Dihydroxyacetone פוספט הוא תרכובת כימית תחת הקיצורים המקוצרים DHAP. זהו אמצעי ביניים בכמה מסלולי מטבוליזם של אורגניזמים חיים, כמו השפלה גליקוליתית או גליקוליזה, כמו גם במחזור קלווין בצמחים.
מבחינה ביוכימית, DHAP הוא תוצר פעולת האנזים של אלדולאז על פרוקטוז-1,6-ביספוספט (FBP), הגורם להתמוטטות אלדוליטית וכתוצאה מכך שתי תרכובות תלת-פחמניות: DHAP וגליצראלדהיד 3-פוספט (GAP) .
מקור: דייוויד ט. מקפרסון
במחזור קלווין, אלדולאז מבצע את התגובה ההפוכה, ומעבה מולקולות DHAP עם מולקולות GAP ליצירת משושה.
מאפיינים
DHAP מסווג בתוך המולקולות המכונות קטוטריוזות. מדובר במונוסכרידים המורכבים משרשרת של שלוש פחמימות (טריוזות) עם קבוצת הקרבוניל בפחמן המרכזי (C2).
GAP ו- DAHP הם איזומרים פונקציונליים המרכיבים את הפחמימות הפשוטות ביותר במולקולות אורגניות פעילות ביולוגיות.
אף שהמבנה הכימי של פחמימות נפוצות רבות כמו GAP ו- DHAP הם אלדהידים וקטונים, הם מקבלים את המונח פחמימות, בהתייחס לנגזרות ישירות של סכרידים.
DHAP בגליקוליזה
בגליקוליזה סדרה של תגובות משפילה את הגלוקוז לפירובאט. השפלה זו מתרחשת בהדרגה בעשרה שלבים ברציפות, בהם מתערבים אנזימים שונים ומייצרים מגוון של ביניים, כולם זרחן.
DHAP מופיע בגיריקוליזה בתגובה הרביעית של תהליך זה, המורכב מהתפרקות FBP לשתי פחמימות משלוש פחמימות (טריוזות), שרק GAP ממשיך את רצף הגליקוליזה, בעוד DHAP זקוק להפוך ל- GAP כדי ללכת בדרך זו.
תגובה זו מנותזת על ידי אלדולאז (אלדולאז פרוקטוז בוספוספט), שמבצע מחשוף אלדול בין פחמן C3 ו- C4 של ה- FBP.
תגובה זו מתרחשת רק אם למשושה שיש לחלק יש קבוצת קרבוניל ב- C2 והידרוקסיל ב- C4. מסיבה זו, איזומריזציה של גלוקוז-6-פוספט (G6P) לפרוקטוז 6-פוספט (F6P) מתרחשת בעבר.
DHAP מעורב גם בתגובה החמישית של הגליקוליזה, בהתמודדות עם האיזומריזציה שלה ל- GAP על ידי האנזים טריוז פוספט איזומרז או TIM. עם תגובה זו השלב הראשון של השפלת הגלוקוז הושלם.
תגובת אלדולאז
בפירוק אלדול נוצרים שני ביניים, שבהם DHAP מהווה 90% מהתערובת בשיווי משקל.
ישנם שני סוגים של אלדולאזים: א) אלדולאז מסוג I קיים בתאים של בעלי חיים וצמחים ומאופיין ביצירת בסיס של שיף בין האתר הפעיל האנזימטי לקרבוניל של ה- FBP. ב) אלדולאז מסוג II נמצא בכמה חיידקים ופטריות, יש לו מתכת באתר הפעיל (בדרך כלל Zn).
מחשוף אלדול מתחיל בהידבקות המצע לאתר הפעיל והסרת פרוטון מקבוצת β-הידרוקסיל ויוצרים את הבסיס של שיף הפרוטונציה (קטינה iminium). התמוטטות של פחמן C3 ו- C4 מייצרת את שחרור ה- GAP ויצירת אמצע הנקרא אנמין.
לאחר מכן מתייצב האנמין, שעבורו נוצר קטיון iminium המונטרולי, איתו משתחרר סוף סוף ה- DHAP ובכך מתחדש האנזים החופשי.
