ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (G3P): संरचना, कार्य - जीवविज्ञान - 2025

Glyceraldehyde 3-फास्फेट (जीएपी) ग्लाइकोलाइसिस का एक metabolite है (नाम ग्रीक से आता है, glicos = मिठाई या चीनी, lysis = टूटना), जो एक चयापचय मार्ग है कि धर्मान्तरित ग्लूकोज अणु को पाइरूवेट के दो अणु में है एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) के रूप में ऊर्जा का उत्पादन।

कोशिकाओं में, ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट ग्लाइकोलिसिस को ग्लूकोनोजेनेसिस और पेंटोस फॉस्फेट मार्ग से जोड़ता है। प्रकाश संश्लेषक जीवों में, ग्लिसराल्डेहाइड 3-फॉस्फेट, कार्बन डाइऑक्साइड के निर्धारण से आते हैं, शर्करा के जैवसंश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है। जिगर में, फ्रुक्टोज चयापचय जीएपी का उत्पादन करता है, जिसे ग्लाइकोलाइसिस में शामिल किया गया है।

स्रोत: बेनजाह- bmm27

संरचना

ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट एक फॉस्फोराइलेटेड चीनी है जिसमें तीन कार्बन होते हैं। इसका अनुभवजन्य सूत्र C ₃ H ₇ O ₆ P है। एल्डिहाइड समूह (-CHO) कार्बन 1 (C-1) है, हाइड्रॉक्सीमेथिलीन समूह (-CHOH) कार्बन 2 (C-2) है और हाइड्रोक्लिथाइल समूह (-CH ₂ OH) कार्बन 3 (C3) है। उत्तरार्द्ध फॉस्फेट समूह (फॉस्फोस्टर बांड) के साथ एक बंधन बनाता है।

चिरल सी -2 पर ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट का विन्यास डी है। अधिवेशन के अनुसार, चिरल कार्बन के संबंध में, फिशर प्रोजेक्शन में एल्डिहाइड समूह को ऊपर की ओर, हाइड्रॉक्सीमेथाइलफोस्फेट समूह को नीचे की ओर, हाइड्रॉक्सिल समूह को नीचे की ओर दर्शाया गया है। दाईं और बाईं ओर हाइड्रोजन परमाणु।

विशेषताएँ

ग्लिसराल्डेहाइड 3-फॉस्फेट का आणविक द्रव्यमान 170.06 g / mol है। किसी भी प्रतिक्रिया के लिए मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ºG Gib) को उत्पादों की मुफ्त ऊर्जा में परिवर्तन को जोड़कर गणना की जानी चाहिए, और अभिकारकों की मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन के योग को घटाना होगा।

इस तरह, ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट के गठन की मुक्त ऊर्जा भिन्नता (wayG of) निर्धारित की जाती है, जो -1.285 KJ × mol ^{-1 है} । 25ºC और 1 एटीएम के मानक राज्य में सम्मेलन द्वारा, शुद्ध तत्वों की मुक्त ऊर्जा शून्य है।

विशेषताएं

ग्लाइकोलाइसिस और ग्लूकोनोजेनेसिस

ग्लाइकोलाइसिस सभी कोशिकाओं में मौजूद है। इसे दो चरणों में विभाजित किया गया है: 1) ऊर्जा निवेश का चरण और उच्च फॉस्फेट समूह हस्तांतरण क्षमता के साथ चयापचयों के संश्लेषण, जैसे कि ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (जीएपी); 2) उच्च फॉस्फेट समूह हस्तांतरण क्षमता वाले अणुओं से एटीपी संश्लेषण कदम।

ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट और डिहाइड्रॉक्सीसिटोन फॉस्फेट फ्रुक्टोज 1,6-बिस्फोस्फेट से बनते हैं, एक प्रतिक्रिया जो एंजाइम एल्डोलेज़ द्वारा उत्प्रेरित होती है। ग्लिसराल्डीहाइड 3-फॉस्फेट एंजाइम GAP डिहाइड्रोजनेज द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के माध्यम से 1,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट (1,3BPG) में परिवर्तित हो जाता है।

GAP डिहाइड्रोजनेज एल्डिहाइड के कार्बन परमाणु के ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित करता है और एक फॉस्फेट समूह को स्थानांतरित करता है। इस प्रकार, एक मिश्रित एनहाइड्राइड (1,3BPG) का गठन होता है जिसमें एसिल समूह और फॉस्फोरस परमाणु न्यूक्लियोफिलिक हमले की प्रतिक्रिया से ग्रस्त हैं।

इसके बाद, 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट कीनेज द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया में, 1,3BPG एटीपी बनाते हुए कार्बन 1 से एडीपी फॉस्फेट समूह को स्थानांतरित करता है।

क्योंकि एल्डोलस, जीएपी डिहाइड्रोजनेज और 3-फॉस्फोग्लिसरेट कीनाज़ द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाएं संतुलन (ºGº ~ 0) में हैं, वे प्रतिवर्ती हैं, इस प्रकार ग्लूकोनियोजेनेसिस मार्ग (या ग्लूकोज के नए संश्लेषण) का हिस्सा हैं)।

