ГЛИЦЕРОЛ 3-ФОСФАТ: СТРУКТУРА, КАРАКТЕРИСТИКЕ, ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Глицерол 3-фосфат је глицерол молекул који има естарска везу са фосфатном групом, која бројне функције у метаболизму и дио биомембранес. Овај молекул служи као метаболит за глуконеогенезу, биосинтезу триацилглицерола и другу биосинтезу гласника, као што је диацилглицерол (ДАГ).

Остале функције глицерол 3-фосфата су биосинтеза глицерофосфолипида, као што су кардиолипин, плазмаллогени и алкилацилглицерофосфолипиди. Поред тога, учествује у шатлу који омогућава регенерацију НАД ⁺ у цитосолу.

Извор: Мзаки

Структура и карактеристике

Емпиријска формула глицерол 3-фосфат је Ц ₃ Х ₉ О ₆ П и има три атома угљеника. Атоми угљеника 1 и 3 (Ц-1 и Ц-3) формирају хидроксиметил групе (-ЦХ2ОХ), док угљеников атом 2 (Ц-2) формира хидроксиметиленску групу (-ЦХОХ). Атом кисеоника хидроксиметилне групе Ц-3 формира естерску везу са фосфатном групом.

Постоје синоними за глицерол 3-фосфат, као што су 1,2,3-пропанетриол, 1- (дихидроген фосфат) и 2,3-дихидроксипропил дихидроген фосфат, 3-фосфоглицерол. Његова молекуларна тежина је 172,07 г / мол.

Стандардна Гиббсова промена енергије (ΔГº) од хидролизе фосфатне групе глицерол 3-фосфата износи -9,2 КЈ / мол.

Овај метаболит се претвара у интермедијер гликолизе. Када је оптерећење ћелијске енергије велико, проток гликолизе се смањује и дихидроксиацетон фосфат (ДХАП) служи као полазни материјал за биосинтетске путеве.

Карактеристике

Глуконеогенеза и пут пентосе фосфата

Глицерол служи као метаболит анаболичких путева. Да би се то постигло, мора се претворити у гликолитички интермедијер кроз два корака за која су потребни да ензими глицерол киназа и глицерол фосфат дехидрогеназа формирају дихидроксиацетон-фосфатни интермедијер (ДХАП).

Ензим глицерол киназа катализује пренос фосфатне групе из АТП (аденозин трифосфат) у глицерол, формирајући глицерол 3-фосфат и АДП (аденозин дифосфат). Затим глицерол 3-фосфат дехидрогеназа катализује реакцију редукције оксидације у којој се Ц-2 глицерол 3-фосфата оксидује, губећи два електрона.

Електрони из глицерол 3-фосфата (редуковани) преносе се у НАД ⁺ (оксидирају), формирајући ДХАП (оксидовани) и НАДХ (редуковани). ДХАП је интермедијарни метаболит гликолизе који обезбеђује костур угљеника за анаболичке путеве, као што је биосинтеза гликогена и нуклеотида.

6-фосфат глукозе који настаје глуконеогенезом може да пређе на биосинтезу гликогена или на пут пентозног фосфата. Током биосинтезе гликогена у јетри, 6-фосфат глукозе се претвара у глукоза 1-фосфат. Током пута пентосе фосфата, глукоза 6-фосфат се претвара у рибоза 5-фосфат.

Биосинтеза триацилглицерола

Триацилглицероли су неутрални (неиспрањени) липиди који имају естере масних киселина ковалентно везани на глицерол. Триацилглицероли се синтетишу из масних ацил-ЦоА естера и глицерол 3-фосфата или ДХАП.

Глицеронеогенеза је нова биосинтеза глицерола из оксалоацетата, користећи ензиме глуконеогенезе. Пируват карбоксилаза претвара пируват у оксалоацетат, а фосфоенолпируват карбоксикиназа (ПЕПЦК) претвара оксалоацетат у фосфоенолпируват, гликолитички интермедијер.

Фосфоенолпируват наставља пут глуконеогенезе према биосинтези ДХАП, која се претвара у глицерол глицерол 3-фосфат дехидрогеназом и фосфатазом која хидролизује фосфатну групу. Тако створен глицерол користи се за биосинтезу триацилглицерола.

Током периода гладовања, 30% масних киселина које уђу у јетру се реестерификује у триацилглицероле и извози као липопротеине врло ниске густине (ВЛДЛ).

Иако адипоцити не спроводе глуконеогенезу, они поседују ензим фосфоенолпируват карбоксикиназа (ПЕПЦК), који учествује у глицеролгенези неопходној за биосинтезу триацилглицерола.

