GLYCERALDEHYDE 3-PHOSPHATE (G3P): الهيكل والوظائف - مادة الاحياء - 2026

و غليسيرألدهيد 3-فوسفات (GAP) هو المستقلب من تحلل (الاسم يأتي من اليونانية، glicos = حلوة أو السكر؛ تحلل = تمزق)، الذي هو المسار الأيضي أن جزيء المتحولين الجلوكوز إلى جزيئين من البيروفات ل إنتاج الطاقة على شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP).

في الخلايا ، يربط glyceraldehyde 3-phosphate تحلل السكر بتكوين السكر ومسار فوسفات البنتوز. في الكائنات الحية الضوئية ، يستخدم جليسرالديهيد 3-فوسفات ، الناتج عن تثبيت ثاني أكسيد الكربون ، في التخليق الحيوي للسكريات. في الكبد ، ينتج استقلاب الفركتوز GAP ، والذي يتم دمجه في تحلل السكر.

المصدر: Benjah-bmm27

بناء

Glyceraldehyde 3-phosphate عبارة عن سكر فسفري يحتوي على ثلاثة ذرات كربون. صيغته التجريبية هي C ₃ H ₇ O ₆ P. مجموعة الألدهيد (-CHO) هي الكربون 1 (C-1) ، ومجموعة الهيدروكسيميثيلين (-CHOH) هي الكربون 2 (C-2) ومجموعة الهيدروكسي ميثيل (-CH ₂ OH) عبارة عن كربون 3 (C3). هذا الأخير يشكل رابطة مع مجموعة الفوسفات (رابطة الفوسفويستر).

تكوين glyceraldehyde 3-phosphate في chiral C-2 هو D. وفقًا للاتفاقية ، فيما يتعلق بالكربون اللولبي ، في إسقاط Fischer ، يتم تمثيل مجموعة الألدهيد لأعلى ، ومجموعة هيدروكسي ميثيل فوسفات لأسفل ، ومجموعة الهيدروكسيل لأسفل. ذرة الهيدروجين إلى اليسار.

مميزات

كتلة جزيئية Glyceraldehyde 3-phosphate 170.06 جم / مول. يجب حساب التغير القياسي في طاقة جيبس ​​الحرة (ΔGº) لأي تفاعل عن طريق إضافة التغيير في الطاقة الحرة للمنتجات ، وطرح مجموع التغيير في الطاقة الحرة للمواد المتفاعلة.

وبهذه الطريقة ، يتم تحديد اختلاف الطاقة الحرة (ΔG of) لتكوين جليسيرالديهيد 3-فوسفات ، وهو -1،285 كيلو جول × مول ^-1. وفقًا للاتفاقية ، في الحالة القياسية البالغة 25 درجة مئوية و 1 ضغط جوي ، تكون الطاقة الحرة للعناصر النقية هي صفر.

المميزات

تحلل السكر وتكوين السكر

يوجد تحلل السكر في جميع الخلايا. وهي مقسمة إلى مرحلتين: 1) مرحلة استثمار الطاقة وتوليف المستقلبات ذات إمكانية نقل مجموعة الفوسفات العالية ، مثل جليسيرالديهيد 3-فوسفات (GAP) ؛ 2) خطوة تخليق ATP من الجزيئات ذات إمكانية نقل مجموعة الفوسفات العالية.

يتكون جلسيرالديهيد 3-فوسفات وثنائي هيدروكسي أسيتون فوسفات من الفركتوز 1،6-بيسفوسفات ، وهو تفاعل محفز بواسطة إنزيم الألدوليز. يتم تحويل Glyceraldehyde 3-phosphate إلى 1،3-bisphosphoglycerate (1،3BPG) ، من خلال تفاعل محفز بواسطة إنزيم GAP dehydrogenase.

يحفز GAP dehydrogenase أكسدة ذرة كربون الألدهيد وينقل مجموعة الفوسفات. وهكذا ، يتم تكوين أنهيدريد مختلط (1،3 بي بي جي) تكون فيه مجموعة الأسيل وذرة الفوسفور عرضة لتفاعل هجوم محبة النواة.

بعد ذلك ، في تفاعل محفز بواسطة 3-phosphoglycerate kinase ، ينقل 1،3BPG مجموعة الفوسفات من الكربون 1 إلى ADP ، مكونًا ATP.

نظرًا لأن التفاعلات المحفزة بواسطة aldolase و GAP dehydrogenase و 3-phosphoglycerate kinase تكون في حالة توازن (ΔGº ~ 0) ، فهي قابلة للعكس ، وبالتالي فهي جزء من مسار تكوين الجلوكوز (أو التوليف الجديد للجلوكوز).

