GLYCEROL 3-FOSFAT: STRUKTUR, EGENSKAPER, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den glycerol 3-fosfat är en glycerolmolekyl med en esterbindning med en fosfatgrupp, som har många funktioner i metabolism och en del av biomembran. Denna molekyl fungerar som en metabolit för glukoneogenes, triacylglycerolbiosyntes och andra messengerbiosyntes, såsom diacylglycerol (DAG).

Andra funktioner av glycerol 3-fosfat är biosyntesen av glycerofosfolipider, såsom kardiolipin, plasmallogener och alkylacylglycerofosfolipider. Dessutom deltar den i en skyttel som gör att NAD ⁺ kan regenereras i cytosolen.

Källa: Mzaki

Struktur och egenskaper

Den empiriska formeln av glycerol 3-fosfat är C ₃ H ₉ O ₆ P och den har tre kolatomer. Kolatomer 1 och 3 (C-1 och C-3) bildar hydroximetylgrupper (-CH20H), medan kolatom 2 (C-2) bildar en hydroximetylengrupp (-CHOH). Syreatom i hydroximetylgruppen i C-3 bildar en esterbindning med en fosfatgrupp.

Det finns synonymer för glycerol-3-fosfat, såsom 1,2,3-propanetriol, 1- (dihydrogenfosfat) och 2,3-dihydroxypropyl-dihydrogenfosfat, 3-fosfoglycerol. Dess molekylvikt är 172,07 g / mol.

Standard Gibbs fri energiändring (ΔGº) från hydrolys av fosfatgruppen av glycerol 3-fosfat är -9,2 KJ / mol.

Denna metabolit omvandlas till en mellanprodukt av glykolys. När den cellulära energilasten är hög minskar flödet genom glykolys och dihydroxiacetonfosfat (DHAP) fungerar som ett utgångsmaterial för de biosyntetiska vägarna.

Funktioner

Glukoneogenes och pentosfosfatvägen

Glycerol fungerar som en metabolit för de anabola vägarna. För detta måste det omvandlas till en glykolytisk mellanprodukt genom två steg som kräver enzymerna glycerolkinas och glycerolfosfatdehydrogenas för att bilda dihydroxyaceton-fosfat-mellanprodukten (DHAP).

Enzymet glycerolkinas katalyserar överföringen av en fosfatgrupp från ATP (adenosintrifosfat) till glycerol, bildar glycerol 3-fosfat och ADP (adenosindifosfat). Därefter katalyserar glycerol 3-fosfatdehydrogenas en oxidationsreduktionsreaktion, i vilken C-2 för glycerol 3-fosfat oxideras och förlorar två elektroner.

Elektronerna från glycerol 3-fosfat (reducerad) överförs till NAD ⁺ (oxideras) och bildar DHAP (oxiderat) och NADH (reduceras). DHAP är en mellanliggande metabolit av glykolys som tillhandahåller kolskelett för anabola vägar, såsom glykogen och nukleotidbiosyntes.

Glukos 6-fosfat som bildas genom glukoneogenes kan fortsätta till glykogenbiosyntes eller till pentosfosfatvägen. Under glykogenbiosyntes i levern omvandlas glukos 6-fosfat till glukos 1-fosfat. Under pentosfosfatvägen omvandlas glukos 6-fosfat till ribos 5-fosfat.

Triacylglycerolbiosyntes

Triacylglyceroler är neutrala (oladdade) lipider som har fettsyraestrar som är kovalent bundna till glycerol. Triacylglyceroler syntetiseras från feta acyl-CoA-estrar och glycerol 3-fosfat eller DHAP.

Glyceronogenes är den nya biosyntesen av glycerol från oxaloacetat med användning av glukoneogenesenzymer. Pyruvatkarboxylas konverterar pyruvat till oxaloacetat, och fosfoenolpyruvatkarboxykinas (PEPCK) omvandlar oxaloacetat till fosfoenolpyruvat, en glykolytisk mellanprodukt.

Fosfoenolpyruvat fortsätter glukoneogenesvägen mot biosyntesen av DHAP, som omvandlas till glycerol av glycerol 3-fosfatdehydrogenas och ett fosfatas som hydrolyserar fosfatgruppen. Den således bildade glycerolen används för biosyntes av triacylglyceroler.

Under svältperioder omesterifieras 30% av fettsyrorna som kommer in i levern till triacylglyceroler och exporteras som mycket lågdensitetslipoproteiner (VLDL).

