ДИХИДРОКСИАЦЕТОН ФОСФАТ (ДХАП): КАРАКТЕРИСТИКЕ И ПРИМЕНЕ - ХЕМИЈА - 2025

Фосфат дихидроксиацетон је хемијско једињење под скраћеницама скраћено ДХАП. Он је интермедијер у неким метаболичким путевима живих организама, као што је гликолитичка разградња или гликолиза, као и у Цалвин циклусу у биљкама.

Биохемијски, ДХАП је продукт деловања ензима алдолазе на фруктозу-1,6-бисфосфат (ФБП), који изазива алдолитички распад који резултира у два једињења са три угљеника: ДХАП и глицералдехид 3-фосфат (ГАП) .

Извор: Давид Т. Мацпхерсон

У Цалвин циклусу, алдолаза изводи обрнуту реакцију, кондензујући ДХАП молекуле са ГАП молекулима, формирајући хексозу.

карактеристике

ДХАП је класификован у молекуле познате као кетотриозе. Ово су моносахариди сачињени од ланца од три угљеника (триозе) са карбонилном групом на централном угљенику (Ц2).

ГАП и ДАХП су функционални изомери и чине најједноставније угљене хидрате унутар биолошки активних органских молекула.

Иако су хемијска структура многих уобичајених угљених хидрата попут ГАП и ДХАП алдехиди и кетони, дат им је назив угљени хидрат, који се односи на директне деривате сахарида.

ДХАП у гликолизи

Код гликолизе низ реакција разграђује глукозу до пирувата. Ова деградација се јавља прогресивно у 10 узастопних корака, где различити ензими интервенирају и стварају се различити интермедијери, који су сви фосфорилирани.

ДХАП се појављује у гликолизи у четвртој реакцији овог процеса, која се састоји од распада ФБП-а на два угљена хидрата на три угљеника (триозе), од којих само ГАП наставља низ гликолизе, док ДХАП треба да се трансформише у ГАП да следи овај пут.

Ову реакцију катализује алдолаза (фруктоза бисфосфат алдолаза), која врши раздвајање алдола између угљика Ц3 и Ц4 ФБП-а.

Ова реакција се дешава само ако хексоза коју делимо има карбонилну групу на Ц2 и хидроксил на Ц4. Из тог разлога, изомеризација глукоза-6-фосфата (Г6П) у фруктозни 6-фосфат (Ф6П) се догађа раније.

ДХАП је такође укључен у пету реакцију гликолизе, бавећи се његовом изомеризацијом на ГАП ензим триозном фосфатном изомеразом или ТИМ. Овом реакцијом је завршена прва фаза разградње глукозе.

Алдоласе реакција

При распадању алдола настају два интермедијара, где ДХАП равнотежно чини 90% смеше.

Постоје две врсте алдолазе: а) алдолаза типа И присутна је у ћелијама животиња и биљака и карактерише је формирање Сцхиффове базе између ензиматског активног места и карбонила ФБП-а. б) Алдолаза типа ИИ се налази у неким бактеријама и гљивицама, а на активном месту има метала (углавном Зн).

Цепање алдола започиње адхезијом супстрата на активном месту и уклањањем протона из β-хидроксилне групе, формирајући протонирану Шифову базу (иминијум катион). Распад Ц3 и Ц4 угљеника ствара ослобађање ГАП-а и стварање интермедијера који се назива енамин.

Енамин се након тога стабилише, при чему настаје иминијум катион који се хидролизује, чиме се ДХАП коначно ослобађа и слободни ензим се на тај начин регенерише.

У ћелијама са алдолаза типа ИИ не настаје Сцхифф-ова база, што је двовалентни метални катион, обично Зн ²⁺ , који стабилизира енамински интермедијер да би се ослободио ДХАП.

ТИМ реакција

Као што је поменуто, равнотежна концентрација ДХАП је већа од концентрације ГАП-а, тако да се молекули ДХАП трансформишу у ГАП као што се последњи користи у следећој реакцији гликолизе.

До ове трансформације долази захваљујући ТИМ ензиму. Ово је пета реакција процеса гликолитичке разградње и у њему угљени угљеник Ц1 и Ц6 постаје Ц3 угљеник ГАП, док угљеници Ц2 и Ц5 постају Ц2 и Ц3 и Ц4 глукозе. они постају Ц1 ГАП-а.

Ензим ТИМ сматра се "савршеним ензимом", јер дифузија контролише брзину реакције, што значи да се производ формира једнако брзо као што се активно место ензима и његов супстрат споје.

Реакцијом трансформације ДХАП у ГАП формира се интермедијер који се зове енедиол. Ово једињење је способно да се одрекне протона хидроксилних група до остатка активног места ТИМ ензима.

ДХАП у Цалвин циклусу

Калвин циклус је циклус фотосинтетске редукције угљеника (ПЦР) који представља тамну фазу процеса фотосинтезе у биљкама. У овој фази, производи (АТП и НАДПХ) добијени у лакој фази поступка користе се за прављење угљених хидрата.

У овом циклусу се формира шест ГАП молекула, од којих се два трансформишу у ДХАП изомеризацијом, захваљујући деловању ензима ТИМ, у обрнуту реакцију на ону која се дешава код разградње гликолизе. Ова реакција је реверзибилна, мада се равнотежа у случају овог циклуса и, за разлику од гликолизе, помера према конверзији ГАП у ДХАП.

Ови ДХАП молекули могу затим следити два пута, један је алдолошка кондензација коју катализује алдолаза, при чему се она кондензује са ГАП молекулом и формира ФБП.

Друга реакција коју један од ДХАП-а може да предузме је фосфатна хидролиза коју катализује седохептулоза бисфосфатаза. На потоњем путу, он реагује са еритрозом, чиме настаје седохептулоза 1,7-бисфосфат.

ДХАП у глуконеогенези

У глуконеогенези се нека неглуцидна једињења попут пирувата, лактата и неких аминокиселина претварају у глукозу. У овом процесу, ДХАП се поново појављује изомеризацијом ГАП молекула дејством ТИМ-а, а затим кроз алдолну кондензацију, постаје ФБП.

Референце

1. Баилеи, ПС и Баилеи, ЦА (1998). Органска хемија: концепти и примјене. Ед. Пеарсон Едуцатион.
2. Девлин, ТМ (1992). Уџбеник биохемије: са клиничким корелацијама. Јохн Вилеи & Сонс, Инц.
3. Гарретт, РХ и Грисхам, ЦМ (2008). Биохемија. Ед. Тхомсон Броокс / Цоле.
4. Нелсон, ДЛ и Цок, ММ (2006). Лехнингерови принципи биохемије 4. издање. Ед Омега. Барцелона.
5. Равн, ЈД (1989). Биохемија (бр. 577.1 РАВ). Ед. Интерамерицана-МцГрав-Хилл
6. Воет, Д. и Воет, ЈГ (2006). Биохемија. Панамерицан Медицал Ед.