- Structure et caractéristiques
- Caractéristiques
- Gluconéogenèse et voie du pentose phosphate
- Biosynthèse du triacylglycérol
- Glycérophospholipides communs
- Glycérophospholipides moins courants
- Régénération NAD
- Références
Le glycérol 3-phosphate est une molécule de glycérol ayant une liaison ester avec un groupe phosphate, ayant de nombreuses fonctions métaboliques et faisant partie de biomembranes. Cette molécule sert de métabolite pour la gluconéogenèse, la biosynthèse du triacylglycérol et la biosynthèse du second messager comme le diacylglycérol (DAG).
D'autres fonctions du glycérol 3-phosphate sont la biosynthèse des glycérophospholipides, tels que la cardiolipine, les plasmallogènes et les alkylacylglycérophospholipides. De plus, il participe à une navette qui permet au NAD + de se régénérer dans le cytosol.
Source: Mzaki
Structure et caractéristiques
La formule empirique du glycérol 3-phosphate est C 3 H 9 O 6 P et il a trois atomes de carbone. Les atomes de carbone 1 et 3 (C-1 et C-3) forment des groupes hydroxyméthyle (-CH2OH), tandis que l'atome de carbone 2 (C-2) forme un groupe hydroxyméthylène (-CHOH). L'atome d'oxygène du groupe hydroxyméthyle de C-3 forme une liaison ester avec un groupe phosphate.
Il existe des synonymes pour le glycérol 3-phosphate, comme le 1,2,3-propanetriol, le 1- (dihydrogénophosphate) et le 2,3-dihydroxypropyl dihydrogénophosphate, le 3-phosphoglycérol. Son poids moléculaire est de 172,07 g / mol.
Le changement d'énergie libre standard de Gibbs (ΔGº) de l'hydrolyse du groupe phosphate du glycerol 3-phosphate est de -9,2 KJ / mol.
Ce métabolite est converti en un intermédiaire de glycolyse. Lorsque la charge énergétique cellulaire est élevée, le flux à travers la glycolyse est diminué et le phosphate de dihydroxyacétone (DHAP) sert de matériau de départ pour les voies de biosynthèse.
Caractéristiques
Gluconéogenèse et voie du pentose phosphate
Le glycérol sert de métabolite pour les voies anaboliques. Pour cela, il doit être transformé en intermédiaire glycolytique en deux étapes qui nécessitent les enzymes glycérol kinase et glycérol phosphate déshydrogénase pour former l'intermédiaire dihydroxyacétone-phosphate (DHAP).
L'enzyme glycérol kinase catalyse le transfert d'un groupe phosphate de l'ATP (adénosine triphosphate) au glycérol, formant le glycérol 3-phosphate et l'ADP (adénosine diphosphate). Ensuite, la glycérol 3-phosphate déshydrogénase catalyse une réaction d'oxydoréduction, dans laquelle le C-2 du glycérol 3-phosphate est oxydé, perdant deux électrons.
Les électrons du glycerol 3-phosphate (réduit) sont transférés au NAD + (oxydé), formant DHAP (oxydé) et NADH (réduit). La DHAP est un métabolite intermédiaire de la glycolyse qui fournit des squelettes de carbone pour les voies anaboliques, telles que la biosynthèse du glycogène et des nucléotides.
Le glucose 6-phosphate formé par gluconéogenèse peut passer à la biosynthèse du glycogène ou à la voie du pentose phosphate. Au cours de la biosynthèse du glycogène dans le foie, le glucose 6-phosphate est converti en glucose 1-phosphate. Au cours de la voie du pentose phosphate, le glucose 6-phosphate est converti en ribose 5-phosphate.
Biosynthèse du triacylglycérol
Les triacylglycérols sont des lipides neutres (non chargés) qui possèdent des esters d'acides gras liés de manière covalente au glycérol. Les triacylglycérols sont synthétisés à partir d'esters gras d'acyl-CoA et de glycérol 3-phosphate ou DHAP.
La glycéronéogenèse est la nouvelle biosynthèse du glycérol à partir de l'oxaloacétate, à l'aide d'enzymes de gluconéogenèse. La pyruvate carboxylase convertit le pyruvate en oxaloacétate et la phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK) convertit l'oxaloacétate en phosphoénolpyruvate, un intermédiaire glycolytique.
Le phosphoénolpyruvate poursuit la voie de la gluconéogenèse vers la biosynthèse de la DHAP, qui est convertie en glycérol par la glycérol 3-phosphate déshydrogénase et une phosphatase qui hydrolyse le groupe phosphate. Le glycérol ainsi formé est utilisé pour la biosynthèse des triacylglycérols.