Även om adipocyter inte utför glukoneogenes, har de enzymet fosfoenolpyruvat karboxykinas (PEPCK), som deltar i den glycerolgenes som är nödvändig för triacylglycerolbiosyntes.

Vanliga glycerofosfolipider

Glycerofosfolipider är glycerol 3-fosfat triestrar, i vilka fosfatet är det polära huvudet. C-1 och C-2 bildar esterbindningar med mättade fettsyror, såsom palmitat eller sterat, och en enomättad fettsyra, såsom oleat. Denna beskrivning motsvarar fosfatidat, som är den enklaste glycerofosfolipiden.

I eukaryota cellmembran fungerar fosfatidat som en föregångare för de vanligaste glycerofosfolipiderna, som är fosfatidylkolin, fosfatidylserin, fosfatidyletanolamin och fosfatidylinositol.

Distributionen av lipider (glycerofosfolipider, sfingofosfolipider, sfingoglykolipider, kolesterol) i cellmembran är inte enhetlig. Exempelvis är det inre monoskiktet i erytrocytmembranet rikt på glycerofosfolipider, medan det yttre monoskiktet är rikt på sfingolipider.

Glycerofosfolipider är viktiga eftersom de deltar i cellsignaleringen. Genom verkan av fosfolipas-enzymer, såsom fosfolipas C, som bryter esterbindningen vid C-3-nivån av fosfatidylinositol-4,5-bisfosfat (PPI2), signalerar molekylerna inositol 1,4,5-trifosfat och diacylglycerol (DAG).

Ofta innehåller ormgifter fosfolipas A2-enzymer som bryter ned glycerofosfolipider. Detta orsakar vävnadsskada genom att skada membranen. De frigjorda fettsyrorna fungerar som tvättmedel.

Mindre vanliga glycerofosfolipider

Membranen i eukaryota celler innehåller andra fosfolipider såsom kardiolipin, plasmalogener och alkylacylglycerofosfolipider.

Cardiolipin är en fosfolipid som först isolerades från hjärtvävnad. Dess biosyntes kräver två fosfatidylglycerolmolekyler. Plasmalogener innehåller kolvätekedjor kopplade till glycerol C-1 med en vinyleterbindning. Hos däggdjur är 20% glycerofosfolipider plasmallogener.

I alkylacylglycerofosfolipider är en alkylesubstituent bunden till C-1 för glycerol genom eterbindning. Dessa glycerofosfolipider är mindre rikliga än plasmalogener.

NAD-regenerering

Skelettmuskeln, hjärnan och musklerna från flygande insekter använder glycerol 3-fosfatskytteln. Glycerol 3-fosfat består huvudsakligen av två isoenzymer: glycerol 3-fosfatdehydrogenas och ett flavoprotein dehydrogenas.

Glycerol 3-fosfatdehydrogenas katalyserar oxidationen av cytosolisk NADH. Denna NADH produceras i glykolys i steget katalyserat av glyceraldehyd 3-fosfatdehydrogenas (GAPDH). Glycerol 3-fosfatdehydrogenas katalyserar överföringen av två elektroner från NADH (reducerad) till dihydroxiacetonfosfatsubstratet (oxiderat).

Produkterna från katalysen av glycerol 3-fosfatdehydrogenas är NAD ⁺ (oxiderat) och glycerol 3-fosfat (reducerat). Det senare oxideras av ett flavoproteindehydrogenas som finns i mitokondriens inre membran. På detta sätt återvinns DHAP.

Flavoprotein dehydrogenas ger upp elektroner till elektrontransportkedjan. På grund av detta används NADH i cytosolen för biosyntes av 1,5 ATP-molekyler genom oxidativ fosforylering i elektrontransportkedjan. Regenereringen av NAD ⁺ i cytosolen gör att glykos kan fortsätta. GAPDH använder NAD ⁺ som underlag.

referenser

1. Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biokemi: en kort kurs. WH Freeman, New York.
2. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Cellular and molecular biology. Redaktör Médica Panamericana, Buenos Aires.
3. Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biokemi. WW Norton, New York.
4. Nelson, DL, Cox, MM 2017. Lehninger-principerna för biokemi. WH Freeman, New York.
5. Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Grundläggande för biokemi: liv på molekylär nivå. Wiley, Hoboken.