DIHYDROXYACETONE PHOSPHATE (DHAP): MGA KATANGIAN AT APLIKASYON - CHEMISTRY - 2025

Ang pospeyt dihydroxyacetone ay isang kemikal na tambalan sa ilalim ng mga pagdadaglat na DHAP. Ito ay isang intermediate sa ilang mga metabolic pathway ng mga buhay na organismo, tulad ng glycolytic degradation o glycolysis, pati na rin sa Calvin cycle sa mga halaman.

Biochemically, ang DHAP ay produkto ng aksyon ng isang aldolase enzyme sa fructose-1,6-bisphosphate (FBP), na nagiging sanhi ng isang aldolytic breakdown na nagreresulta sa dalawang tatlong-carbon compound: DHAP at glyceraldehyde 3-phosphate (GAP) .

Pinagmulan: David T. Macpherson

Sa siklo ng Calvin, ang aldolase ay nagsasagawa ng reverse reaksyon, na nagpapatawad sa mga molekula ng DHAP na may mga molekulang GAP upang makabuo ng isang hexose.

katangian

Ang DHAP ay inuri sa loob ng mga molekula na kilala bilang ketotrioses. Ito ang mga monosaccharides na binubuo ng isang chain ng tatlong carbons (trioses) na may pangkat na carbonyl sa gitnang carbon (C2).

Ang GAP at DAHP ay mga functional isomer at bumubuo sa pinakasimpleng mga karbohidrat sa loob ng mga biologically aktibong organikong molekula.

Bagaman ang kemikal na istraktura ng maraming karaniwang karbohidrat tulad ng GAP at DHAP ay aldehydes at ketones, binigyan sila ng term na karbohidrat, na tumutukoy sa mga direktang derivatives ng saccharides.

DHAP sa glycolysis

Sa glycolysis isang serye ng mga reaksyon ang nagpapahina sa glucose sa pyruvate. Ang marawal na kalagayan na ito ay nangyayari nang unti-unting sa 10 magkakasunod na mga hakbang, kung saan ang iba't ibang mga enzymes ay namamagitan at iba't ibang mga tagapamagitan ay ginawa, na ang lahat ay posporus.

Ang DHAP ay lumilitaw sa glycolysis sa ika-apat na reaksyon ng prosesong ito, na binubuo ng pagkasira ng FBP sa dalawang karbohidrat ng tatlong karbohay (mga trioses), kung saan ang GAP lamang ang nagpapatuloy sa pagkakasunud-sunod ng glycolysis, habang kailangan ng DHAP mabago sa GAP upang sundin ang ruta na ito.

Ang reaksyon na ito ay catalyzed ng isang aldolase (fructose bisphosphate aldolase), na nagdadala ng isang aldol cleavage sa pagitan ng C3 at C4 carbons ng FBP.

Ang reaksyon na ito ay nangyayari lamang kung ang hexose na nahahati ay mayroong isang pangkat na carbonyl sa C2 at isang hydroxyl sa C4. Para sa kadahilanang ito, ang isomerization ng glucose-6-phosphate (G6P) sa fructose 6-phosphate (F6P) ay nangyari dati.

Ang DHAP ay kasangkot din sa ikalimang reaksyon ng glycolysis, na nakikitungo sa isomerization nito sa GAP ng enzyme na triose phosphate isomerase o TIM. Sa reaksyong ito ang unang yugto ng pagkasira ng glucose ay nakumpleto.

Reaksyon ni Aldolase

Sa aldol breakdown, dalawang mga tagapamagitan ang ginawa, kung saan ang DHAP ay bumubuo ng 90% ng pinaghalong balanse.

Mayroong dalawang uri ng aldolases: a) uri ng I aldolase ay naroroon sa mga selula ng hayop at halaman at nailalarawan sa pamamagitan ng pagbuo ng isang base ng Schiff sa pagitan ng aktibong site ng enzymatic at ang carbonyl ng FBP. b) Ang Aldolase type II ay matatagpuan sa ilang mga bakterya at fungi, mayroon itong metal sa aktibong site (sa pangkalahatan Zn).

Ang aldol cleavage ay nagsisimula sa pagdirikit ng substrate sa aktibong site at ang pag-alis ng isang proton mula sa pangkat na β-hydroxyl, na bumubuo ng base ng protonated Schiff (iminium cation). Ang pagkasira ng C3 at C4 carbons ay gumagawa ng pagpapalabas ng GAP at pagbuo ng isang intermediate na tinatawag na enamine.

