- Struktur und Eigenschaften
- Eigenschaften
- Glukoneogenese und der Pentosephosphatweg
- Triacylglycerin-Biosynthese
- Übliche Glycerophospholipide
- Weniger verbreitete Glycerophospholipide
- NAD-Regeneration
- Verweise
Das Glycerin-3-phosphat ist ein Glycerinmolekül mit einer Esterbindung an eine Phosphatgruppe, zahlreichen Funktionen im Stoffwechsel und einem Teil der Biomembranen. Dieses Molekül dient als Metabolit für die Glukoneogenese, die Triacylglycerin-Biosynthese und die Second-Messenger-Biosynthese wie Diacylglycerin (DAG).
Andere Funktionen von Glycerin-3-phosphat sind die Biosynthese von Glycerophospholipiden wie Cardiolipin, Plasmallogenen und Alkylacylglycerophospholipiden. Darüber hinaus nimmt es an einem Shuttle teil, mit dem NAD + im Cytosol regeneriert werden kann .
Quelle: Mzaki
Struktur und Eigenschaften
Die empirische Formel von Glycerin-3-phosphat lautet C 3 H 9 O 6 P und hat drei Kohlenstoffatome. Die Kohlenstoffatome 1 und 3 (C-1 und C-3) bilden Hydroxymethylgruppen (-CH2OH), während das Kohlenstoffatom 2 (C-2) eine Hydroxymethylengruppe (-CHOH) bildet. Das Sauerstoffatom der Hydroxymethylgruppe von C-3 bildet eine Esterbindung mit einer Phosphatgruppe.
Es gibt Synonyme für Glycerin-3-phosphat wie 1,2,3-Propantriol, 1- (Dihydrogenphosphat) und 2,3-Dihydroxypropyldihydrogenphosphat, 3-Phosphoglycerin. Sein Molekulargewicht beträgt 172,07 g / mol.
Die standardmäßige Änderung der freien Gibbs-Energie (ΔGº) durch Hydrolyse der Phosphatgruppe von Glycerin-3-phosphat beträgt -9,2 KJ / mol.
Dieser Metabolit wird in ein Zwischenprodukt der Glykolyse umgewandelt. Wenn die zelluläre Energiebelastung hoch ist, wird der Fluss durch Glykolyse verringert und Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) dient als Ausgangsmaterial für die Biosynthesewege.
Eigenschaften
Glukoneogenese und der Pentosephosphatweg
Glycerin dient als Metabolit für die anabolen Bahnen. Dazu muss es in zwei Schritten in ein glykolytisches Zwischenprodukt umgewandelt werden, das die Enzyme Glycerinkinase und Glycerinphosphatdehydrogenase benötigen, um das Dihydroxyaceton-Phosphat-Zwischenprodukt (DHAP) zu bilden.
Das Enzym Glycerinkinase katalysiert die Übertragung einer Phosphatgruppe von ATP (Adenosintriphosphat) auf Glycerin unter Bildung von Glycerin-3-phosphat und ADP (Adenosindiphosphat). Als nächstes katalysiert Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase eine Oxidations-Reduktions-Reaktion, bei der das C-2 von Glycerin-3-phosphat oxidiert wird, wobei zwei Elektronen verloren gehen.
Die Elektronen aus Glycerin-3-phosphat (reduziert) werden auf NAD + (oxidiert) übertragen und bilden DHAP (oxidiert) und NADH (reduziert). DHAP ist ein intermediärer Metabolit der Glykolyse, der Kohlenstoffgerüste für anabole Stoffwechselwege wie die Glykogen- und Nukleotidbiosynthese bereitstellt.
Durch Glukoneogenese gebildetes Glucose-6-phosphat kann zur Glykogenbiosynthese oder zum Pentosephosphatweg übergehen. Während der Glykogenbiosynthese in der Leber wird Glucose-6-phosphat in Glucose-1-phosphat umgewandelt. Während des Pentosephosphatweges wird Glucose-6-phosphat in Ribose-5-phosphat umgewandelt.
Triacylglycerin-Biosynthese
Triacylglycerine sind neutrale (ungeladene) Lipide, die kovalent an Glycerin gebundene Fettsäureester besitzen. Triacylglycerine werden aus Fettacyl-CoA-Estern und Glycerin-3-phosphat oder DHAP synthetisiert.
Die Glyceroneogenese ist die neue Biosynthese von Glycerin aus Oxalacetat unter Verwendung von Gluconeogenese-Enzymen. Pyruvatcarboxylase wandelt Pyruvat in Oxalacetat um, und Phosphoenolpyruvatcarboxykinase (PEPCK) wandelt Oxalacetat in Phosphoenolpyruvat um, ein glykolytisches Zwischenprodukt.
