El ácido 1,3-bisfosfoglicérico ( 1,3-bisfosfoglicerato o 1,3BPG ) es una molécula orgánica de 3 carbonos presente en la mayoría de los organismos vivos, si no en todos. Existe principalmente como un intermediario metabólico tanto en la glucólisis durante la respiracióncomo en el ciclo de Calvin durante la fotosíntesis . 1,3BPG es una etapa de transición entre glicerato 3-fosfato y gliceraldehído 3-fosfato durante la fijación / reducción de CO 2 . El 1,3BPG también es un precursor del 2,3-bifosfoglicerato que, a su vez, es un intermediario de reacción en la vía glicolítica.
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| Los nombres | |
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| Nombre IUPAC
Ácido (2-hidroxi-3-fosfonooxi-propanoiloxi) fosfónico
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| Otros nombres
1,3-difosfoglicerato; Glicerato-1,3-bisfosfato; Glicerato-1,3-bifosfato; 1,3-bifosfoglicerato; Fosfato de 3-fosfoglicerilo; Ácido glicérico-1,3-difosfato
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Estructura biológica y el papel [ editar ]
El 1,3-bifosfoglicerato es la base conjugada del ácido 1,3-bifosfoglicérico. Se fosforila en los carbonos número 1 y 3. El resultado de esta fosforilación proporciona 1,3BPG importantes propiedades biológicas, como la capacidad de fosforilar ADP para formar la molécula de almacenamiento de energía ATP.
En la glucólisis [ editar ]
Compuesto C00118 en KEGG Pathway Database. Enzyme 1.2.1.12 en KEGG Pathway Database. Compuesto C00236 en KEGG Pathway Database.Enzima 2.7.2.3 en la base de datos de la ruta KEGG . Compuesto C00197 en KEGG Pathway Database.
Como se mencionó anteriormente, el 1,3BPG es un intermediario metabólico en la vía glicolítica . Es creado por la oxidación exergónica del aldehído en G3P . El resultado de esta oxidación es la conversión del grupo aldehído en un grupo ácido carboxílico que impulsa la formación de un enlace acil fosfato. Este es, de paso, el único paso en la ruta glucolítica en la que NAD + se convierte en NADH . La reacción de formación de 1,3BPG requiere la presencia de una enzima llamada gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa .
El enlace acil fosfato de alta energía de 1,3BPG es importante en la respiración, ya que ayuda a la formación de ATP . La molécula de ATP creada durante la siguiente reacción es la primera molécula producida durante la respiración. La reacción se produce de la siguiente manera;
- 1,3-bifosfoglicerato + ADP ⇌ 3-fosfoglicerato + ATP
La transferencia de un fosfato inorgánico del grupo carboxilo en 1,3BPG a ADP para formar ATP es reversible debido a un bajo ΔG . Esto es como resultado de la escisión de un enlace acil fosfato mientras se crea otro. Esta reacción no es naturalmente espontánea y requiere la presencia de un catalizador . Este papel es realizado por la enzima fosfoglicerato quinasa . Durante la reacción, la fosfoglicerato quinasa sufre un cambio conformacional inducido por el sustrato similar a otra enzima metabólica llamada hexocinasa .
Debido a que dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato se forman durante la glucólisis a partir de una molécula de glucosa, se puede decir que el 1,3BPG es responsable de dos de las diez moléculas de ATP producidas durante todo el proceso. La glucólisis también utiliza dos moléculas de ATP en sus etapas iniciales como un paso comprometido e irreversible . Por esta razón, la glucólisis no es reversible y tiene una producción neta de 2 moléculas de ATP y dos de NADH. Las dos moléculas de NADH en sí mismas producen aproximadamente 3 moléculas de ATP cada una.
Haga clic en genes, proteínas y metabolitos a continuación para vincular a los artículos respectivos. [§ 1]
- ^ El mapa de la ruta interactiva se puede editar en WikiPathways: "GlycolysisGluconeogenesis_WP534" .
En el ciclo de Calvin [ editar ]
El 1,3-BPG tiene un papel muy similar en el ciclo de Calvin a su papel en la ruta glicolítica. Por esta razón, se dice que ambas reacciones son análogas. Sin embargo, la vía de reacción se invierte efectivamente. La única otra diferencia importante entre las dos reacciones es que NADPH se utiliza como donante de electrones en el ciclo de Calvin, mientras que NAD + se usa como aceptor de electrones en la glucólisis. En este ciclo de reacción, 1,3BPG se origina a partir de 3-fosfoglicerato y se convierte en gliceraldehído 3-fosfato por la acción de enzimas específicas.
Contrariamente a las reacciones similares de la vía glucolítica, el 1,3BPG en el ciclo de calvin no produce ATP, sino que lo utiliza. Por esta razón, se puede considerar como un paso irreversible y comprometido en el ciclo. El resultado de esta sección del ciclo es que se elimina un fosfato inorgánico de 1,3BPG como ión hidrógeno y se agregan dos electrones al compuesto + .
En el reverso completo de la reacción de la ruta glucolítica, la enzima fosfoglicerato quinasa cataliza la reducción del grupo carboxilo de 1,3BPG para formar un aldehído en su lugar. Esta reacción también libera una molécula de fosfato inorgánico que se usa posteriormente como energía para la donación de electrones de la conversión de NADPH a NADP + . La supervisión de esta última etapa de la reacción es la enzima gliceraldehído-fosfato deshidrogenasa.