Уобичајени глицерофосфолипиди

Глицерофосфолипиди су глицерол 3-фосфатни покушаји, у којима је фосфат поларна глава. Ц-1 и Ц-2 формирају естерске везе са засићеним масним киселинама, као што су палмитат или стерат, и мононезасићеном масном киселином, као што је олеат. Овај опис одговара фосфатидату, који је најједноставнији глицерофосфолипид.

У еукариотским ћелијским мембранама фосфатидат служи као прекурсор за чешће глицерофосфолипиде, а то су фосфатидилхолин, фосфатидилсерин, фосфатидилетаноламин и фосфатидилинозитол.

Расподела липида (глицерофосфолипиди, сфингофосфолипиди, сфингогликолипиди, холестерол) у ћелијским мембранама није једнолика. На пример, унутрашњи монопласт мембране еритроцита је богат глицерофосфолипидима, док је спољни монопласт богат сфинголипидима.

Глицерофосфолипиди су важни јер учествују у ћелијској сигнализацији. Дејством ензима фосфолипазе, попут фосфолипазе Ц, који разбија естерску везу на нивоу Ц-3 фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата (ППИ2), сигнални молекули инозитол 1,4,5-трифосфат и диацилглицерол (ДАГ).

Често, змијски отров садржи ензиме фосфолипазе А2, који разграђују глицерофосфолипиде. То узрокује оштећење ткива руптура мембрана. Ослобођене масне киселине делују као детерџенти.

Мање уобичајени глицерофосфолипиди

Мембране еукариотских ћелија садрже и друге фосфолипиде као што су кардиолипин, плазмалоген и алкилацилглицерофосфолипиди.

Кардиолипин је фосфолипид који је прво изолован из срчаног ткива. За његову биосинтезу потребна су два молекула фосфатидилглицерола. Плазмалогени садрже угљоводоничне ланце повезане глицеролом Ц-1 везом винил етера. Код сисара 20% глицерофосфолипида чине плазмаллогени.

У алкилацилглицерофосфолипидима алкил супституент је везан на Ц-1 глицерола везањем етера. Ови глицерофосфолипиди су мање обилни од плазмалогена.

НАД регенерација

Скелетни мишићи, мозак и мишићи летећих инсеката користе се глицерол 3-фосфатни шатл. Глицерол 3-фосфат састоји се углавном од два изоензима: глицерол 3-фосфат дехидрогеназа и флавопротеин дехидрогеназа.

Глицерол 3-фосфат дехидрогеназа катализује оксидацију цитосолне НАДХ. Овај НАДХ се производи у гликолизи у кораку који катализује глицералдехид 3-фосфат дехидрогеназа (ГАПДХ). Глицерол 3-фосфат дехидрогеназа катализује пренос два електрона из НАДХ (редукованог) на дихидроксиацетон фосфатни супстрат (оксидовани).

Производи катализе глицерол 3-фосфат дехидрогеназе су НАД ⁺ (оксидовани) и глицерол 3-фосфат (редуковани). Последња се оксидује флавопротеин дехидрогеназом која се налази у унутрашњој мембрани митохондрија. На овај начин се ДХАП рециклира.

Флавопротеин дехидрогеназа даје електроне у ланцу преноса електрона. Због тога се НАДХ у цитосолу користи за биосинтезу 1,5 АТП молекула оксидативном фосфорилацијом у ланцу преноса електрона. Регенерација НАД ⁺ у цитосолу омогућава да се гликоза настави. ГАПДХ користи НАД ⁺ као супстрат.

Референце

1. Берг, ЈМ, Тимоцзцо, ЈЛ, Стриер, Л. 2015. Биохемија: кратак курс. ВХ Фрееман, Нев Иорк.
2. Лодисх, Х., Берк, А., Зипурски, СЛ, Матсудариа, П., Балтиморе, Д., Дарнелл, Ј. 2003. Целијска и молекуларна биологија. Уредништво Медица Панамерицана, Буенос Аирес.
3. Миесфелд, РЛ, МцЕвои, ММ 2017. Биохемија. ВВ Нортон, Нев Иорк.
4. Нелсон, ДЛ, Цок, ММ 2017. Лехнингерови принципи биохемије. ВХ Фрееман, Нев Иорк.
5. Воет, Д., Воет, ЈГ, Пратт, ЦВ 2008. Основе биохемије: живот на молекуларном нивоу. Вилеи, Хобокен.