gliserol 3-fosfat adalah molekul gliserol memiliki ikatan ester dengan gugus fosfat, memiliki banyak fungsi dalam metabolisme dan bagian dari biomembranes. Molekul ini berfungsi sebagai metabolit untuk glukoneogenesis, biosintesis triasilgliserol, dan biosintesis second messenger seperti diasilgliserol (DAG).
Fungsi lain dari gliserol 3-fosfat adalah biosintesis gliserofosfolipid, seperti cardiolipin, plasmallogens, dan alkylacylglycerophospholipids. Selain itu, ia berpartisipasi dalam shuttle yang memungkinkan NAD + diregenerasi di sitosol.
Sumber: Mzaki [Domain publik]
Indeks artikel
Struktur dan karakteristik
Rumus empiris gliserol 3-fosfat adalah C 3 H 9 O 6 P dan memiliki tiga atom karbon. Atom karbon 1 dan 3 (C-1 dan C-3) membentuk gugus hidroksimetil (-CH2OH), sedangkan atom karbon 2 (C-2) membentuk gugus hidroksimetilen (-CHOH). Atom oksigen dari gugus hidroksimetil C-3 membentuk ikatan ester dengan gugus fosfat.
Ada sinonim untuk gliserol 3-fosfat, seperti 1,2,3-propanetriol, 1- (dihidrogen fosfat) dan 2,3-dihidroksipropil dihidrogen fosfat, 3-fosfogliserol. Its molekul berat badan adalah 172,07 g / mol.
Perubahan energi bebas Gibbs standar (ΔGº) dari hidrolisis gugus fosfat gliserol 3-fosfat adalah -9,2 KJ / mol.
Metabolit ini diubah menjadi perantara glikolisis. Ketika beban energi seluler tinggi, aliran melalui glikolisis berkurang dan dihidroksiaseton fosfat (DHAP) berfungsi sebagai bahan awal untuk jalur biosintetik.
Fitur
Glukoneogenesis dan jalur pentosa fosfat
Gliserol berfungsi sebagai metabolit untuk jalur anabolik. Untuk melakukan ini, ia harus diubah menjadi zat antara glikolitik melalui dua langkah yang dibutuhkan enzim gliserol kinase dan gliserol fosfat dehidrogenase untuk membentuk zat antara dihidroksiaseton-fosfat (DHAP).
Enzim gliserol kinase mengkatalisis transfer gugus fosfat dari ATP (adenosin trifosfat) ke gliserol, membentuk gliserol 3-fosfat dan ADP (adenosin difosfat). Selanjutnya, gliserol 3-fosfat dehidrogenase mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi, di mana C-2 dari gliserol 3-fosfat dioksidasi, kehilangan dua elektron.
Elektron dari gliserol 3-fosfat (tereduksi) ditransfer ke NAD + (teroksidasi), membentuk DHAP (teroksidasi) dan NADH (tereduksi). DHAP adalah metabolit perantara glikolisis yang menyediakan kerangka karbon untuk jalur anabolik, seperti biosintesis glikogen dan nukleotida.
Glukosa 6-fosfat yang dibentuk oleh glukoneogenesis dapat melanjutkan ke biosintesis glikogen atau ke jalur pentosa fosfat. Selama biosintesis glikogen di hati, glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat. Selama jalur pentosa fosfat, glukosa 6-fosfat diubah menjadi ribosa 5-fosfat.
Biosintesis triasilgliserol
Triasilgliserol adalah lipid netral (tidak bermuatan) yang memiliki ester asam lemak yang terikat secara kovalen dengan gliserol. Triasilgliserol disintesis dari ester asil-KoA lemak dan gliserol 3-fosfat atau DHAP.
Gliseroneogenesis adalah biosintesis baru gliserol dari oksaloasetat, menggunakan enzim glukoneogenesis. Piruvat karboksilase mengubah piruvat menjadi oksaloasetat, dan fosfoenolpiruvat karboksikinase (PEPCK) mengubah oksaloasetat menjadi fosfoenolpiruvat, zat antara glikolitik.
Fosfoenolpiruvat melanjutkan jalur glukoneogenesis menuju biosintesis DHAP, yang diubah menjadi gliserol oleh gliserol 3-fosfat dehidrogenase dan fosfatase yang menghidrolisis gugus fosfat. Gliserol yang terbentuk digunakan untuk biosintesis triasilgliserol.
Selama periode kelaparan, 30% asam lemak yang masuk ke hati direesterifikasi menjadi triasilgliserol dan diekspor sebagai lipoprotein densitas sangat rendah (VLDL).