Pendant les périodes de famine, 30% des acides gras qui entrent dans le foie sont réestérifiés en triacylglycérols et exportés sous forme de lipoprotéines de très basse densité (VLDL).
Bien que les adipocytes n'effectuent pas de gluconéogenèse, ils possèdent l'enzyme phosphoénolpyruvate carboxykinase (PEPCK), qui participe à la glycérolgénèse nécessaire à la biosynthèse du triacylglycérol.
Glycérophospholipides communs
Les glycérophospholipides sont des triesters 3-phosphate de glycérol, dans lesquels le phosphate est la tête polaire. C-1 et C-2 forment des liaisons ester avec des acides gras saturés, tels que le palmitate ou le stérate, et un acide gras mono-insaturé, tel que l'oléate. Cette description correspond au phosphatidate, qui est le glycérophospholipide le plus simple.
Dans les membranes cellulaires eucaryotes, le phosphatidate sert de précurseur pour les glycérophospholipides les plus courants, qui sont la phosphatidylcholine, la phosphatidylsérine, la phosphatidyléthanolamine et le phosphatidylinositol.
La distribution des lipides (glycérophospholipides, sphingophospholipides, sphingoglycolipides, cholestérol) dans les membranes cellulaires n'est pas uniforme. Par exemple, la monocouche interne de la membrane érythrocytaire est riche en glycérophospholipides, tandis que la monocouche externe est riche en sphingolipides.
Les glycérophospholipides sont importants car ils participent à la signalisation cellulaire. Par l'action d'enzymes phospholipases, telles que la phospholipase C, qui rompt la liaison ester au niveau C-3 du phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PPI2), les molécules de signalisation inositol 1,4,5-triphosphate et diacylglycérol (DAG).
Souvent, les venins de serpent contiennent des enzymes phospholipase A2, qui décomposent les glycérophospholipides. Cela provoque des lésions tissulaires en rompant les membranes. Les acides gras libérés agissent comme des détergents.
Glycérophospholipides moins courants
Les membranes des cellules eucaryotes contiennent d'autres phospholipides tels que la cardiolipine, des plasmalogènes et des alkylacylglycérophospholipides.
La cardiolipine est un phospholipide qui a d'abord été isolé du tissu cardiaque. Sa biosynthèse nécessite deux molécules de phosphatidylglycérol. Les plasmalogènes contiennent des chaînes hydrocarbonées liées au glycérol C-1 par une liaison éther vinylique. Chez les mammifères, 20% des glycérophospholipides sont des plasmallogènes.
Dans les alkylacylglycérophospholipides, un substituant alkyle est attaché au C-1 du glycerol par une liaison éther. Ces glycérophospholipides sont moins abondants que les plasmalogènes.
Régénération NAD
Le muscle squelettique, le cerveau et le muscle des insectes volants utilisent la navette glycérol 3-phosphate. Le glycérol 3-phosphate se compose principalement de deux isoenzymes: la glycérol 3-phosphate déshydrogénase et une flavoprotéine déshydrogénase.
La glycérol 3-phosphate déshydrogénase catalyse l'oxydation du NADH cytosolique. Ce NADH est produit en glycolyse, dans l'étape catalysée par la glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase (GAPDH). La glycérol 3-phosphate déshydrogénase catalyse le transfert de deux électrons du NADH (réduit) vers le substrat dihydroxyacétone phosphate (oxydé).
Les produits de la catalyse de la glycérol 3-phosphate déshydrogénase sont le NAD + (oxydé) et le glycérol 3-phosphate (réduit). Ce dernier est oxydé par une flavoprotéine déshydrogénase présente dans la membrane interne des mitochondries. De cette manière, le DHAP est recyclé.
La flavoprotéine déshydrogénase cède des électrons à la chaîne de transport d'électrons. Pour cette raison, le NADH dans le cytosol est utilisé pour la biosynthèse de 1,5 molécules d'ATP par phosphorylation oxydative dans la chaîne de transport d'électrons. La régénération du NAD + dans le cytosol permet à la glycose de se poursuivre. GAPDH utilise NAD + comme substrat.
Références
- Berg, JM, Tymoczco, JL, Stryer, L. 2015. Biochimie: un cours court. WH Freeman, New York.
- Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Biologie cellulaire et moléculaire. Éditorial Médica Panamericana, Buenos Aires.
- Miesfeld, RL, McEvoy, MM 2017. Biochimie. WW Norton, New York.
- Nelson, DL, Cox, MM 2017. Principes de Lehninger de la biochimie. WH Freeman, New York.
- Voet, D., Voet, JG, Pratt, CW 2008. Fondamentaux de la biochimie: la vie au niveau moléculaire. Wiley, Hoboken.