler og eksporteres til lipoproteiner med meget lav densitet (VLDL).

Selvom adipocytter ikke udfører glukoneogenese, besidder de enzymet phosphoenolpyruvat-carboxykinase (PEPCK), som deltager i den glycerogenese, der er nødvendig for biosyntesen af ​​triacylglycerol.

Almindelige glycerophospholipider

Glycerophospholipider er glycerol 3-phosphat-triestere, hvor phosphatet er det polære hoved. C-1 og C-2 danner esterbindinger med mættede fedtsyrer, såsom palmitat eller sterat, og en enumættet fedtsyre, såsom oleat. Denne beskrivelse svarer til phosphatidat, som er den enkleste glycerophospholipid.

I eukaryotiske cellemembraner fungerer phosphatidat som en forløber for de mest almindelige glycerophospholipider, som er phosphatidylcholin, phosphatidylserin, phosphatidylethanolamin og phosphatidylinositol.

Fordelingen af ​​lipider (glycerophospholipider, sphingophospholipider, sphingoglycolipider, kolesterol) i cellemembraner er ikke ensartet. For eksempel er det indre monolag i erythrocytmembranen rig på glycerophospholipider, medens det ydre monolag er rig på sphingolipider.

Glycerophospholipider er vigtige, fordi de deltager i cellesignalering. Gennem virkningen af ​​phospholipase-enzymer, såsom phospholipase C, der bryder esterbindelsen på C-3-niveauet af phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PPI2), signaliseringsmolekylerne inositol 1,4,5-triphosphat og diacylglycerol (DAG).

Ofte indeholder slangegifter phospholipase A2-enzymer, der nedbryder glycerophospholipider. Dette forårsager vævsskade ved at sprænge membranerne. De frigivne fedtsyrer fungerer som detergenter.

Mindre almindelige glycerophospholipider

Membranerne i eukaryote celler indeholder andre phospholipider, såsom cardiolipin, plasmalogener og alkylacylglycerophospholipider.

Cardiolipin er et phospholipid, der først blev isoleret fra hjertevæv. Dens biosyntese kræver to phosphatidylglycerolmolekyler. Plasmalogener indeholder carbonhydridkæder bundet til glycerol C-1 med en vinyletherbinding. Hos pattedyr er 20% glycerophospholipider plasmallogener.

I alkylacylglycerophospholipider er en alkylesubstituent bundet til C-1 for glycerol ved etherbinding. Disse glycerophospholipider er mindre rigelige end plasmalogener.

NAD-regenerering

Skeletmuskulaturen, hjernen og musklerne fra flyvende insekter bruger glycerol 3-phosphat shuttle. Glycerol 3-phosphat består hovedsageligt af to isoenzymer: glycerol 3-phosphatdehydrogenase og en flavoprotein dehydrogenase.

Glycerol 3-phosphatdehydrogenase katalyserer oxidationen af ​​cytosolisk NADH. Denne NADH produceres i glycolyse i trinet katalyseret af glyceraldehyd 3-phosphatdehydrogenase (GAPDH). Glycerol 3-phosphatdehydrogenase katalyserer overførslen af ​​to elektroner fra NADH (reduceret) til dihydroxyacetonphosphatsubstratet (oxideret).

Produkterne fra katalysen af ​​glycerol 3-phosphatdehydrogenase er NAD ⁺ (oxideret) og glycerol 3-phosphat (reduceret). Sidstnævnte oxideres af en flavoprotein-dehydrogenase, der findes i den indre membran i mitochondria. På denne måde genanvendes DHAP.

Flavoprotein dehydrogenase opgiver elektroner til elektrontransportkæden. På grund af dette tjener NADH i cytosol til biosyntesen af ​​1,5 ATP-molekyler ved oxidativ phosphorylering i elektrontransportkæden. Regenereringen af ​​NAD ⁺ i cytosolen gør det muligt for glycose at fortsætte. GAPDH bruger NAD ⁺ som et underlag.

Referencer

1. Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biokemi: et kort kursus. WH Freeman, New York.
2. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Cellular and molecular biology. Redaktionel Médica Panamericana, Buenos Aires.
3. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biokemi. WW Norton, New York.
4. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger-principper for biokemi. WH Freeman, New York.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Fundamentals of biochemistry: life on the molecular level. Wiley, Hoboken.