GLYCERALDEHYDE 3-PHOSPHATE (G3P): CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

Các glyceraldehyde 3-phosphate (GAP) là chất chuyển hoá của glycolysis (tên xuất phát từ tiếng Hy Lạp; glicos = ngọt hoặc đường; ly giải = vỡ), mà là một con đường trao đổi chất mà phân tử cải glucose thành hai phân tử pyruvate để sản xuất năng lượng dưới dạng adenosine triphosphate (ATP).

Trong tế bào, glyceraldehyd 3-phosphate kết nối quá trình đường phân với gluconeogenesis và con đường pentose phosphate. Trong các sinh vật quang hợp, glyceraldehyde 3-phosphate, đến từ quá trình cố định carbon dioxide, được sử dụng để sinh tổng hợp đường. Ở gan, quá trình chuyển hóa fructose tạo ra GAP, được kết hợp vào quá trình đường phân.

Nguồn: Benjah-bmm27

Kết cấu

Glyceraldehyde 3-phosphate là một loại đường được phosphoryl hóa có ba nguyên tử cacbon. Công thức thực nghiệm của nó là C ₃ H ₇ O ₆ P. Nhóm anđehit (-CHO) là cacbon 1 (C-1), nhóm hydroxymetylen (-CHOH) là cacbon 2 (C-2) và nhóm hydroxymetyl ( -CH ₂ OH) là cacbon 3 (C3). Sau đó tạo thành liên kết với nhóm photphat (liên kết photphoester).

Cấu hình của glyxeraldehit 3-photphat ở C-2 bất đối là D. Theo quy ước, đối với cacbon bất đối, trong phép chiếu Fischer, nhóm anđehit được biểu diễn hướng lên, nhóm hydroxymethylphosphat hướng xuống, nhóm hydroxyl hướng xuống. bên phải và nguyên tử hydro ở bên trái.

nét đặc trưng

Glyceraldehit 3-photphat có phân tử lượng 170,06 g / mol. Sự thay đổi năng lượng tự do Gibbs tiêu chuẩn (ΔGº) đối với bất kỳ phản ứng nào phải được tính bằng cách cộng sự thay đổi năng lượng tự do của các sản phẩm và trừ đi tổng của sự thay đổi năng lượng tự do của các chất phản ứng.

Bằng cách này, biến thiên năng lượng tự do (ΔGº) của sự hình thành glyxeraldehit 3-photphat được xác định, là -1,285 KJ × mol ^-1 . Theo quy ước, ở trạng thái tiêu chuẩn là 25ºC và 1 atm, năng lượng tự do của các nguyên tố nguyên chất bằng không.

Đặc trưng

Glycolysis và gluconeogenesis

Glycolysis có trong tất cả các tế bào. Nó được chia thành hai giai đoạn: 1) giai đoạn đầu tư năng lượng và tổng hợp các chất chuyển hóa có tiềm năng chuyển nhóm phosphate cao, chẳng hạn như glyceraldehyde 3-phosphate (GAP); 2) Bước tổng hợp ATP từ các phân tử có thế chuyển nhóm photphat cao.

Glyceraldehyde 3-phosphate và dihydroxyacetone phosphate được hình thành từ fructose 1,6-bisphosphate, một phản ứng được xúc tác bởi enzyme aldolase. Glyceraldehyde 3-phosphate được chuyển thành 1,3-bisphosphoglycerate (1,3BPG), thông qua một phản ứng được xúc tác bởi enzyme GAP dehydrogenase.

GAP dehydrogenase xúc tác quá trình oxy hóa nguyên tử cacbon của aldehyde và chuyển một nhóm photphat. Do đó, một anhydrit hỗn hợp (1,3BPG) được hình thành trong đó nhóm acyl và nguyên tử phốt pho dễ xảy ra phản ứng tấn công nucleophin.

Tiếp theo, trong phản ứng được xúc tác bởi 3-phosphoglycerate kinase, 1,3BPG chuyển nhóm phosphate từ carbon 1 đến ADP, tạo thành ATP.

Bởi vì các phản ứng được xúc tác bởi aldolase, GAP dehydrogenase và 3-phosphoglycerate kinase ở trạng thái cân bằng (ΔGº ~ 0), chúng có thể đảo ngược, do đó là một phần của con đường tạo gluconeogenase (hoặc quá trình tổng hợp mới glucose ).