Phosphoenolpyruvat setzt den Weg der Glukoneogenese zur Biosynthese von DHAP fort, das durch Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase und eine Phosphatase, die die Phosphatgruppe hydrolysiert, in Glycerin umgewandelt wird. Das so gebildete Glycerin wird zur Biosynthese von Triacylglycerinen verwendet.
Während Hungerperioden werden 30% der in die Leber gelangenden Fettsäuren zu Triacylglycerinen umgeestert und als Lipoproteine mit sehr geringer Dichte (VLDL) exportiert.
Obwohl Adipozyten keine Glukoneogenese durchführen, besitzen sie das Enzym Phosphoenolpyruvatcarboxykinase (PEPCK), das an der für die Triacylglycerinbiosynthese erforderlichen Glycerogenese beteiligt ist.
Übliche Glycerophospholipide
Glycerophospholipide sind Glycerin-3-phosphat-Triester, bei denen das Phosphat der Polkopf ist. C-1 und C-2 bilden Esterbindungen mit gesättigten Fettsäuren wie Palmitat oder Sterat und einer einfach ungesättigten Fettsäure wie Oleat. Diese Beschreibung entspricht Phosphatidat, dem einfachsten Glycerophospholipid.
In eukaryotischen Zellmembranen dient Phosphatidat als Vorstufe für die üblicheren Glycerophospholipide, die Phosphatidylcholin, Phosphatidylserin, Phosphatidylethanolamin und Phosphatidylinositol sind.
Die Verteilung der Lipide (Glycerophospholipide, Sphingophospholipide, Sphingoglycolipide, Cholesterin) in Zellmembranen ist nicht gleichmäßig. Beispielsweise ist die innere Monoschicht der Erythrozytenmembran reich an Glycerophospholipiden, während die äußere Monoschicht reich an Sphingolipiden ist.
Glycerophospholipide sind wichtig, weil sie an der Signalübertragung von Zellen beteiligt sind. Durch die Wirkung von Phospholipaseenzymen wie Phospholipase C, die die Esterbindung auf C-3-Ebene von Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PPI2) aufbricht, werden die Signalmoleküle Inosit 1,4,5-Triphosphat und Diacylglycerin (DAG).
Schlangengifte enthalten häufig Phospholipase A2-Enzyme, die Glycerophospholipide abbauen. Dies verursacht Gewebeschäden durch Aufbrechen der Membranen. Die freigesetzten Fettsäuren wirken als Detergenzien.
Weniger verbreitete Glycerophospholipide
Die Membranen eukaryotischer Zellen enthalten andere Phospholipide wie Cardiolipin, Plasmalogene und Alkylacylglycerophospholipide.
Cardiolipin ist ein Phospholipid, das zuerst aus Herzgewebe isoliert wurde. Seine Biosynthese erfordert zwei Phosphatidylglycerinmoleküle. Plasmalogene enthalten Kohlenwasserstoffketten, die über eine Vinyletherbindung an Glycerin C-1 gebunden sind. Bei Säugetieren sind 20% der Glycerophospholipide Plasmallogene.
In Alkylacylglycerophospholipiden ist ein Alkylsubstituent durch Etherbindung an das C-1 von Glycerin gebunden. Diese Glycerophospholipide sind weniger häufig als Plasmalogene.
NAD-Regeneration
Der Skelettmuskel, das Gehirn und der Muskel fliegender Insekten verwenden das Glycerin-3-Phosphat-Shuttle. Glycerin-3-phosphat besteht hauptsächlich aus zwei Isoenzymen: Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase und einer Flavoprotein-Dehydrogenase.
Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase katalysiert die Oxidation von cytosolischem NADH. Dieses NADH wird in der Glykolyse in dem durch Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase (GAPDH) katalysierten Schritt hergestellt. Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase katalysiert den Transfer von zwei Elektronen von NADH (reduziert) auf das Dihydroxyacetonphosphatsubstrat (oxidiert).
Die Produkte der Katalyse der Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase sind NAD + (oxidiert) und Glycerin-3-phosphat (reduziert). Letzteres wird durch eine Flavoprotein-Dehydrogenase oxidiert, die sich in der inneren Membran der Mitochondrien befindet. Auf diese Weise wird DHAP recycelt.
Flavoprotein-Dehydrogenase gibt Elektronen an die Elektronentransportkette ab. Aus diesem Grund dient das NADH im Cytosol zur Biosynthese von 1,5 ATP-Molekülen durch oxidative Phosphorylierung in der Elektronentransportkette. Die Regeneration von NAD + im Cytosol ermöglicht die Fortsetzung der Glykose. GAPDH verwendet NAD + als Substrat.
Verweise
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