DIHIDROKSIASETON FOSFAT (DHAP): ÖZELLIKLERI VE UYGULAMALARI - KIMYA - 2025

Fosfat dihidroksiaseton DHAP kısaltılmış kısaltmalar altında bir kimyasal bileşiktir. Glikolitik bozunma veya glikoliz gibi canlı organizmaların bazı metabolik yollarında ve bitkilerdeki Calvin döngüsünde bir ara maddedir.

Biyokimyasal olarak DHAP, bir aldolaz enziminin fruktoz-1,6-bifosfat (FBP) üzerindeki etkisinin ürünüdür ve bu, iki üç karbonlu bileşikle sonuçlanan bir aldollitik parçalanmaya neden olur: DHAP ve gliseraldehit 3-fosfat (GAP) .

Kaynak: David T. Macpherson

Calvin döngüsünde aldolaz, DHAP moleküllerini bir heksoz oluşturmak için GAP molekülleriyle yoğunlaştırarak ters reaksiyonu gerçekleştirir.

karakteristikleri

DHAP, ketotriozlar olarak bilinen moleküller içinde sınıflandırılır. Bunlar, merkezi karbonda (C2) karbonil grubu bulunan üç karbonlu (trioz) bir zincirden oluşan monosakkaritlerdir.

GAP ve DAHP fonksiyonel izomerlerdir ve biyolojik olarak aktif organik moleküller içindeki en basit karbonhidratları oluşturur.

GAP ve DHAP gibi birçok yaygın karbonhidratın kimyasal yapısı aldehitler ve ketonlar olmasına rağmen, bunlara doğrudan sakarit türevlerine atıfta bulunarak karbonhidrat terimi verilir.

Glikolizde DHAP

Glikolizde bir dizi reaksiyon, glikozu piruvata indirger. Bu degradasyon, farklı enzimlerin dahil olduğu ve hepsi fosforile edilmiş çeşitli ara ürünlerin üretildiği 10 ardışık adımda aşamalı olarak gerçekleşir.

DHAP, FBP'nin üç karbonlu (trioz) iki karbonhidrat halinde parçalanmasından oluşan bu işlemin dördüncü reaksiyonunda glikolizde ortaya çıkar, bunlardan sadece GAP glikoliz dizisini sürdürürken DHAP gerekir. bu rotayı izlemek için GAP'a dönüştürülecek.

Bu reaksiyon, FBP'nin C3 ve C4 karbonları arasında bir aldol bölünmesini gerçekleştiren bir aldolaz (fruktoz bifosfat aldolaz) ile katalize edilir.

Bu reaksiyon, yalnızca bölünecek heksozun C2'de bir karbonil grubuna ve C4'te bir hidroksile sahip olması durumunda meydana gelir. Bu nedenle, glikoz-6-fosfatın (G6P) fruktoz 6-fosfata (F6P) izomerizasyonu daha önce gerçekleşir.

DHAP ayrıca, trioz fosfat izomeraz veya TIM enzimi tarafından GAP'a izomerleştirilmesi olan glikolizin beşinci reaksiyonunda rol oynar. Bu reaksiyonla glikoz bozunmasının ilk aşaması tamamlanır.

Aldolaz reaksiyonu

Aldol parçalanmasında, DHAP'nin dengede karışımın% 90'ını oluşturduğu iki ara ürün üretilir.

İki tip aldolaz vardır: a) tip I aldolaz, hayvan ve bitki hücrelerinde mevcuttur ve FBP'nin enzimatik aktif bölgesi ile karbonil arasında bir Schiff bazı oluşumu ile karakterize edilir. b) Aldolaz tip II bazı bakteri ve mantarlarda bulunur, aktif bölgede bir metal bulunur (genellikle Zn).

Aldol bölünmesi, substratın aktif bölgeye yapışması ve protonlanmış Schiff bazını (iminyum katyonu) oluşturan forming-hidroksil grubundan bir protonun çıkarılmasıyla başlar. C3 ve C4 karbonlarının parçalanması, GAP salınımını ve enamin adı verilen bir ara ürün oluşumunu üretir.

