DIHYDROXYACETONE PHOSPHATE (DHAP): CIRI DAN APLIKASI - KIMIA - 2026

The fosfat dihydroxyacetone adalah sebatian kimia di bawah singkatan singkatan DHAP. Ini adalah perantaraan dalam beberapa jalur metabolisme organisma hidup, seperti penurunan glikolitik atau glikolisis, serta dalam kitaran Calvin pada tanaman.

Secara biokimia, DHAP adalah produk tindakan enzim aldolase pada fruktosa-1,6-bifosfat (FBP), yang menyebabkan kerosakan aldolitik yang menghasilkan dua sebatian tiga karbon: DHAP dan gliseraldehid 3-fosfat (GAP) .

Sumber: David T. Macpherson

Dalam kitaran Calvin, aldolase melakukan tindak balas terbalik, memadatkan molekul DHAP dengan molekul GAP untuk membentuk heksosa.

ciri

DHAP dikelaskan dalam molekul yang dikenali sebagai ketotrioses. Ini adalah monosakarida yang terdiri daripada rantai tiga karbon (trioses) dengan kumpulan karbonil di karbon pusat (C2).

GAP dan DAHP adalah isomer berfungsi dan membentuk karbohidrat termudah dalam molekul organik aktif secara biologi.

Walaupun struktur kimia banyak karbohidrat biasa seperti GAP dan DHAP adalah aldehid dan keton, mereka diberi istilah karbohidrat, merujuk kepada turunan langsung sakarida.

DHAP dalam glikolisis

Dalam glikolisis, sebilangan reaksi menurunkan glukosa menjadi piruvat. Kerosakan ini berlaku secara progresif dalam 10 langkah berturut-turut, di mana enzim yang berlainan campur tangan dan pelbagai perantaraan dihasilkan, semuanya terfosforilasi.

DHAP muncul dalam glikolisis pada reaksi keempat proses ini, yang terdiri daripada pemecahan FBP menjadi dua karbohidrat tiga karbon (trioses), yang mana hanya GAP meneruskan urutan glikolisis, sementara DHAP memerlukan diubah menjadi GAP untuk mengikuti laluan ini.

Tindak balas ini dikatalisis oleh aldolase (fruktosa bifosfat aldolase), yang melakukan pembelahan aldol antara karbon C3 dan C4 FBP.

Tindak balas ini hanya berlaku sekiranya heksosa yang akan dibahagi mempunyai kumpulan karbonil pada C2 dan hidroksil pada C4. Atas sebab ini, isomerisasi glukosa-6-fosfat (G6P) menjadi fruktosa 6-fosfat (F6P) berlaku sebelumnya.

DHAP juga terlibat dalam reaksi glikolisis kelima, menangani isomerisasi terhadap GAP oleh enzim triose fosfat isomerase atau TIM. Dengan reaksi ini fasa pertama degradasi glukosa selesai.

Tindak balas aldolase

Dalam pemecahan aldol, dua perantaraan dihasilkan, di mana DHAP membentuk 90% campuran pada keseimbangan.

Terdapat dua jenis aldolase: a) aldolase jenis I terdapat pada sel haiwan dan tumbuhan dan dicirikan oleh pembentukan pangkalan Schiff antara tapak aktif enzimatik dan karbonil FBP. b) Aldolase jenis II terdapat pada beberapa bakteria dan kulat, ia mempunyai logam di kawasan aktif (umumnya Zn).

Pembelahan Aldol bermula dengan lekatan substrat ke tapak aktif dan penyingkiran proton dari kumpulan β-hidroksil, membentuk asas Schiff yang diprotonasikan (kation iminium). Pecahan karbon C3 dan C4 menghasilkan pelepasan GAP dan pembentukan perantaraan yang disebut enamin.

Enamin kemudiannya distabilkan, dimana kation iminium terbentuk yang dihidrolisis, dengan mana DHAP akhirnya dilepaskan dan enzim bebas itu dijana semula.

Dalam sel dengan aldolase jenis II, pembentukan pangkalan Schiff tidak berlaku, menjadi kation divalen logam, umumnya Zn ²⁺ , yang menstabilkan perantaraan enamin untuk melepaskan DHAP.

Tindak balas TIM

Seperti yang telah disebutkan, kepekatan keseimbangan DHAP lebih tinggi daripada GAP, sehingga molekul DHAP diubah menjadi GAP karena yang terakhir digunakan dalam reaksi glikolisis berikut.

Transformasi ini berlaku berkat enzim TIM. Ini adalah tindak balas kelima dari proses degradasi glikolitik dan di dalamnya C1 dan C6 karbon glukosa menjadi karbon C3 dari GAP, sementara karbon C2 dan C5 menjadi C2 dan C3 dan C4 glukosa mereka menjadi C1 dari GAP.

Enzim TIM dianggap sebagai "enzim sempurna" kerana penyebaran mengawal kadar tindak balas, yang bermaksud bahawa produk tersebut terbentuk secepat tapak aktif enzim dan substratnya bergabung.

Dalam reaksi transformasi DHAP ke GAP terbentuk satu perantaraan yang disebut enediol. Sebatian ini mampu menyerahkan proton kumpulan hidroksil kepada sisa tapak aktif enzim TIM.

DHAP dalam kitaran Calvin

Kitaran Calvin adalah kitaran pengurangan karbon fotosintetik (PCR) yang merupakan fasa gelap proses fotosintesis pada tumbuhan. Pada peringkat ini, produk (ATP dan NADPH) yang diperoleh dalam fasa cahaya proses digunakan untuk membuat karbohidrat.

Dalam kitaran ini, enam molekul GAP terbentuk, dua di antaranya diubah menjadi DHAP dengan isomerisasi, berkat tindakan enzim TIM, dalam reaksi terbalik terhadap reaksi yang berlaku dalam penurunan glikolisis. Tindak balas ini dapat diterbalikkan, walaupun keseimbangan, dalam hal kitaran ini dan, tidak seperti glikolisis, beralih ke arah penukaran GAP menjadi DHAP.

Molekul DHAP ini kemudian dapat mengikuti dua jalur, satu adalah pemeluwapan aldol yang dikatalisis oleh aldolase, di mana ia terkondensasi dengan molekul GAP untuk membentuk FBP.

Reaksi lain yang dapat dilakukan oleh salah satu DHAP adalah hidrolisis fosfat yang dikatalisis oleh sedoheptulosa bifosfatase. Pada laluan terakhir, ia bertindak balas dengan eritrosa untuk membentuk sedoheptulosa 1,7-bifosfat.

DHAP dalam glukoneogenesis

Dalam glukoneogenesis beberapa sebatian bukan glukid seperti piruvat, laktat dan sebilangan asid amino diubah menjadi glukosa. Dalam proses ini, DHAP muncul lagi melalui isomerisasi molekul GAP dengan tindakan TIM, dan kemudian melalui pemeluwapan aldol, ia menjadi FBP.

Rujukan

1. Bailey, PS, & Bailey, CA (1998). Kimia organik: konsep dan aplikasi. Ed. Pearson Pendidikan.
2. Devlin, TM (1992). Buku teks biokimia: dengan korelasi klinikal. John Wiley & Sons, Inc.
3. Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Biokimia. Ed. Thomson Brooks / Cole.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry edisi ke-4. Ed Omega. Barcelona.
5. Rawn, JD (1989). Biokimia (No. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
6. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokimia. Panamerican Medical Ed.