Fosfato de diidroxiacetona (DHAP): características e aplicações - Ciência - 2023

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o fosfato de dihidroxiacetonaÉ um composto químico abreviado sob a sigla DHAP. É um intermediário em algumas vias metabólicas de organismos vivos, como a degradação glicolítica ou glicólise, bem como no ciclo de Calvin nas plantas.

Bioquimicamente, DHAP é o produto da ação de uma enzima aldolase sobre a frutose-1,6-bifosfato (FBP), que causa uma degradação aldolítica resultando em dois compostos de três carbonos: DHAP e gliceraldeído 3-fosfato (GAP) .

No ciclo de Calvin, a aldolase realiza a reação reversa, condensando moléculas de DHAP com moléculas de GAP para formar uma hexose.

Caracteristicas

DHAP é classificado dentro das moléculas conhecidas como cetotrioses. São monossacarídeos formados por uma cadeia de três carbonos (trioses) com o grupo carbonila no carbono central (C2).

GAP e DAHP são isômeros funcionais e constituem os carboidratos mais simples dentro das moléculas orgânicas biologicamente ativas.

Embora a estrutura química de muitos carboidratos comuns, como GAP e DHAP, sejam aldeídos e cetonas, eles recebem o termo carboidrato, referindo-se a derivados diretos dos sacarídeos.

DHAP em glicólise

Na glicólise, uma série de reações degradam a glicose em piruvato. Esta degradação ocorre progressivamente em 10 etapas consecutivas, onde diferentes enzimas intervêm e uma variedade de intermediários são produzidos, todos os quais são fosforilados.

O DHAP aparece na glicólise na quarta reação desse processo, que consiste na quebra do FBP em dois carboidratos de três carbonos (trioses), dos quais apenas o GAP continua a sequência da glicólise, enquanto o DHAP necessita ser transformado em GAP para seguir este caminho.

Esta reação é catalisada por uma aldolase (frutose bisfosfato aldolase), que realiza uma clivagem aldólica entre os carbonos C3 e C4 do FBP.

Esta reação ocorre apenas se a hexose a ser dividida tiver um grupo carbonila em C2 e uma hidroxila em C4. Por esse motivo, a isomerização da glicose-6-fosfato (G6P) em frutose 6-fosfato (F6P) ocorre anteriormente.

A DHAP também está envolvida na quinta reação da glicólise, no caso de sua isomerização a GAP pela enzima triose fosfato isomerase ou TIM. Com esta reação, a primeira fase de degradação da glicose é concluída.

Reação de aldolase

Na quebra do aldol, dois intermediários são produzidos, onde o DHAP compõe 90% da mistura em equilíbrio.

Existem dois tipos de aldolases: a) a aldolase tipo I está presente em células animais e vegetais e é caracterizada pela formação de uma base de Schiff entre o sítio ativo enzimático e a carbonila do FBP. b) A aldolase tipo II é encontrada em algumas bactérias e fungos, possui um metal no sítio ativo (geralmente Zn).

A clivagem aldólica começa com a adesão do substrato ao sítio ativo e a remoção de um próton do grupo β-hidroxila, formando a base de Schiff protonada (cátion imínio). A quebra dos carbonos C3 e C4 produz a liberação de GAP e a formação de um intermediário chamado enamina.

A enamina é posteriormente estabilizada, pelo que se forma um cátion imínio que é hidrolisado, com o qual o DHAP é finalmente liberado e a enzima livre é regenerada.

Em células com aldolase tipo II, a formação da base de Schiff não ocorre, sendo um cátion metálico bivalente, geralmente Zn²⁺, que estabiliza a enamina intermediária para liberar DHAP.

Reação TIM

Como mencionado, a concentração de equilíbrio de DHAP é maior do que a de GAP, de modo que as moléculas de DHAP estão sendo transformadas em GAP, já que o último é usado na reação de glicólise seguinte.

Essa transformação ocorre graças à enzima TIM. Esta é a quinta reação do processo de degradação glicolítica e nela os carbonos C1 e C6 da glicose tornam-se os carbonos C3 do GAP, enquanto os carbonos C2 e C5 tornam-se C2 e C3 e C4 da glicose eles se tornam C1 do GAP.

A enzima TIM é considerada a "enzima perfeita" porque a difusão controla a taxa da reação, o que significa que o produto é formado tão rapidamente quanto o sítio ativo da enzima e seu substrato se unem.

Na reação de transformação de DHAP em GAP, um intermediário chamado enediol é formado. Este composto é capaz de ceder os prótons dos grupos hidroxila a um resíduo do sítio ativo da enzima TIM.

DHAP no ciclo de Calvin

O ciclo de Calvin é o ciclo de redução do carbono fotossintético (PCR) que constitui a fase escura do processo de fotossíntese nas plantas. Nessa etapa, os produtos (ATP e NADPH) obtidos na fase leve do processo são utilizados para a fabricação de carboidratos.

Nesse ciclo, são formadas seis moléculas de GAP, das quais duas são transformadas em DHAP por isomerização, graças à ação da enzima TIM, em uma reação inversa à que ocorre na degradação da glicólise. Esta reação é reversível, embora o equilíbrio, no caso deste ciclo e, ao contrário da glicólise, seja desviado para a conversão de GAP em DHAP.

Essas moléculas de DHAP podem então seguir duas vias, uma delas é uma condensação aldólica catalisada por uma aldolase, na qual ela se condensa com uma molécula GAP para formar FBP.

A outra reação que um dos DHAPs pode ter é uma hidrólise de fosfato catalisada por uma bifosfatase de sedoheptulose. Na última via, ele reage com uma eritrose para formar sedoheptulose 1,7-bifosfato.

DHAP na gliconeogênese

Na gliconeogênese, alguns compostos não glucídicos, como o piruvato, o lactato e alguns aminoácidos, são convertidos em glicose. Nesse processo, o DHAP reaparece por meio da isomerização de uma molécula de GAP pela ação do TIM e, a seguir, por condensação aldólica, torna-se FBP.

Referências

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