Gliceraldeído 3-fosfato (G3P): estrutura, funções - Ciência - 2023

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o gliceraldeído 3-fosfato (GAP) é um metabólito da glicólise (seu nome vem do grego; glicos = doce ou açúcar; lise = decomposição), que é uma via metabólica que converte a molécula de glicose em duas moléculas de piruvato para produzir energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP).

Nas células, o gliceraldeído 3-fosfato conecta a glicólise com a gliconeogênese e a via da pentose fosfato. Em organismos fotossintéticos, o gliceraldeído 3-fosfato, proveniente da fixação do dióxido de carbono, é usado para a biossíntese de açúcares. No fígado, o metabolismo da frutose produz GAP, que é incorporado à glicólise.

Estrutura

O gliceraldeído 3-fosfato é um açúcar fosforilado que possui três carbonos. Sua fórmula empírica é C₃H₇OU₆P. O grupo aldeído (-CHO) é o carbono 1 (C-1), o grupo hidroximetileno (-CHOH) é o carbono 2 (C-2) e o grupo hidroximetil (-CH₂OH) é carbono 3 (C3). Este último forma uma ligação com o grupo fosfato (ligação fosfoéster).

A configuração do gliceraldeído 3-fosfato no quiral C-2 é D. Por convenção, com relação ao carbono quiral, na projeção de Fischer o grupo aldeído é representado para cima, o grupo hidroximetilfosfato para baixo, o grupo hidroxila em direção ao direita e o átomo de hidrogênio à esquerda.

Caracteristicas

O gliceraldeído 3-fosfato tem uma massa molecular de 170,06 g / mol. A variação da energia livre de Gibbs padrão (ΔGº) para qualquer reação deve ser calculada somando a variação da energia livre dos produtos e subtraindo a soma da variação da energia livre dos reagentes.

Desse modo, é determinada a variação de energia livre (ΔGº) de formação do gliceraldeído 3-fosfato, que é -1.285 KJ × mol^-1. Por convenção, no estado padrão 25 ° C e 1 atm, a energia livre dos elementos puros é zero.

Características

Glicólise e gliconeogênese

A glicólise está presente em todas as células. É dividido em duas fases: 1) fase de investimento de energia e síntese de metabólitos com alto potencial de transferência do grupo fosfato, como o gliceraldeído 3-fosfato (GAP); 2) Etapa de síntese de ATP a partir de moléculas com alto potencial de transferência de grupo fosfato.

O gliceraldeído 3-fosfato e o dihidroxiacetona fosfato são formados a partir da frutose 1,6-bifosfato, uma reação catalisada pela enzima aldolase. O gliceraldeído 3-fosfato é convertido em 1,3-bisfosfoglicerato (1,3BPG), por meio de uma reação catalisada pela enzima GAP desidrogenase.

A GAP desidrogenase catalisa a oxidação do átomo de carbono do aldeído e transfere um grupo fosfato. Assim, forma-se um anidrido misto (1,3BPG) no qual o grupo acila e o átomo de fósforo estão sujeitos à reação de ataque nucleofílico.

Em seguida, em uma reação catalisada por 3-fosfoglicerato quinase, 1,3BPG transfere o grupo fosfato do carbono 1 para o ADP, formando ATP.

Como as reações catalisadas por aldolase, GAP desidrogenase e 3-fosfoglicerato quinase estão em equilíbrio (ΔGº ~ 0), são reversíveis, fazendo parte da via da gliconeogênese (ou da nova síntese de glicose )

A via da pentose fosfato e o ciclo de Calvin

Na via da pentose fosfato, o gliceraldeído 3-fosfato (GAP) e a frutose 6-fosfato (F6P) são formados por reações de corte e formação de ligações CC, a partir de pentoses, xilulose 5-fosfato e ribose 5 -fosfato.

O gliceraldeído 3-fosfato pode seguir a via da gliconeogênese e formar a glicose 6-fosfato, que continua a via da pentose fosfato. A glicose pode ser completamente oxidada produzindo seis moléculas de CO₂através do estágio oxidativo da via da pentose fosfato.

No ciclo de Calvin, o CO₂ É fixado como 3-fosfoglicerato, em uma reação catalisada pela ribulose bifosfato carboxilase. O 3-fosfoglicerato é então reduzido pelo NADH por meio da ação de uma enzima chamada GAP desidrogenase.

2 As moléculas de GAP são necessárias para a biossíntese de uma hexose, como a glicose, que é usada para a biossíntese de amido ou celulose nas plantas.

Metabolismo da frutose

A enzima frutocinase catalisa a fosforilação da frutose por ATP em C-1, formando frutose 1-fosfato. A aldolase A, encontrada no músculo, é específica para frutose 1,6-bifosfato como substrato. A aldolase B é encontrada no fígado e é específica para frutose 1-fosfato como substrato.

A aldolase B catalisa a quebra do aldol da frutose 1-fosfato e produz dihidroxiacetona fosfato e gliceraldeído. A gliceraldeído quinase catalisa a fosforilação do gliceraldeído pelo ATP, formando um intermediário glicolítico, o gliceraldeído 3-fosfato (GAP).

De maneira diferente, o gliceraldeído é transformado em glicerol por uma álcool desidrogenase que usa o NADH como substrato doador de elétrons. A glicerol quinase então fosforila o glicerol através do ATP, formando o fosfato de glicerol. Este último metabólito é reoxidado, formando fosfato de diidroxiacetona (DHAP) e NADH.

DHAP é convertido em GAP pela enzima triose fosfato isomerase. Desta forma, a frutose é convertida em metabólitos da glicólise. No entanto, a frutose administrada por via intravenosa pode causar danos graves, consistindo em uma diminuição drástica do fosfato e do ATP intracelular. Acidose láctica até ocorre.

O dano à frutose é devido ao fato de não haver os pontos de ajuste que o catabolismo da glicose normalmente possui. Primeiro, a frutose entra nos músculos através do GLUT5, que é independente da insulina.

Em segundo lugar, a frutose é diretamente convertida em GAP e, assim, ignora a regulação da enzima fosfofruto quinase (PFK) no início da glicólise.

Via Entner-Doudoroff

A glicólise é a via universal para o catabolismo da glicose. No entanto, algumas bactérias usam alternativamente a via de Entner-Doudoroff. Essa via envolve seis etapas catalisadas por enzimas, nas quais a glicose é transformada em GAP e piruvato, que são dois produtos finais dessa via.

GAP e piruvato são transformados em etanol por reações de fermentação alcoólica.

Referências

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