Ang enamine ay kasunod na nagpapatatag, kung saan ang isang iminium cation ay nabuo na kung saan ay hydrolyzed, kung saan ang DHAP ay pinakawalan at ang libreng enzyme ay nabagong muli.

Sa mga cell na may type II aldolase, ang pagbuo ng base ng Schiff ay hindi nangyayari, na isang metallic divalent cation, sa pangkalahatan Zn ²⁺ , na nagpapatatag sa interamineyong enamine upang palabasin ang DHAP.

Reaksyon ng TIM

Tulad ng nabanggit, ang balanse ng balanse ng DHAP ay mas mataas kaysa sa GAP, kaya ang mga DHAP na molekula ay binago sa GAP dahil ang huli ay ginagamit sa mga sumusunod na reaksyon ng glycolysis.

Ang pagbabagong ito ay nangyayari salamat sa enzim ng TIM. Ito ang ikalimang reaksyon ng proseso ng pagkasira ng glycolytic at sa loob nito ang C1 at C6 karbula ng glucose ay naging C3 carbons ng GAP, samantalang ang C2 at C5 carbons ay naging C2 at C3 at C4 ng glucose sila ay naging C1 ng GAP.

Ang enzim ng TIM ay itinuturing na "perpektong enzyme" dahil ang pagkakalat ay kinokontrol ang rate ng reaksyon, na nangangahulugang ang produkto ay nabuo nang mabilis hangga't ang aktibong site ng enzyme at ang substrate nito ay magkasama.

Sa reaksyon ng pagbabagong-anyo ng DHAP hanggang GAP isang intermediate na tinatawag na enediol ay nabuo. Ang tambalang ito ay may kakayahang isuko ang mga proton ng mga pangkat na hydroxyl sa isang nalalabi ng aktibong site ng TIM enzyme.

DHAP sa ikot ng Calvin

Ang siklo ng Calvin ay ang photosynthetic carbon pagbabawas (PCR) cycle na bumubuo sa madilim na yugto ng proseso ng fotosintesis sa mga halaman. Sa yugtong ito, ang mga produkto (ATP at NADPH) na nakuha sa light phase ng proseso ay ginagamit upang makagawa ng mga karbohidrat.

Sa siklo na ito, anim na mga molekula ng GAP ang nabuo, kung saan ang dalawa ay nabago sa DHAP sa pamamagitan ng isomerization, salamat sa pagkilos ng enzim ng TIM, sa isang kabaligtaran na reaksyon sa nangyayari sa pagkasira ng glycolysis. Ang reaksyon na ito ay maaaring baligtarin, bagaman ang balanse, sa kaso ng siklo na ito at, hindi katulad ng glycolysis, ay inilipat patungo sa pag-convert ng GAP sa DHAP.

Ang mga molekulang DHAP na ito ay maaaring sundin ang dalawang mga daanan, ang isa ay isang kondensasyon ng aldol na na-catalyzed ng isang aldolase, kung saan pinamamahalaan nito ang isang molekulang GAP upang mabuo ang FBP.

Ang iba pang reaksyon na maaaring gawin ng isa sa mga DHAP ay isang pospeyt na hydrolysis na na-catalyptulose ng isang sedoheptulose bisphosphatase. Sa huling ruta, ito ay tumugon sa isang erythrose upang mabuo ang sedoheptulose 1,7-bisphosphate.

Ang DHAP sa gluconeogenesis

Sa gluconeogenesis ilang mga non-glucidic compound tulad ng pyruvate, lactate at ilang mga amino acid ay na-convert sa glucose. Sa prosesong ito, lumilitaw muli ang DHAP sa pamamagitan ng isomerization ng isang molekulang GAP sa pamamagitan ng pagkilos ng TIM, at pagkatapos ay sa pamamagitan ng isang kondensasyon ng aldol, nagiging FBP ito.

Mga Sanggunian

1. Bailey, PS, & Bailey, CA (1998). Organikong kimika: mga konsepto at aplikasyon. Edukasyong Pearson Ed.
2. Devlin, TM (1992). Teksto ng biochemistry: na may mga klinikal na ugnayan. John Wiley & Sons, Inc.
3. Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Biochemistry. Thomson Brooks / Cole.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Ika-4 na edisyon ng Lehninger Mga Prinsipyo ng Biochemistry. Ed Omega. Barcelona.
5. Rawn, JD (1989). Biochemistry (Hindi. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
6. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemistry. Panamerican Medical Ed.