- Característiques
- DHAP en la glucòlisi
- Reacció de la aldolasa
- Reacció de la TIM
- DHAP en el cicle de Calvin
- DHAP en la gluconeogènesi
- referències
La dihidroxiacetona fosfat és un compost químic abreujat sota les sigles DHAP. És un intermediari en algunes rutes metabòliques d'organismes vius, com la degradació glucolítica o glucòlisi, així com en el cicle de Calvin en les plantes.
Bioquímicament, la DHAP és el producte de l'acció d'un enzim aldolasa sobre la fructosa-1,6-bifosfat (FBP), que ocasiona una ruptura aldolítica donant com a resultat dos compostos de tres carbonis: DHAP i gliceraldehid 3-fosfat (GAP).
Font: David T. Macpherson
En el cicle de Calvin l'aldolasa realitza la reacció inversa, condensant molècules d'DHAP amb molècules de GAP per formar una hexosa.
Característiques
La DHAP es classifica dins de les molècules conegudes com cetotriosas. Aquestes són monosacàrids constituïts per una cadena de tres carbonis (trioses) amb el grup carbonil en el carboni central (C2).
El GAP i la DAHP són isòmers funcionals i conformen els carbohidrats més simples dins de les molècules orgàniques biològicament actives.
Tot i que l'estructura química de molts carbohidrats comuns com GAP i DHAP són d'aldehids i cetones, se'ls confereix el terme de carbohidrat, per referir-se a derivats directes de sacàrids.
DHAP en la glucòlisi
A la glicòlisi una sèrie de reaccions degraden a la glucosa fins piruvat. Aquesta degradació ocorre de forma progressiva en 10 passos consecutius, on intervenen diferents enzims i es produeixen una varietat d'intermediaris, els quals estan tots fosforilats.
La DHAP apareix a la glucòlisi en la quarta reacció d'aquest procés, que consisteix en la ruptura de la FBP en dos carbohidrats de tres carbonis (trioses), de les quals només el GAP continua la seqüència de la glicòlisi, mentre que la DHAP necessita ser transformada en GAP per seguir aquesta ruta.
Aquesta reacció és catalitzada per una aldolasa (fructosa bifosfat aldolasa), que porta a terme un trencament aldòlica entre els carbonis C3 i C4 de la FBP.
Aquesta reacció només es produeix si la hexosa a dividir-posseeix un grup carbonil en C2 i un hidroxil en C4. Per aquesta raó, passa prèviament la isomerització de la glucosa-6-fosfat (G6P) en fructosa 6-fosfat (F6P).
En la cinquena reacció de la glucòlisi també està involucrada la DHAP, tractant-se de la seva isomerització a GAP per l'enzim triosa fosfat isomerasa o TIM. Amb aquesta reacció es completa la primera fase de la degradació de la glucosa.
Reacció de la aldolasa
A la ruptura aldòlica es produeixen dos intermediaris, on la DHAP conforma el 90% de la mescla en equilibri.
Hi ha dos tipus de aldolases: a) la aldolasa tipus I està present en les cèl·lules animals i vegetals i es caracteritza per la formació d'una base de Schiff entre el lloc actiu enzimàtic i el carbonil de la FBP. b) La aldolasa tipus II es troba en alguns bacteris i en fongs, aquesta posseeix un metall en el lloc actiu (generalment Zn).
El trencament aldòlica comença amb l'adhesió de l'substrat a el lloc actiu i la remoció d'un protó de el grup β-hidroxil, formant-se la base de Schiff protonada (catió Imini). La ruptura dels carbonis C3 i C4 produeix l'alliberament de l'GAP i la formació d'un intermediari anomenat enamina.
La enamina és posteriorment estabilitzada, de manera que es forma un catió Imini que és hidrolitzat, amb el que s'allibera finalment la DHAP i es regenera així l'enzim lliure.
En les cèl·lules amb aldolasa tipus II no ocorre la formació de la base de Schiff, sent un catió divalent metàl·lic, generalment Zn 2+, el que estabilitza a l'intermediari enamina per poder alliberar la DHAP.
Reacció de la TIM
Com s'ha esmentat, la concentració en equilibri de la DHAP és més gran que la de GAP, de manera que les molècules de DHAP van sent transformades en GAP a mesura que aquest últim va sent utilitzat en la reacció següent de la glucòlisi.
Aquesta transformació passa gràcies a l'enzim TIM. Aquesta és la cinquena reacció de l'procés de degradació glucolítica i en ella els carbonis C1 i C6 de la glucosa passen a ser els carbonis C3 de l'GAP, mentre que els carbonis C2 i C5 es converteixen en el C2 i els C3 i C4 de la glucosa es transformen en el C1 de l'GAP.
L'enzim TIM és considerada com la "enzim perfecta" pel fet que la difusió controla la velocitat de la reacció, el que significa que el producte és format amb la mateixa rapidesa amb què s'ajunten el lloc actiu de l'enzim i el seu substrat.
En la reacció de transformació de la DHAP a GAP es forma un intermediari anomenat enediol. Aquest compost és capaç de cedir els protons dels grups hidroxils a un residu de el lloc actiu de l'enzim TIM.
DHAP en el cicle de Calvin
El cicle de Calvin és el cicle de reducció fotosintètica de carboni (PCR) que constitueix la fase fosca de el procés de fotosíntesi en les plantes. En aquesta etapa, els productes (ATP i NADPH) obtinguts en la fase lluminosa de el procés, s'utilitzen per fabricar carbohidrats.
En aquest cicle es formen sis molècules d'GAP, de les quals dues són transformades en DHAP per isomerització, gràcies a l'acció de l'enzim TIM, en una reacció inversa a l'ocorreguda en la degradació de la glucòlisi. Aquesta reacció és reversible, tot i que l'equilibri, en el cas d'aquest cicle i, a diferència de la glucòlisi, està desplaçat cap a la conversió de GAP cap DHAP.
Aquestes molècules de DHAP poden després seguir dues vies, una és una condensació aldòlica catalitzada per una aldolasa, en la qual es condensa amb una molècula de GAP per formar FBP.
L'altra reacció que pot prendre una de les DHAP és una hidròlisi de fosfat catalitzada per una sedoheptulosa bifosfatasa. En aquesta última via reacciona amb una eritrosa per formar sedoheptulosa 1,7-bifosfat.
DHAP en la gluconeogènesi
A la gluconeogènesi alguns compostos no glucídics com piruvat, lactat i alguns aminoàcids són convertits en glucosa. En aquest procés, la DHAP apareix de nou per la isomerització d'una molècula d'GAP per acció de la TIM, per després mitjançant una condensació aldòlica convertir-se en FBP.
referències
- Bailey, PS, & Bailey, CA (1998). Química orgànica: conceptes i aplicacions. Ed. Pearson Educació.
- Devlin, TM (1992). Textbook of biochemistry: with clinical correlations. John Wiley & Sons, Inc.
- Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Bioquímica. Ed. Thomson Brooks / Cole.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Principis de Bioquímica 4a edició. Ed Omega. Barcelona.
- Rawn, JD (1989). Bioquímica (No. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
- Voet, D., & Voet, JG (2006). Bioquímica. Ed. Mèdica Panamericana.