בתאים עם אלדולאז מסוג II, היווצרות בסיס שיף אינה מתרחשת, בהיותה קטיון דו-מתכתי מתכתי, בדרך כלל Zn 2+ , המייצב את ביניים האנמין על מנת לשחרר DHAP.
תגובת TIM
כאמור, ריכוז שיווי המשקל של DHAP הוא גבוה יותר מזה של GAP, כך שמולקולות DHAP הופכות ל- GAP שכן האחרונה משמשת בתגובת הגליקוליזה הבאה.
טרנספורמציה זו מתרחשת בזכות האנזים TIM. זוהי התגובה החמישית של תהליך ההשפלה הגליקוליטית ובתוכה, הפחמן C1 ו- C6 של גלוקוז הופכים לפחמימות C3 של GAP ואילו הפחמן C2 ו- C5 הופכים ל- C2 ו- C3 ו- C4 לגלוקוזה. הם הופכים ל- C1 של ה- GAP.
האנזים TIM נחשב ל"אנזים המושלם "מכיוון שהדיפוזיה שולטת בקצב התגובה, מה שאומר שהמוצר נוצר באותה מהירות כמו האתר הפעיל של האנזים והמצע שלו נפגשים.
בתגובה של טרנספורמציה של DHAP ל- GAP נוצר מתווך הנקרא אנדיול. תרכובת זו מסוגלת לוותר על הפרוטונים של קבוצות ההידרוקסיל לשאריות של האתר הפעיל של האנזים TIM.
DHAP במחזור קלווין
מחזור קלווין הוא מחזור הפחתת הפחמן הפוטוסינתטי (PCR) המהווה את השלב האפל של תהליך הפוטוסינתזה בצמחים. בשלב זה משתמשים במוצרים (ATP ו- NADPH) המתקבלים בשלב האור בתהליך לייצור פחמימות.
במחזור זה נוצרות שש מולקולות GAP, מהן שתיים הופכות ל- DHAP על ידי איזומריזציה, בזכות פעולת האנזים TIM, בתגובה הפוכה לזו שמתרחשת בשפלת הגליקוליזה. תגובה זו היא הפיכה, אם כי שיווי המשקל, במקרה של מחזור זה ובניגוד לגליקוליזה, מועבר לכיוון ההמרה של GAP ל- DHAP.
מולקולות DHAP אלה יכולות ללכת אחר שני דרכים, האחת היא עיבוי אלדול שמוזרז על ידי אלדולאז, בו הוא מתעבה עם מולקולת GAP ליצירת FBP.
התגובה הנוספת שאחת מה- DHAP יכולה לנקוט היא הידרוליזה פוספטית המנותזת על ידי סדופפטולוזה ביספוספטאז. במסלול האחרון הוא מגיב עם אריתרוזה ליצירת סדוהפטולוזה 1,7-ביספוספט.
DHAP בגלוקונאוגנזה
ב גלוקונאוגנזה מביאים המרה לתרכובות שאינן גלוקודיות כגון פירובט, לקטט וכמה חומצות אמינו לגלוקוז. בתהליך זה DHAP מופיע שוב באמצעות איזומריזציה של מולקולת GAP על ידי פעולתו של TIM, ואז דרך עיבוי אלדול, הוא הופך ל- FBP.
הפניות
- ביילי, פ.ס., וביילי, קליפורניה (1998). כימיה אורגנית: מושגים ויישומים. חינוך עורכת דין פירסון.
- Devlin, TM (1992). ספר לימוד לביוכימיה: עם מתאם קליני. ג'ון וויילי ובניו בע"מ
- גארט, RH, & Grisham, CM (2008). בִּיוֹכִימִיָה. אד. תומסון ברוקס / קול.
- נלסון, DL ו- Cox, MM (2006). עקרונות הלהינגר של ביוכימיה מהדורה רביעית. אד אומגה. ברצלונה.
- ראון, ג'יי.די (1989). ביוכימיה (מס '577.1 RAW). אד. אינטר-מריקנה-מקגרו-היל
- Voet, D., & Voet, JG (2006). בִּיוֹכִימִיָה. פנמריקנית רפואית אד.