Con đường pentose phosphate và chu trình Calvin

Trong con đường pentose phosphate, glyceraldehyde 3-phosphate (GAP) và fructose 6-phosphate (F6P) được hình thành bằng phản ứng cắt và hình thành liên kết CC, từ pentoses, xylulose 5-phosphate và ribose 5 -photphat.

Glyceraldehyde 3-phosphate có thể theo con đường tạo gluconeogenesis và tạo thành glucose 6-phosphate, tiếp tục con đường pentose phosphate. Glucose có thể bị oxy hóa hoàn toàn để tạo ra 6 phân tử CO ₂ thông qua bước oxy hóa của con đường pentose phosphate.

Trong chu trình Calvin, CO ₂ được cố định dưới dạng 3-phosphoglycerate, trong một phản ứng được xúc tác bởi ribulose bisphosphate carboxylase. Sau đó, 3-phosphoglycerate được khử bởi NADH thông qua hoạt động của một enzym gọi là GAP dehydrogenase.

2 Các phân tử GAP cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp hexose, chẳng hạn như glucose, được sử dụng để sinh tổng hợp tinh bột hoặc xenlulo trong thực vật.

Chuyển hóa đường fructose

Enzyme fructokinase xúc tác quá trình phosphoryl hóa fructose bởi ATP ở C-1, tạo thành fructose 1-phosphate. Aldolase A, được tìm thấy trong cơ, đặc trưng cho fructose 1,6-bisphosphate làm chất nền. Aldolase B được tìm thấy trong gan và đặc hiệu cho fructose 1-phosphate làm chất nền.

Aldolase B xúc tác sự phân hủy aldol của fructose 1-phosphate và tạo ra dihydroxyacetone phosphate và glyceraldehyde. Glyceraldehyde kinase xúc tác quá trình phosphoryl hóa glyceraldehyde bởi ATP, tạo thành chất trung gian đường phân, glyceraldehyde 3-phosphate (GAP).

Theo một cách khác, glyceraldehyd được biến đổi thành glycerol bởi một loại rượu dehydrogenase sử dụng NADH làm chất nền cho điện tử. Glycerol kinase sau đó phosphoryl hóa glycerol thông qua ATP, tạo thành glycerol phosphate. Chất chuyển hóa sau này được tái oxy hóa, tạo thành dihydroxyacetone phosphate (DHAP) và NADH.

DHAP được chuyển đổi thành GAP bởi enzyme triose phosphate isomerase. Theo cách này, fructose được chuyển thành các chất chuyển hóa của quá trình đường phân. Tuy nhiên, đường fructose được tiêm tĩnh mạch có thể gây ra những tổn thương nghiêm trọng, bao gồm sự suy giảm nghiêm trọng của phosphate và ATP nội bào. Nhiễm toan lactic thậm chí còn xảy ra.

Sự phá hủy của fructose là do nó không có các điểm thiết lập mà quá trình dị hóa glucose bình thường có. Đầu tiên, fructose đi vào cơ thông qua GLUT5, không phụ thuộc vào insulin.

Thứ hai, fructose được chuyển đổi trực tiếp thành GAP và do đó bỏ qua sự điều chỉnh của enzyme phosphofruct kinase (PFK) khi bắt đầu quá trình đường phân.

Via Entner-Doudoroff

Glycolysis là con đường phổ biến để dị hóa glucose. Tuy nhiên, một số vi khuẩn lại sử dụng con đường Entner-Doudoroff. Con đường này bao gồm sáu bước được xúc tác bởi các enzym, trong đó glucose được chuyển hóa thành GAP và pyruvate, là hai sản phẩm cuối cùng của con đường này.

GAP và pyruvate được chuyển thành ethanol bằng phản ứng lên men rượu.

Người giới thiệu

1. Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Hóa sinh. Một khóa học ngắn hạn. WH Freeman, New York.
2. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Hóa sinh. WW Norton, New York.
3. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Các nguyên tắc của Lehninger về hóa sinh. WH Freeman, New York.
4. Salway JG 2004. Sự trao đổi chất trong nháy mắt. Blackwell, Malden.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Các nguyên tắc cơ bản của hóa sinh: sự sống ở cấp độ phân tử. Wiley, Hoboken.