पेंटोस फॉस्फेट मार्ग और केल्विन चक्र

पेंटोस फॉस्फेट मार्ग में, ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (जीएपी) और फ्रुक्टोज 6-फॉस्फेट (एफ 6 पी) प्रतिक्रियाओं को काटने और सीसी बांडों के गठन से बनते हैं, पेंटोसेज़ से, xylulose 5-फॉस्फेट और राइबोस 5 -phosphate।

ग्लिसराल्डेहाइड 3-फॉस्फेट ग्लूकोनोजेनेसिस मार्ग का अनुसरण कर सकता है और ग्लूकोज 6-फॉस्फेट का निर्माण कर सकता है, जो पेंटोस फॉस्फेट मार्ग को जारी रखता है। पंचको फॉस्फेट मार्ग के ऑक्सीडेटिव चरण के माध्यम से छह सीओ ₂ अणुओं का उत्पादन करने के लिए ग्लूकोज को पूरी तरह से ऑक्सीकरण किया जा सकता है।

केल्विन चक्र में, सीओ ₂ को रिब्यूलोज बिस्फोस्फेट कार्बोक्सिलेज द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया में 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट के रूप में तय किया जाता है। 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट को एनएडीएच द्वारा जीएपी डिहाइड्रोजनेज नामक एक एंजाइम की कार्रवाई के माध्यम से कम किया जाता है।

2 जीएपी अणुओं की आवश्यकता हेक्सोज के जैवसंश्लेषण के लिए होती है, जैसे कि ग्लूकोज, जिसका उपयोग पौधों में स्टार्च या सेल्यूलोज के जैवसंश्लेषण के लिए किया जाता है।

फ्रुक्टोज चयापचय

फ्रुक्टोकिनेज एंजाइम सी -1 पर एटीपी द्वारा फ्रुक्टोज के फॉस्फोराइलेशन को उत्प्रेरित करता है, जिससे फ्रुक्टोज 1-फॉस्फेट बनता है। एल्डोलेज़ ए, मांसपेशी में पाया जाता है, फ्रुक्टोज 1,6-बिस्फोस्फेट के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में विशिष्ट है। एल्डोलेज़ बी यकृत में पाया जाता है और सब्सट्रेट के रूप में फ्रुक्टोज 1-फॉस्फेट के लिए विशिष्ट है।

एल्डोलेज़ बी फ्रुक्टोज 1-फॉस्फेट के एल्डोल टूटने को उत्प्रेरित करता है और डायहाइड्रोक्सीसिटोन फॉस्फेट और ग्लिसराल्डिहाइड का उत्पादन करता है। ग्लिसराल्डिहाइड काइनेज एटीपी द्वारा ग्लिसराल्डिहाइड के फॉस्फोराइलेशन को उत्प्रेरित करता है, जिससे एक ग्लाइकोलाईटिक मध्यवर्ती, ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (जीएपी) बनता है।

एक अलग तरीके से, ग्लिसराल्डिहाइड एक अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज द्वारा ग्लिसरॉल में तब्दील हो जाता है जो इलेक्ट्रॉन दाता सब्सट्रेट के रूप में एनएडीएच का उपयोग करता है। ग्लिसरॉल काइनेज तब एटीपी के माध्यम से ग्लिसरॉल को फॉस्फोराइलेट करता है, जिससे ग्लिसरॉल फॉस्फेट बनता है। बाद के मेटाबोलाइट को पुनः ऑक्सीकृत किया जाता है, जिससे डाइहाइड्रोक्सीसिटोन फॉस्फेट (डीएचएपी) और एनएडीएच बनता है।

डीएचएपी को एंजाइम ट्रिपोस फॉस्फेट आइसोमेरेज़ द्वारा जीएपी में परिवर्तित किया जाता है। इस तरह, फ्रुक्टोज ग्लाइकोलाइसिस के चयापचयों में परिवर्तित हो जाता है। हालांकि, अंतःशिरा में दिए गए फ्रुक्टोज से गंभीर नुकसान हो सकता है, जिसमें इंट्रासेल्युलर फॉस्फेट और एटीपी की भारी कमी शामिल है। लैक्टिक एसिडोसिस भी होता है।

फ्रुक्टोज की क्षति इस तथ्य के कारण है कि इसमें ऐसे सेट पॉइंट नहीं हैं जो सामान्य रूप से ग्लूकोज अपचय है। सबसे पहले, फ्रुक्टोज GLUT5 के माध्यम से मांसपेशियों में प्रवेश करता है, जो इंसुलिन से स्वतंत्र होता है।

दूसरा, फ्रुक्टोज को सीधे जीएपी में परिवर्तित किया जाता है और इस प्रकार यह ग्लाइकोलाइसिस की शुरुआत में एंजाइम फॉस्फोफैक्ट किनेज (PFK) के नियमन को दरकिनार कर देता है।

वाया एंटनर-डोडोरॉफ़

ग्लाइकोलाइसिस ग्लूकोज अपचय के लिए सार्वभौमिक मार्ग है। हालांकि, कुछ बैक्टीरिया वैकल्पिक रूप से एंटनर-डोडोरॉफ मार्ग का उपयोग करते हैं। इस मार्ग में एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित छह चरण शामिल हैं, जिसमें ग्लूकोज को जीएपी और पाइरूवेट में बदल दिया जाता है, जो इस मार्ग के दो अंत उत्पाद हैं।

मादक किण्वन प्रतिक्रियाओं द्वारा GAP और पाइरूवेट इथेनॉल में बदल जाते हैं।

संदर्भ

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