GLYCERALDEHYDE 3-PHOSPHATE (G3P): STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2024

The gliseraldehida 3-fosfat (GAP) adalah metabolit dari glikolisis (nama yang berasal dari bahasa Yunani; glicos = manis atau gula; lisis = pecah), yang merupakan jalur metabolisme yang molekul bertobat glukosa menjadi dua molekul piruvat ke menghasilkan energi dalam bentuk adenosine triphosphate (ATP).

Dalam sel, gliseraldehida 3-fosfat menghubungkan glikolisis dengan glukoneogenesis dan jalur pentosa fosfat. Dalam organisme fotosintetik, gliseraldehida 3-fosfat, yang berasal dari fiksasi karbon dioksida, digunakan untuk biosintesis gula. Di hati, metabolisme fruktosa menghasilkan GAP, yang dimasukkan ke dalam glikolisis.

Sumber: Benjah-bmm27

Struktur

Gliseraldehida 3-fosfat adalah gula terfosforilasi yang memiliki tiga karbon. Rumus empirisnya adalah C ₃ H ₇ O ₆ P.Gugus aldehida (-CHO) adalah karbon 1 (C-1), gugus hidroksimetilen (-CHOH) adalah karbon 2 (C-2) dan gugus hidroksimetil ( -CH ₂ OH) adalah karbon 3 (C3). Yang terakhir membentuk ikatan dengan gugus fosfat (ikatan fosforester).

Konfigurasi gliseraldehida 3-fosfat pada kiral C-2 adalah D. Menurut kesepakatan, sehubungan dengan karbon kiral, dalam proyeksi Fischer gugus aldehida diwakili ke atas, gugus hidroksimetilfosfat ke bawah, gugus hidroksil ke bawah. kanan dan atom hidrogen di kiri.

karakteristik

Gliseraldehida 3-fosfat memiliki massa molekul 170,06 g / mol. Perubahan energi bebas Gibbs standar (ΔGº) untuk setiap reaksi harus dihitung dengan menambahkan perubahan energi bebas produk, dan mengurangkan jumlah perubahan energi bebas reaktan.

Dengan cara ini, variasi energi bebas (ΔGº) pembentukan gliseraldehida 3-fosfat ditentukan, yaitu -1.285 KJ × mol ^-1 . Sesuai kesepakatan, dalam keadaan standar 25ºC dan 1 atm, energi bebas elemen murni adalah nol.

fitur

Glikolisis dan glukoneogenesis

Glikolisis hadir di semua sel. Ini dibagi menjadi dua fase: 1) fase investasi energi dan sintesis metabolit dengan potensi transfer gugus fosfat tinggi, seperti gliseraldehida 3-fosfat (GAP); 2) Langkah sintesis ATP dari molekul dengan potensi transfer gugus fosfat tinggi.

Gliseraldehida 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat terbentuk dari fruktosa 1,6-bifosfat, reaksi yang dikatalisis oleh enzim aldolase. Gliseraldehida 3-fosfat diubah menjadi 1,3-bisfosfogliserat (1,3BPG), melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim GAP dehydrogenase.

GAP dehydrogenase mengkatalisis oksidasi atom karbon aldehida dan mentransfer gugus fosfat. Jadi, anhidrida campuran (1,3BPG) terbentuk di mana gugus asil dan atom fosfor rentan terhadap reaksi serangan nukleofilik.

Selanjutnya, dalam reaksi yang dikatalisis oleh 3-fosfogliserat kinase, 1,3BPG mentransfer gugus fosfat dari karbon 1 ke ADP, membentuk ATP.

Karena reaksi yang dikatalisis oleh aldolase, GAP dehydrogenase dan 3-phosphoglycerate kinase berada dalam kesetimbangan (ΔGº ~ 0), mereka dapat dibalik, sehingga menjadi bagian dari jalur glukoneogenesis (atau sintesis glukosa baru). ).