مسار فوسفات البنتوز ودورة كالفين

في مسار فوسفات البنتوز ، يتشكل جليسيرالديهيد 3-فوسفات (GAP) والفركتوز 6-فوسفات (F6P) عن طريق قطع تفاعلات وتشكيل روابط CC ، من البنتوز ، زيلولوز 5-فوسفات والريبوز 5 -فوسفات.

يمكن أن يتبع Glyceraldehyde 3-phosphate مسار تكوين الجلوكوز وتشكيل الجلوكوز 6-فوسفات ، والذي يواصل مسار فوسفات البنتوز. الجلوكوز يمكن أن تتأكسد تماما لإنتاج ستة CO ₂ الجزيئات من خلال الخطوة التأكسدي للمسار الفوسفات البنتوز.

في دورة كالفين، CO ₂ هو ثابت كما 3-فسفوغليسرات، في رد فعل يحفزه كربوكسيلاز bisphosphate ريبولوز. ثم يتم تقليل 3-phosphoglycerate بواسطة NADH من خلال عمل إنزيم يسمى GAP dehydrogenase.

2 جزيئات GAP ضرورية للتخليق الحيوي لهكسوز ، مثل الجلوكوز ، والذي يستخدم في التخليق الحيوي للنشا أو السليلوز في النباتات.

استقلاب الفركتوز

يحفز إنزيم الفركتوكيناز فسفرة الفركتوز بواسطة ATP في C-1 ، مكونًا الفركتوز 1-فوسفات. Aldolase A ، الموجود في العضلات ، خاص بالفركتوز 1.6-bisphosphate كركيزة. يوجد Aldolase B في الكبد وهو خاص بالفركتوز 1-فوسفات كركيزة.

يحفز Aldolase B تكسير الألدول للفركتوز 1-فوسفات وينتج ثنائي هيدروكسي أسيتون فوسفات وغليسيرالدهيد. يحفز Glyceraldehyde kinase فسفرة glyceraldehyde بواسطة ATP ، مكونًا وسيط حال السكر ، glyceraldehyde 3-phosphate (GAP).

بطريقة مختلفة ، يتحول الجلسيرالديهيد إلى جلسرين عن طريق نازعة هيدروجين الكحول الذي يستخدم NADH كركيزة مانحة للإلكترون. ثم يقوم Glycerol kinase بفوسفات الجلسرين من خلال ATP ، مكونًا فوسفات الجلسرين. تتم إعادة أكسدة المستقلب الأخير ، مكونًا ثنائي هيدروكسي أسيتون فوسفات (DHAP) و NADH.

يتم تحويل DHAP إلى GAP بواسطة إنزيم ثلاثي فوسفات أيزوميراز. بهذه الطريقة ، يتم تحويل الفركتوز إلى مستقلبات تحلل السكر. ومع ذلك ، فإن تناول الفركتوز عن طريق الوريد يمكن أن يسبب ضررًا خطيرًا ، يتكون من استنفاد شديد للفوسفات داخل الخلايا و ATP. يحدث الحماض اللبني.

يرجع تلف الفركتوز إلى حقيقة أنه لا يحتوي على نقاط التحديد التي يمتلكها عادة هدم الجلوكوز. أولاً ، يدخل الفركتوز إلى العضلات من خلال GLUT5 ، وهو مستقل عن الأنسولين.

ثانيًا ، يتم تحويل الفركتوز مباشرةً إلى GAP وبالتالي يتخطى تنظيم إنزيم فوسفوفركت كيناز (PFK) في بداية تحلل السكر.

عبر إنتنر دودوروف

تحلل السكر هو المسار الشامل لتقويض الجلوكوز. ومع ذلك ، تستخدم بعض البكتيريا مسار Entner-Doudoroff بدلاً من ذلك. يتضمن هذا المسار ست خطوات يتم تحفيزها بواسطة الإنزيمات ، حيث يتم تحويل الجلوكوز إلى GAP و Pyruvate ، وهما منتجان نهائيان لهذا المسار.

يتم تحويل GAP و pyruvate إلى إيثانول عن طريق تفاعلات التخمير الكحولية.

المراجع

1. بيرج ، جي إم ، تيموكزكو ، جي إل ، سترير ، إل. 2015. الكيمياء الحيوية. دورة قصيرة. دبليو إتش فريمان ، نيويورك.
2. Miesfeld، RL، McEvoy، MM 2017. الكيمياء الحيوية. دبليو دبليو نورتون ، نيويورك.
3. Nelson، DL، Cox، MM 2017. مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. دبليو إتش فريمان ، نيويورك.
4. Salway JG 2004. لمحة سريعة عن الأيض. بلاكويل ، مالدن.
5. Voet، D.، Voet، JG، Pratt، CW 2008. أساسيات الكيمياء الحيوية: الحياة على المستوى الجزيئي. وايلي ، هوبوكين.