Enamin daha sonra stabilize edilir, böylece hidrolize edilmiş bir iminyum katyonu oluşturulur, bununla DHAP nihayet serbest bırakılır ve böylece serbest enzim yeniden oluşturulur.

Tip II aldolazlı hücrelerde, metalik bir iki değerlikli katyon olan Schiff bazı oluşmaz, genellikle Zn ²⁺ , DHAP'ı serbest bırakmak için enamin ara maddesini stabilize eder.

TIM reaksiyonu

Bahsedildiği gibi, DHAP'ın denge konsantrasyonu GAP'ninkinden daha yüksektir, böylece DHAP molekülleri, sonraki glikoliz reaksiyonunda kullanıldığı için GAP'a dönüştürülür.

Bu dönüşüm, TIM enzimi sayesinde gerçekleşir. Bu, glikolitik bozunma sürecinin beşinci reaksiyonudur ve içinde glikozun C1 ve C6 karbonları GAP'ın C3 karbonları olurken, C2 ve C5 karbonları, glikozun C2 ve C3 ve C4'ü olur. GAP’ın C1’i olurlar.

TIM enzimi "mükemmel enzim" olarak kabul edilir çünkü difüzyon reaksiyonun hızını kontrol eder, bu da ürünün enzimin aktif bölgesi ve substratı bir araya geldiği kadar hızlı oluştuğu anlamına gelir.

DHAP'ın GAP'a dönüşümü reaksiyonunda enediol adı verilen bir ara ürün oluşur. Bu bileşik, hidroksil gruplarının protonlarını TIM enziminin aktif bölgesinin bir kalıntısına bırakabilir.

Calvin döngüsünde DHAP

Calvin döngüsü, bitkilerdeki fotosentez işleminin karanlık aşamasını oluşturan fotosentetik karbon indirgeme (PCR) döngüsüdür. Bu aşamada prosesin hafif fazında elde edilen ürünler (ATP ve NADPH) karbonhidrat yapmak için kullanılır.

Bu döngüde altı GAP molekülü oluşur, bunlardan ikisi TIM enziminin etkisi sayesinde izomerizasyon yoluyla DHAP'a dönüştürülür ve glikolizin degradasyonunda meydana gelenlere ters bir reaksiyonla reaksiyona girer. Bu reaksiyon tersine çevrilebilir, ancak bu döngü durumunda denge, glikolizden farklı olarak GAP'ın DHAP'a dönüşümüne doğru kayar.

Bu DHAP molekülleri daha sonra iki yolu takip edebilir; biri, FBP oluşturmak için GAP molekülü ile yoğunlaştığı, bir aldolaz tarafından katalize edilen bir aldol yoğunlaşmasıdır.

DHAP'lardan birinin alabileceği diğer reaksiyon, bir sedoheptuloz bifosfataz tarafından katalize edilen bir fosfat hidrolizidir. İkinci yolda, sedoheptuloz 1,7-bifosfat oluşturmak için bir eritroz ile reaksiyona girer.

Glukoneogenezde DHAP

Glukoneogenezde piruvat, laktat ve bazı amino asitler gibi bazı glukoidik olmayan bileşikler glukoza dönüştürülür. Bu süreçte DHAP, TIM'in etkisiyle bir GAP molekülünün izomerizasyonu yoluyla tekrar ortaya çıkar ve daha sonra bir aldol yoğunlaşması yoluyla FBP olur.

Referanslar

1. Bailey, PS ve Bailey, CA (1998). Organik kimya: kavramlar ve uygulamalar. Ed. Pearson Education.
2. Devlin, TM (1992). Biyokimya Ders Kitabı: klinik korelasyonlarla. John Wiley & Sons, Inc.
3. Garrett, RH ve Grisham, CM (2008). Biyokimya. Ed Thomson Brooks / Cole.
4. Nelson, DL ve Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry 4. baskı. Ed Omega. Barselona.
5. Rawn, JD (1989). Biyokimya (No. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
6. Voet, D. ve Voet, JG (2006). Biyokimya. Panamerican Medical Ed.