Jalur pentosa fosfat dan siklus Calvin

Dalam jalur pentosa fosfat, gliseraldehida 3-fosfat (GAP) dan fruktosa 6-fosfat (F6P) dibentuk dengan memotong reaksi dan pembentukan ikatan CC, dari pentosa, xilulosa 5-fosfat dan ribosa 5 -fosfat.

Gliseraldehida 3-fosfat dapat mengikuti jalur glukoneogenesis dan membentuk glukosa 6-fosfat, yang melanjutkan jalur pentosa fosfat. Glukosa dapat sepenuhnya teroksidasi untuk menghasilkan enam molekul CO ₂ melalui langkah oksidatif jalur pentosa fosfat.

Dalam siklus Calvin, CO ₂ difiksasi sebagai 3-fosfogliserat, dalam reaksi yang dikatalisis oleh karboksilase bifosfat ribulosa. 3-fosfogliserat kemudian direduksi oleh NADH melalui aksi enzim yang disebut GAP dehydrogenase.

2 molekul GAP diperlukan untuk biosintesis heksosa, seperti glukosa, yang digunakan untuk biosintesis pati atau selulosa pada tumbuhan.

Metabolisme fruktosa

Enzim fruktokinase mengkatalisis fosforilasi fruktosa oleh ATP di C-1, membentuk fruktosa 1-fosfat. Aldolase A, ditemukan di otot, spesifik untuk fruktosa 1,6-bifosfat sebagai substrat. Aldolase B ditemukan di hati dan spesifik untuk fruktosa 1-fosfat sebagai substrat.

Aldolase B mengkatalisis pemecahan aldol dari fruktosa 1-fosfat dan menghasilkan dihidroksiaseton fosfat dan gliseraldehida. Gliseraldehida kinase mengkatalisis fosforilasi gliseraldehida oleh ATP, membentuk perantara glikolitik, gliseraldehida 3-fosfat (GAP).

Dengan cara lain, gliseraldehida diubah menjadi gliserol oleh alkohol dehidrogenase yang menggunakan NADH sebagai substrat donor elektron. Gliserol kinase kemudian memfosforilasi gliserol melalui ATP, membentuk gliserol fosfat. Metabolit terakhir dioksidasi kembali, membentuk dihydroxyacetone phosphate (DHAP) dan NADH.

DHAP diubah menjadi GAP oleh enzim triosa fosfat isomerase. Dengan cara ini, fruktosa diubah menjadi metabolit glikolisis. Akan tetapi, fruktosa yang diberikan secara intravena dapat menyebabkan kerusakan yang serius, terdiri dari penipisan fosfat dan ATP intraseluler secara drastis. Asidosis laktik bahkan terjadi.

Kerusakan fruktosa disebabkan oleh fakta bahwa fruktosa tidak memiliki titik setel yang biasanya dimiliki oleh katabolisme glukosa. Pertama, fruktosa memasuki otot melalui GLUT5, yang tidak bergantung pada insulin.

Kedua, fruktosa langsung diubah menjadi GAP dan dengan demikian melewati regulasi enzim fosfofrukt kinase (PFK) pada awal glikolisis.

Melalui Entner-Doudoroff

Glikolisis adalah jalur universal untuk katabolisme glukosa. Namun, beberapa bakteri secara alternatif menggunakan jalur Entner-Doudoroff. Jalur ini melibatkan enam langkah yang dikatalisasi oleh enzim, di mana glukosa diubah menjadi GAP dan piruvat, yang merupakan dua produk akhir jalur ini.

GAP dan piruvat diubah menjadi etanol dengan reaksi fermentasi alkohol.

Referensi

1. Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biokimia. Kursus singkat. WH Freeman, New York.
2. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biokimia. WW Norton, New York.
3. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Prinsip Lehninger dari biokimia. WH Freeman, New York.
4. Salway JG 2004. Sekilas tentang Metabolisme. Blackwell, Malden.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Dasar-dasar biokimia: kehidupan di tingkat molekuler. Wiley, Hoboken.