DIHYDROXYACETONE PHOSPHATE (DHAP): ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG - HÓA HỌC

Các dihydroxyacetone phosphate là một hợp chất hóa học dưới chữ viết tắt viết tắt DHAP. Nó là chất trung gian trong một số con đường trao đổi chất của sinh vật sống, chẳng hạn như quá trình phân giải đường phân hoặc đường phân, cũng như trong chu trình Calvin ở thực vật.

Về mặt sinh hóa, DHAP là sản phẩm của hoạt động của một enzyme aldolase trên fructose-1,6-bisphosphate (FBP), gây ra sự phân hủy aldolytic dẫn đến hai hợp chất ba carbon: DHAP và glyceraldehyde 3-phosphate (GAP) .

Nguồn: David T. Macpherson

Trong chu trình Calvin, aldolase thực hiện phản ứng ngược lại, ngưng tụ các phân tử DHAP với các phân tử GAP để tạo thành một hexose.

nét đặc trưng

DHAP được phân loại trong các phân tử được gọi là ketotrioses. Đây là những monosaccharide được tạo thành từ một chuỗi ba cacbon (bộ ba) với nhóm cacbonyl ở cacbon trung tâm (C2).

GAP và DAHP là các đồng phân chức năng và tạo nên các carbohydrate đơn giản nhất trong các phân tử hữu cơ có hoạt tính sinh học.

Mặc dù cấu trúc hóa học của nhiều loại cacbohydrat phổ biến như GAP và DHAP là aldehyde và xeton, chúng được đặt tên là cacbohydrat, dùng để chỉ các dẫn xuất trực tiếp của saccharid.

DHAP trong quá trình đường phân

Trong quá trình đường phân, một loạt các phản ứng phân hủy glucose thành pyruvate. Sự phân hủy này xảy ra liên tục trong 10 bước liên tiếp, nơi các enzym khác nhau tham gia và nhiều chất trung gian được tạo ra, tất cả đều được phosphoryl hóa.

DHAP xuất hiện trong quá trình đường phân trong phản ứng thứ tư của quá trình này, bao gồm sự phân hủy FBP thành hai carbohydrate của ba carbon (bộ ba), trong đó chỉ có GAP tiếp tục chuỗi đường phân, trong khi DHAP cần được chuyển đổi thành GAP để đi theo lộ trình này.

Phản ứng này được xúc tác bởi một aldolase (fructose bisphosphate aldolase), thực hiện sự phân cắt aldol giữa các nguyên tử C3 và C4 của FBP.

Phản ứng này chỉ xảy ra nếu hexose được chia có một nhóm cacbonyl ở C2 và một hydroxyl ở C4. Vì lý do này, quá trình đồng phân hóa glucose-6-phosphate (G6P) thành fructose 6-phosphate (F6P) đã xảy ra trước đó.

DHAP cũng tham gia vào phản ứng thứ năm của quá trình đường phân, là phản ứng đồng phân hóa của nó thành GAP bởi enzyme triose phosphate isomerase hoặc TIM. Với phản ứng này, giai đoạn đầu của quá trình phân giải glucose được hoàn thành.

Phản ứng aldolase

Trong quá trình phân hủy aldol, hai chất trung gian được tạo ra, ở đó DHAP chiếm 90% hỗn hợp ở trạng thái cân bằng.

Có hai loại aldolase: a) aldolase loại I có trong tế bào động vật và thực vật và được đặc trưng bởi sự hình thành cơ sở của Schiff giữa vị trí hoạt động của enzym và carbonyl của FBP. b) Aldolase loại II được tìm thấy ở một số vi khuẩn và nấm, nó có một kim loại ở vị trí hoạt động (thường là Zn).

Sự phân cắt aldol bắt đầu bằng sự kết dính của chất nền với vị trí hoạt động và loại bỏ một proton từ nhóm β-hydroxyl, tạo thành cơ sở của Schiff proton hóa (cation iminium). Sự phân hủy các nguyên tử C3 và C4 tạo ra sự giải phóng GAP và hình thành chất trung gian gọi là men.