Meskipun adiposit tidak melakukan glukoneogenesis, mereka memiliki enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK), yang berpartisipasi dalam gliserolgenesis yang diperlukan untuk biosintesis triasilgliserol.
Gliserofosfolipid umum
Gliserofosfolipid adalah triester gliserol 3-fosfat, di mana fosfat adalah kepala kutub. C-1 dan C-2 membentuk ikatan ester dengan asam lemak jenuh, seperti palmitat atau sterat, dan asam lemak tak jenuh tunggal, seperti oleat. Deskripsi ini sesuai dengan fosfatidat, yang merupakan gliserofosfolipid paling sederhana.
Dalam membran sel eukariotik, fosfatidat berfungsi sebagai prekursor untuk gliserofosfolipid yang lebih umum, yaitu fosfatidilkolin, fosfatidilserin, fosfatidiletanolamin, dan fosfatidilinositol.
Distribusi lipid (gliserofosfolipid, sfingofosfolipid, sfingoglikolipid, kolesterol) dalam membran sel tidak seragam. Misalnya, monolayer dalam dari membran eritrosit kaya akan gliserofosfolipid, sedangkan monolayer luar kaya akan sphingolipid.
Gliserofosfolipid penting karena mereka berpartisipasi dalam pensinyalan sel. Melalui aksi enzim fosfolipase, seperti fosfolipase C, yang memutuskan ikatan ester pada tingkat C-3 dari phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PPI2), molekul pemberi sinyal inositol 1,4,5-triphosphate dan diacylglycerol (DAG). ).
Seringkali, bisa ular mengandung enzim fosfolipase A2, yang memecah gliserofosfolipid. Hal ini menyebabkan kerusakan jaringan dengan memecahkan membran. Asam lemak yang dilepaskan bertindak sebagai deterjen.
Gliserofosfolipid yang kurang umum
Membran sel eukariotik mengandung fosfolipid lain seperti cardiolipin, plasmalogens, dan alkylacylglycerophospholipids.
Kardiolipin adalah fosfolipid yang pertama kali diisolasi dari jaringan jantung. Biosintesisnya membutuhkan dua molekul fosfatidilgliserol. Plasmalogens mengandung rantai hidrokarbon terkait dengan C-1 gliserol oleh ikatan vinil eter. Pada mamalia, 20% gliserofosfolipid adalah plasmallogen.
Dalam alkilgliserofosfolipid, substituen alkil terikat pada C-1 gliserol melalui ikatan eter. Gliserofosfolipid ini lebih sedikit daripada plasmalogens.
Regenerasi NAD + di sitosol
Otot rangka, otak, dan otot serangga terbang menggunakan shuttle gliserol 3-fosfat. Gliserol 3-fosfat terutama terdiri dari dua isoenzim: gliserol 3-fosfat dehidrogenase dan flavoprotein dehidrogenase.
Gliserol 3-fosfat dehidrogenase mengkatalisis oksidasi NADH sitosol. NADH ini diproduksi dalam glikolisis, pada langkah yang dikatalisis oleh gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase (GAPDH). Gliserol 3-fosfat dehidrogenase mengkatalisis transfer dua elektron dari NADH (tereduksi) ke substrat dihidroksiaseton fosfat (teroksidasi).
Produk dari katalisis gliserol 3-fosfat dehidrogenase adalah NAD + (teroksidasi) dan gliserol 3-fosfat (tereduksi). Yang terakhir ini dioksidasi oleh flavoprotein dehydrogenase yang ditemukan di membran dalam mitokondria. Dengan cara ini, DHAP didaur ulang.
Flavoprotein dehydrogenase melepaskan elektron ke rantai transpor elektron. Karena itu, NADH dalam sitosol berfungsi untuk biosintesis 1,5 molekul ATP melalui fosforilasi oksidatif dalam rantai transpor elektron. Regenerasi NAD + di sitosol memungkinkan glikosis berlanjut. GAPDH menggunakan NAD + sebagai substrat.
Referensi
- Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biokimia: kursus singkat. WH Freeman, New York.
- Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Seluler dan biologi molekuler. Editorial Médica Panamericana, Buenos Aires.
- Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biokimia. WW Norton, New York.
- Nelson, DL, Cox, MM 2017. Prinsip-prinsip biokimia Lehninger. WH Freeman, New York.
- Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Dasar-dasar biokimia: kehidupan di tingkat molekuler. Wiley, Hoboken.
