Glicerol 3-fosfato: estrutura, características, funções - Ciência - 2023

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o glicerol 3-fosfato É uma molécula de glicerol que possui uma ligação éster com um grupo fosfato, tendo inúmeras funções no metabolismo e formando biomembranas. Esta molécula serve como um metabólito para a gliconeogênese, biossíntese de triacilglicerol e biossíntese de segundo mensageiro, como o diacilglicerol (DAG).

Outras funções do glicerol 3-fosfato são a biossíntese de glicerofosfolipídios, como cardiolipina, plasmallogênios e alquilacilglicerofosfolipídios. Além disso, participe de um ônibus que permite regenerar o NAD⁺ no citosol.

Estrutura e características

A fórmula empírica do glicerol 3-fosfato é C₃H₉OU₆P e tem três átomos de carbono. Os átomos de carbono 1 e 3 (C-1 e C-3) formam grupos hidroximetil (-CH2OH), enquanto o átomo de carbono 2 (C-2) forma um grupo hidroximetileno (-CHOH). O átomo de oxigênio do grupo hidroximetil de C-3 forma uma ligação éster com um grupo fosfato.

Existem sinônimos para glicerol 3-fosfato, como 1,2,3-propanotriol, 1- (di-hidrogenofosfato) e 2,3-di-hidroxipropil di-hidrogenofosfato, 3-fosfoglicerol. Seu peso molecular é 172,07 g / mol.

A variação de energia livre de Gibbs padrão (ΔGº) da hidrólise do grupo fosfato do glicerol 3-fosfato é -9,2 KJ / mol.

Este metabólito é convertido em um intermediário da glicólise. Quando a carga de energia celular é alta, o fluxo através da glicólise diminui e o fosfato de diidroxiacetona (DHAP) serve como material de partida para as vias biossintéticas.

Características

Gliconeogênese e via da pentose fosfato

O glicerol atua como um metabólito para as vias anabólicas. Para fazer isso, ele deve ser convertido em um intermediário glicolítico por meio de duas etapas que as enzimas glicerol quinase e glicerol fosfato desidrogenase precisam para formar o intermediário dihidroxiacetona-fosfato (DHAP).

A enzima glicerol quinase catalisa a transferência de um grupo fosfato do ATP (adenosina trifosfato) para o glicerol, formando glicerol 3-fosfato e ADP (adenosina difosfato). Em seguida, a glicerol 3-fosfato desidrogenase catalisa uma reação de oxidação-redução, na qual o C-2 do glicerol 3-fosfato é oxidado, perdendo dois elétrons.

Elétrons do glicerol 3-fosfato (reduzido) são transferidos para NAD⁺ (oxidado), formando DHAP (oxidado) e NADH (reduzido). DHAP é um metabólito intermediário da glicólise que fornece esqueletos de carbono para as vias anabólicas, como a biossíntese de glicogênio e nucleotídeos.

A glicose 6-fosfato formada pela gliconeogênese pode prosseguir para a biossíntese de glicogênio ou para a via da pentose fosfato. Durante a biossíntese de glicogênio no fígado, a glicose 6-fosfato é convertida em glicose 1-fosfato. Durante a via da pentose fosfato, a glicose 6-fosfato é convertida em ribose 5-fosfato.

Biossíntese de triacilglicerol

Os triacilgliceróis são lipídios neutros (sem carga) que possuem ésteres de ácidos graxos covalentemente ligados ao glicerol. Os triacilgliceróis são sintetizados a partir de ésteres de acil-CoA graxos e glicerol 3-fosfato ou DHAP.

Gliceroneogênese é a nova biossíntese de glicerol a partir de oxaloacetato, utilizando enzimas de gliconeogênese. A piruvato carboxilase converte o piruvato em oxaloacetato e a fosfoenolpiruvato carboxicinase (PEPCK) converte o oxaloacetato em fosfoenolpiruvato, um intermediário glicolítico.

O fosfoenolpiruvato continua a via de gliconeogênese para a biossíntese de DHAP, que é convertido em glicerol pela glicerol 3-fosfato desidrogenase e uma fosfatase que hidrolisa o grupo fosfato. O glicerol assim formado é utilizado para a biossíntese de triacilgliceróis.