Sau đó, men này được ổn định, nhờ đó một cation iminium được tạo thành bị thủy phân, cuối cùng DHAP được giải phóng và do đó enzym tự do được tái sinh.

Trong các tế bào có aldolase loại II, sự hình thành cơ sở của Schiff không xảy ra, là một cation kim loại hóa trị hai, thường là Zn ²⁺ , ổn định chất trung gian men để giải phóng DHAP.

Phản ứng TIM

Như đã đề cập, nồng độ cân bằng của DHAP cao hơn của GAP, do đó các phân tử DHAP đang được chuyển thành GAP như sau này được sử dụng trong phản ứng đường phân sau đây.

Sự biến đổi này xảy ra nhờ vào enzym TIM. Đây là phản ứng thứ năm của quá trình phân giải đường phân và trong đó các nguyên tử C1 và C6 của glucoza trở thành nguyên tử C3 của GAP, trong khi các nguyên tử C2 và C5 trở thành C2 và C3 và C4 của glucoza. chúng trở thành C1 của GAP.

Enzyme TIM được coi là "enzyme hoàn hảo" bởi vì sự khuếch tán kiểm soát tốc độ của phản ứng, có nghĩa là sản phẩm được hình thành nhanh chóng khi vị trí hoạt động của enzyme và cơ chất của nó kết hợp với nhau.

Trong phản ứng chuyển đổi DHAP thành GAP, một chất trung gian gọi là enediol được hình thành. Hợp chất này có khả năng nhường proton của các nhóm hydroxyl đến phần dư của vị trí hoạt động của enzym TIM.

DHAP trong chu trình Calvin

Chu trình Calvin là chu trình giảm cacbon quang hợp (PCR) tạo nên pha tối của quá trình quang hợp ở thực vật. Trong giai đoạn này, các sản phẩm (ATP và NADPH) thu được trong pha sáng của quá trình được sử dụng để tạo ra cacbohydrat.

Trong chu trình này, sáu phân tử GAP được hình thành, trong đó hai phân tử được biến đổi thành DHAP bằng quá trình đồng phân hóa, nhờ tác động của enzym TIM, trong một phản ứng nghịch đảo xảy ra trong quá trình thoái hóa đường phân. Phản ứng này là thuận nghịch, mặc dù cân bằng, trong trường hợp của chu trình này và, không giống như quá trình đường phân, được chuyển theo hướng chuyển GAP thành DHAP.

Các phân tử DHAP này sau đó có thể đi theo hai con đường, một là ngưng tụ aldol được xúc tác bởi một aldolase, trong đó nó ngưng tụ với phân tử GAP để tạo thành FBP.

Phản ứng khác mà một trong những DHAP có thể thực hiện là phản ứng thủy phân photphat được xúc tác bởi bisphosphatase sedoheptulose. Trong con đường thứ hai, nó phản ứng với erythrose để tạo thành sedoheptulose 1,7-bisphosphate.

DHAP trong quá trình tạo gluconeogenesis

Trong quá trình tạo gluconeogenesis, một số hợp chất không phải glucidic như pyruvate, lactate và một số axit amin được chuyển thành glucose. Trong quá trình này, DHAP lại xuất hiện thông qua quá trình đồng phân hóa phân tử GAP bằng tác động của TIM, và sau đó thông qua quá trình ngưng tụ aldol, nó trở thành FBP.

Người giới thiệu

Bailey, PS & Bailey, CA (1998). Hóa học hữu cơ: khái niệm và ứng dụng. Ed. Pearson Education.
Devlin, TM (1992). Giáo trình hóa sinh: có tương quan lâm sàng. John Wiley & Sons, Inc.
Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Hóa sinh. Biên tập viên Thomson Brooks / Cole.
Nelson, DL & Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry tái bản lần thứ 4. Ed Omega. Barcelona.
Rawn, JD (1989). Hóa sinh (Số 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
Voet, D., & Voet, JG (2006). Hóa sinh. Panamerican Medical Ed.

DIHYDROXYACETONE PHOSPHATE (DHAP): ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG - HÓA HỌC - 2026