DIHYDROXYACETONE PHOSPHATE (DHAP): KARAKTERISTIK DAN APLIKASI - KIMIA - 2025

The dihidroksiaseton fosfat adalah senyawa kimia di bawah singkatan disingkat DHAP. Ini adalah perantara dalam beberapa jalur metabolisme organisme hidup, seperti degradasi glikolitik atau glikolisis, serta dalam siklus Calvin pada tumbuhan.

Secara biokimia, DHAP adalah produk aksi enzim aldolase pada fruktosa-1,6-bifosfat (FBP), yang menyebabkan kerusakan aldolitik yang menghasilkan dua senyawa tiga karbon: DHAP dan gliseraldehida 3-fosfat (GAP) .

Sumber: David T. Macpherson

Dalam siklus Calvin, aldolase melakukan reaksi sebaliknya, mengkondensasi molekul DHAP dengan molekul GAP untuk membentuk heksosa.

karakteristik

DHAP diklasifikasikan dalam molekul yang dikenal sebagai ketotriosis. Ini adalah monosakarida yang terdiri dari rantai tiga karbon (triosa) dengan gugus karbonil di karbon pusat (C2).

GAP dan DAHP adalah isomer fungsional dan merupakan karbohidrat paling sederhana di dalam molekul organik yang aktif secara biologis.

Meskipun struktur kimia dari banyak karbohidrat umum seperti GAP dan DHAP adalah aldehida dan keton, mereka diberi istilah karbohidrat, mengacu pada turunan langsung sakarida.

DHAP dalam glikolisis

Dalam glikolisis serangkaian reaksi menurunkan glukosa menjadi piruvat. Degradasi ini terjadi secara progresif dalam 10 langkah berturut-turut, di mana berbagai enzim campur tangan dan berbagai zat antara diproduksi, yang semuanya terfosforilasi.

DHAP muncul dalam glikolisis pada reaksi keempat proses ini, yang terdiri dari pemecahan FBP menjadi dua karbohidrat dari tiga karbon (triosis), yang hanya GAP yang melanjutkan urutan glikolisis, sedangkan kebutuhan DHAP diubah menjadi GAP untuk mengikuti rute ini.

Reaksi ini dikatalisis oleh aldolase (fruktosa bifosfat aldolase), yang melakukan pemecahan aldol antara karbon C3 dan C4 dari FBP.

Reaksi ini hanya terjadi jika heksosa yang akan dibagi memiliki gugus karbonil di C2 dan hidroksil di C4. Untuk alasan ini, sebelumnya terjadi isomerisasi glukosa-6-fosfat (G6P) menjadi fruktosa 6-fosfat (F6P).

DHAP juga terlibat dalam reaksi kelima glikolisis, berurusan dengan isomerisasinya menjadi GAP oleh enzim triosa fosfat isomerase atau TIM. Dengan reaksi ini tahap pertama degradasi glukosa selesai.

Reaksi aldolase

Dalam pemecahan aldol, dua zat antara diproduksi, di mana DHAP membentuk 90% campuran pada kesetimbangan.

Ada dua jenis aldolase: a) aldolase tipe I terdapat dalam sel hewan dan tumbuhan dan ditandai dengan pembentukan basa Schiff antara situs aktif enzimatik dan karbonil FBP. b) Aldolase tipe II ditemukan pada beberapa bakteri dan jamur, ia memiliki situs aktif logam (umumnya Zn).

Pembelahan aldol dimulai dengan adhesi substrat ke situs aktif dan penghilangan proton dari gugus β-hidroksil, membentuk basa Schiff terprotonasi (kation iminium). Kerusakan karbon C3 dan C4 menghasilkan pelepasan GAP dan pembentukan zat antara yang disebut enamina.

Enamina kemudian distabilkan, di mana kation iminium terbentuk yang dihidrolisis, yang akhirnya DHAP dilepaskan dan enzim bebas kemudian diregenerasi.

Dalam sel dengan aldolase tipe II, pembentukan basa Schiff tidak terjadi, menjadi kation divalen logam, umumnya Zn ²⁺ , yang menstabilkan zat antara enamina untuk melepaskan DHAP.

Reaksi TIM

Seperti disebutkan, konsentrasi kesetimbangan DHAP lebih tinggi daripada GAP, sehingga molekul DHAP sedang diubah menjadi GAP karena GAP digunakan dalam reaksi glikolisis berikut.

Transformasi ini terjadi berkat enzim TIM. Ini adalah reaksi kelima dari proses degradasi glikolitik dan di dalamnya karbon C1 dan C6 dari glukosa menjadi karbon C3 dari GAP, sedangkan karbon C2 dan C5 menjadi C2 dan C3 dan C4 glukosa. mereka menjadi C1 dari GAP.

Enzim TIM dianggap sebagai "enzim yang sempurna" karena difusi mengontrol laju reaksi, yang berarti bahwa produk terbentuk secepat situs aktif enzim dan substratnya bersatu.

Dalam reaksi transformasi DHAP menjadi GAP, perantara yang disebut enediol terbentuk. Senyawa ini mampu melepaskan proton dari gugus hidroksil menjadi residu situs aktif enzim TIM.

DHAP dalam siklus Calvin

Siklus Calvin adalah siklus reduksi karbon fotosintetik (PCR) yang merupakan fase gelap dari proses fotosintesis pada tumbuhan. Pada tahap ini, produk (ATP dan NADPH) yang diperoleh pada tahap proses ringan digunakan untuk membuat karbohidrat.

Dalam siklus ini, enam molekul GAP terbentuk, dua di antaranya diubah menjadi DHAP dengan isomerisasi, berkat aksi enzim TIM, dalam reaksi terbalik dengan yang terjadi pada degradasi glikolisis. Reaksi ini reversibel, meskipun kesetimbangan, dalam kasus siklus ini dan, tidak seperti glikolisis, dialihkan ke arah konversi GAP menjadi DHAP.

Molekul DHAP ini kemudian dapat mengikuti dua jalur, satu adalah kondensasi aldol yang dikatalisis oleh aldolase, di mana ia mengembun dengan molekul GAP untuk membentuk FBP.

Reaksi lain yang dapat dilakukan oleh salah satu DHAP adalah hidrolisis fosfat yang dikatalisis oleh bifosfatase sedoheptulosa. Pada rute terakhir, ia bereaksi dengan eritrosa untuk membentuk sedoheptulosa 1,7-bifosfat.

DHAP dalam glukoneogenesis

Dalam glukoneogenesis beberapa senyawa non-glukida seperti piruvat, laktat dan beberapa asam amino diubah menjadi glukosa. Dalam proses ini, DHAP muncul lagi melalui isomerisasi molekul GAP oleh aksi TIM, dan kemudian melalui kondensasi aldol, menjadi FBP.

Referensi

1. Bailey, PS, & Bailey, CA (1998). Kimia organik: konsep dan aplikasi. Ed. Pendidikan Pearson.
2. Devlin, TM (1992). Buku teks biokimia: dengan korelasi klinis. John Wiley & Sons, Inc.
3. Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Biokimia. Ed. Thomson Brooks / Cole.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry edisi ke-4. Ed Omega. Barcelona.
5. Rawn, JD (1989). Biokimia (No. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
6. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokimia. Panamerican Medical Ed.