En la transferencia de oxígeno [ editar ]
Durante el metabolismo normal en los seres humanos, aproximadamente el 20% de la 1,3BPG producida no va más allá en la vía glicolítica. En su lugar, se desvía a través de una vía alternativa que implica la reducción de ATP en los eritrocitos. Durante esta ruta alternativa, se convierte en una molécula similar llamada ácido 2,3-bisfosfoglicérico (2,3BPG). 2,3BPG se utiliza como un mecanismo para supervisar la liberación eficiente de oxígeno de la hemoglobina . Los niveles de este 1,3BPG aumentarán en la sangre de un paciente cuando los niveles de oxígeno sean bajos, ya que este es uno de los mecanismos de aclimatación.. Los niveles bajos de oxígeno provocan un aumento en los niveles de 1,3BPG, que a su vez eleva el nivel de 2,3BPG, lo que altera la eficiencia de la disociación de oxígeno de la hemoglobina.
El clado BOP (a veces el clado BEP ) es uno de los dos linajesprincipales (o clados ) de rango taxonómico indefinido en las gramíneas ( Poaceae ), que contiene más de 5,400 especies, aproximadamente la mitad de todas las gramíneas. Su grupo hermano es el clado PACMAD ; al contrario de muchas especies de ese grupo que han evolucionado C 4fotosíntesis , las hierbas BOP todo el uso del C 3 ruta fotosintética . [1]
El clado contiene tres subfamilias de las cuales deriva su nombre: [2] los bambúes (Bambusoideae); Oryzoideae (syn. Ehrhartoideae), incluido el arroz ; y Pooideae , distribuidas principalmente en regiones templadas, con la mayor diversidad e importantes cultivos de cereales como el trigo y la cebada .
La fijación de carbono C 3 es la más común de las tres vías metabólicas para la fijación de carbono en la fotosíntesis , junto con C 4 y CAM . Este proceso convierte el dióxido de carbono y el bifosfato de ribulosa (RuBP, un azúcar de 5 carbonos) en dos moléculas de 3-fosfoglicerato a través de la siguiente reacción:
- CO 2 + H 2 O + RuBP → (2) 3-fosfoglicerato
Esta reacción ocurre en todas las plantas como el primer paso del ciclo de Calvin-Benson . (En las plantas C 4 y CAM, el dióxido de carbono se extrae del malato y se introduce en esta reacción en lugar de hacerlo directamente del aire ).
Las plantas que sobreviven únicamente en C 3 de fijación ( C 3 plantas ) tienden a prosperar en zonas donde la intensidad de la luz del sol es moderado, las temperaturas son moderadas, de dióxido de carbono concentraciones son alrededor de 200 ppm o superior, [1] y el agua subterránea es abundante. Las plantas C 3 , originadas durante las épocas Mesozoica y Paleozoica , son anteriores a las plantas C 4 y aún representan aproximadamente el 95% de la biomasa vegetal de la Tierra, incluidos cultivos alimentarios importantes como el arroz, el trigo, la soja y la cebada.
Las plantas C 3 no pueden crecer en áreas muy calientes porque RuBisCO incorpora más oxígeno en RuBP a medida que aumentan las temperaturas. Esto conduce a la fotorrespiración (también conocida como el ciclo de carbón fotosintético oxidativo o fotosíntesis C2), lo que conduce a una pérdida neta de carbono y nitrógeno de la planta y, por lo tanto, puede limitar el crecimiento.
Las plantas C 3 pierden hasta el 97% del agua absorbida a través de sus raíces hasta la transpiración. [2] En las áreas secas, las plantas C 3 cierran sus estomas para reducir la pérdida de agua, pero esto impide que el CO
2entre en las hojas y, por lo tanto, reduce la concentración de CO
2 en las hojas. Esto reduce la relación de CO
2 : O 2 y, por lo tanto, también aumenta la fotorrespiración. [ cita requerida ] Las plantas C 4 y CAM tienen adaptaciones que les permiten sobrevivir en áreas cálidas y secas, y por lo tanto pueden superar a C 3 Plantas en estas zonas.
2entre en las hojas y, por lo tanto, reduce la concentración de CO
2 en las hojas. Esto reduce la relación de CO
2 : O 2 y, por lo tanto, también aumenta la fotorrespiración. [ cita requerida ] Las plantas C 4 y CAM tienen adaptaciones que les permiten sobrevivir en áreas cálidas y secas, y por lo tanto pueden superar a C 3 Plantas en estas zonas.
La firma isotópica de las plantas C 3 muestra un mayor grado de agotamiento de 13 C que las plantas C 4 , debido a la variación en el fraccionamiento de los isótopos de carbono en la fotosíntesis oxigenada en todos los tipos de plantas.
Los científicos han diseñado nuevas vías de metabolismo que reducen las pérdidas a la fotorrespiración, al metabolizar más eficazmente el glicolato tóxico producido. Esto resultó en un aumento de más del 40% en la producción de biomasa en su organismo modelo (la planta del tabaco) en sus condiciones de prueba. Los científicos son optimistas de que esta optimización también puede implementarse en otros cultivos C 3 como el trigo.
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