Durante os períodos de fome, 30% dos ácidos graxos que entram no fígado são reesterificados em triacilgliceróis e exportados como lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL).

Embora os adipócitos não realizem a gliconeogênese, eles possuem a enzima fosfoenolpiruvato carboxicinase (PEPCK), que participa da glicerolgênese necessária para a biossíntese do triacilglicerol.

Glicerofosfolipídios comuns

Os glicerofosfolipídios são triésteres de glicerol 3-fosfato, em que o fosfato é a cabeça polar. C-1 e C-2 formam ligações éster com ácidos graxos saturados, como palmitato ou esterato, e um ácido graxo monoinsaturado, como oleato. Esta descrição corresponde ao fosfatidato, que é o glicerofosfolipídeo mais simples.

Nas membranas celulares eucarióticas, o fosfatidato atua como um precursor dos glicerofosfolipídios mais comuns, que são fosfatidilcolina, fosfatidilserina, fosfatidiletanolamina e fosfatidilinositol.

A distribuição de lipídios (glicerofosfolipídios, esfingofosfolipídios, esfingoglicolipídios, colesterol) nas membranas celulares não é uniforme. Por exemplo, a monocamada interna da membrana eritrocitária é rica em glicerofosfolipídios, enquanto a monocamada externa é rica em esfingolipídios.

Os glicerofosfolipídios são importantes porque participam da sinalização celular. Por meio da ação de enzimas fosfolipases, como a fosfolipase C, que quebra a ligação éster no nível C-3 do fosfatidilinositol-4,5-bifosfato (PPI2), as moléculas de sinalização inositol 1,4,5-trifosfato e diacilglicerol (DAG).

Freqüentemente, os venenos de cobra contêm enzimas fosfolipase A2, que decompõem os glicerofosfolipídios. Isso causa danos aos tecidos pela ruptura das membranas. Os ácidos graxos liberados atuam como detergentes.

Glicerofosfolipídios menos comuns

As membranas das células eucarióticas contêm outros fosfolipídios, como cardiolipina, plasmalogênios e alquilacilglicerofosfolipídios.

A cardiolipina é um fosfolipídeo que foi isolado pela primeira vez do tecido cardíaco. Sua biossíntese requer duas moléculas de fosfatidilglicerol. Os plasmalogênios contêm cadeias de hidrocarbonetos ligadas ao glicerol C-1 por uma ligação de éter vinílico. Em mamíferos, 20% dos glicerofosfolipídeos são plasmallogênios.

Em alquilacilglicerofosfolipídios, um substituinte alquil é ligado ao C-1 do glicerol por ligação éter. Esses glicerofosfolipídios são menos abundantes do que os plasmalogênios.

Regeneração NAD⁺ no citosol

O músculo esquelético, o cérebro e o músculo dos insetos voadores usam o lançador de glicerol 3-fosfato. O glicerol 3-fosfato consiste principalmente em duas isoenzimas: glicerol 3-fosfato desidrogenase e uma flavoproteína desidrogenase.

A glicerol 3-fosfato desidrogenase catalisa a oxidação do NADH citosólico. Este NADH é produzido na glicólise, na etapa catalisada pela gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase (GAPDH). A glicerol 3-fosfato desidrogenase catalisa a transferência de dois elétrons do NADH (reduzido) para o substrato de dihidroxiacetona fosfato (oxidado).

Os produtos da catálise da glicerol 3-fosfato desidrogenase são NAD⁺ (oxidado) e glicerol 3-fosfato (reduzido). Este último é oxidado por uma flavoproteína desidrogenase encontrada na membrana interna da mitocôndria. Desta forma, o DHAP é reciclado.

A flavoproteína desidrogenase cede elétrons à cadeia de transporte de elétrons. Por causa disso, o NADH no citosol serve para a biossíntese de 1,5 moléculas de ATP por fosforilação oxidativa na cadeia de transporte de elétrons. A regeneração do NAD⁺ no citosol permite que a glicose continue. GAPDH usa NAD⁺ como substrato.

Referências

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