DIHYDROXYACETONFOSFAT (DHAP): EGENSKAPER OCH TILLÄMPNINGAR - KEMI - 2026

Den fosfat dihydroxiaceton är en kemisk förening under förkortningarna förkortade DHAP. Det är en mellanprodukt i vissa metaboliska vägar hos levande organismer, såsom glykolytisk nedbrytning eller glykolys, liksom i Calvin-cykeln i växter.

Biokemiskt är DHAP produkten från verkan av ett aldolasenzym på fruktos-1,6-bisfosfat (FBP), vilket orsakar en aldolytisk nedbrytning vilket resulterar i två tre-kolföreningar: DHAP och glyceraldehyd 3-fosfat (GAP) .

Källa: David T. Macpherson

I Calvin-cykeln utför aldolas den omvända reaktionen och kondenserar DHAP-molekyler med GAP-molekyler för att bilda en hexos.

egenskaper

DHAP klassificeras inom molekylerna som kallas ketotrios. Dessa är monosackarider som består av en kedja med tre kol (trios) med karbonylgruppen vid det centrala kolet (C2).

GAP och DAHP är funktionella isomerer och utgör de enklaste kolhydraterna inom biologiskt aktiva organiska molekyler.

Även om den kemiska strukturen i många vanliga kolhydrater såsom GAP och DHAP är aldehyder och ketoner, ges de termen kolhydrater, med hänvisning till direkta derivat av sackarider.

DHAP i glykolys

Vid glykolys nedbryter en serie reaktioner glukos till pyruvat. Denna nedbrytning sker gradvis i tio på varandra följande steg, där olika enzymer intervenerar och en mängd mellanprodukter produceras, vilka alla är fosforylerade.

DHAP förekommer i glykolys i den fjärde reaktionen i denna process, som består i nedbrytningen av FBP i två kolhydrater av tre kol (trios), varav endast GAP fortsätter glykolysekvensen, medan DHAP behöver omvandlas till GAP för att följa denna rutt.

Denna reaktion katalyseras av ett aldolas (fruktosbisfosfat aldolas), som utför en aldolspjälkning mellan C3 och C4 kol i FBP.

Denna reaktion inträffar endast om den hexos som ska delas upp har en karbonylgrupp vid C2 och en hydroxyl vid C4. Av denna anledning förekommer isomerisering av glukos-6-fosfat (G6P) till fruktos 6-fosfat (F6P) tidigare.

DHAP är också involverat i den femte reaktionen av glykolys, och hanterar dess isomerisering till GAP av enzymet triosfosfatisomeras eller TIM. Med denna reaktion är den första fasen av glukosnedbrytning avslutad.

Aldolasreaktion

Vid aldoluppdelningen produceras två mellanprodukter, där DHAP utgör 90% av blandningen vid jämvikt.

Det finns två typer av aldolaser: a) aldolas av typ I finns i djur- och växtceller och kännetecknas av bildandet av en Schiff-bas mellan det enzymatiska aktiva stället och karbonylen i FBP. b) Aldolas typ II finns i vissa bakterier och svampar, den har en metall på det aktiva stället (vanligtvis Zn).

Aldolspjälkning börjar med vidhäftningen av substratet till det aktiva stället och avlägsnandet av en proton från p-hydroxylgruppen och bildar den protonerade Schiff-basen (iminiumkation). Fördelningen av C3- och C4-kolatomerna producerar frisättningen av GAP och bildningen av en mellanprodukt som kallas enamin.

Enaminen stabiliseras därefter, för vilken bildas en iminiumkation som hydrolyseras, med vilken DHAP slutligen släpps och det fria enzymet sålunda regenereras.

I celler med typ II aldolas förekommer inte bildningen av Schiff-basen, varvid det är en metallisk divalent katjon, vanligtvis Zn2 ⁺ , som stabiliserar enamin-mellanprodukten för att frisätta DHAP.

TIM-reaktion

Som nämnts är jämviktskoncentrationen för DHAP högre än för GAP, så att DHAP-molekylerna omvandlas till GAP, eftersom den senare används i följande glykolysreaktion.

Denna transformation sker tack vare TIM-enzymet. Detta är den femte reaktionen i den glykolytiska nedbrytningsprocessen och i den blir C1- och C6-kolhydraten glukos C3-kolatomer i GAP, medan C2- och C5-kolatomerna blir C2 och C3 och C4 av glukos. de blir C1 för GAP.

TIM-enzymet betraktas som det "perfekta enzymet" eftersom diffusion styr reaktionshastigheten, vilket innebär att produkten bildas lika snabbt som enzymets aktiva ställe och dess substrat samlas.

Vid reaktionen av transformation av DHAP till GAP bildas en mellanprodukt som kallas enediol. Denna förening kan ge upp protonerna från hydroxylgrupperna till en rest av det aktiva stället för TIM-enzymet.

DHAP i Calvin-cykeln

Calvin-cykeln är den fotosyntetiska kolreduktionscykeln (PCR) som utgör den mörka fasen i fotosyntesprocessen i växter. I detta steg används de produkter (ATP och NADPH) som erhållits i processens lätta fas för att framställa kolhydrater.

I denna cykel bildas sex GAP-molekyler, varav två omvandlas till DHAP genom isomerisering, tack vare verkan av TIM-enzymet, i en omvänd reaktion på den som sker i nedbrytningen av glykolys. Denna reaktion är reversibel, även om jämvikten, i fallet med denna cykel, och till skillnad från glykolys, flyttas mot omvandlingen av GAP till DHAP.

Dessa DHAP-molekyler kan sedan följa två vägar, en är en aldolkondensation katalyserad av ett aldolas, i vilket den kondenseras med en GAP-molekyl för att bilda FBP.

Den andra reaktionen som en av DHAP: erna kan ta är en fosfathydrolys katalyserad av ett sedoheptulosbisfosfatas. På den senare vägen reagerar den med en erytros för att bilda sedoheptulosa 1,7-bisfosfat.

DHAP vid glukoneogenes

Vid glukoneogenes omvandlas vissa icke-glukidiska föreningar såsom pyruvat, laktat och vissa aminosyror till glukos. I denna process visas DHAP igen genom isomerisering av en GAP-molekyl genom TIM-verkan, och sedan genom en aldolkondensation blir den FBP.

referenser

1. Bailey, PS, & Bailey, CA (1998). Organisk kemi: begrepp och tillämpningar. Ed. Pearson utbildning.
2. Devlin, TM (1992). Lärobok för biokemi: med kliniska korrelationer. John Wiley & Sons, Inc.
3. Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Biokemi. Ed Thomson Brooks / Cole.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry 4: e upplagan. Ed Omega. Barcelona.
5. Rawn, JD (1989). Biokemi (nr 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
6. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokemi. Panamerican Medical Ed.