Jump to content

2-фосфогликолят

(Перенаправлено с фосфогликолата )
2-фосфогликолят
Имена
Название ИЮПАК
2-фосфонатооксиацетат
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
КЭБ
ХимическийПаук
Информационная карта ECHA 100.032.789 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • кислота: 236-084-2
НЕКОТОРЫЙ
Характеристики
С 2 Н 2 О 6 П −3
Молярная масса 153.007  g·mol −1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

2-Фосфогликолят (химическая формула C 2 H 2 O 6 P 3- ; также известный как фосфогликолят , 2-PG или PG ) — природный метаболический продукт оксигеназной реакции, опосредованный ферментом рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазой (RuBisCo).

Фотодыхание служит спасительным путем, который превращает 2-PG в нетоксичные метаболиты. В отличие от цикла Кальвина, этот путь приводит к чистой потере ранее зафиксированного углерода. Он также служит поглотителем АТФ и НАДН.

РубиКо катализирует фиксацию воздуха газа в хлоропластах растений углекислого . [ нужна ссылка ] Он использует рибулозо-1,5-бисфосфат (RuBP) в качестве субстрата и облегчает карбоксилирование по углероду C2 через промежуточный эндиолят. Два трехуглеродных продукта ( 3-фосфоглицерат ) впоследствии поступают в цикл Кальвина . Атмосферный кислород конкурирует с этой реакцией. В процессе, называемом фотодыхание, RuBisCo также может катализировать присоединение атмосферного кислорода к углероду C2 RuBP, образуя высокоэнергетический промежуточный гидропероксид , который разлагается на 2-фосфогликолят и 3-фосфоглицерат. [ 1 ] Несмотря на более высокий энергетический барьер реакции оксигенации по сравнению с карбоксилированием, на фотодыхание приходится до 25% оборота РубисКо в С3-растениях . [ 2 ]

Биологическая роль

[ редактировать ]

Растения

[ редактировать ]

У растений 2-фосфогликолят оказывает потенциально токсическое действие, поскольку ингибирует ряд метаболических путей. [ 3 ] Активность важных ферментов центрального углеродного метаболизма хлоропластов, таких как триозофосфатизомераза , фосфофруктокиназа или седогептулозо-1,7-бисфосфатфосфатаза, демонстрирует значительное снижение в присутствии 2-PG. Следовательно, деградация 2-PG во время фотодыхания важна для клеточного гомеостаза .

Фотодыхание — основной способ избавления хлоропластов от 2-ПГ. [ 4 ] Однако этот путь приводит к снижению рентабельности инвестиций, поскольку 2-PG трансформируется в 3-фосфоглицерат по сложному пути утилизации за счет одного эквивалента НАДН и АТФ соответственно. Кроме того, этот путь спасения теряет ½ эквивалента ранее зафиксированного углекислого газа и высвобождает ½ эквивалента токсичного аммиака на молекулу 2-PG. Это приводит к чистой потере углерода при фотодыхании, что делает его гораздо менее эффективным, чем цикл Кальвина.

Однако этот путь спасения может также действовать как поглотитель клеточной энергии, предотвращая хлоропластидной цепи переноса электронов . чрезмерное восстановление [ 4 ] Считается, что этот путь также играет роль в улучшении на абиотический стресс реакции растений .

Бактерии

[ редактировать ]

2-PG также является токсичным продуктом для бактерий. Бактерии удаляют это вещество глицератным путем. Этот более короткий путь ответвляется от фотодыхания после образования глиоксилата, продолжая использовать гликоксилаткарбоксилазу и тартроновую полуальдегидредуктазу для воссоединения при образовании глицерата. Некоторые цианобактерии могут использовать комбинацию фотодыхания и глицератного пути. [ 5 ]

Перенос более короткого пути глицерата в хлоропласты растений в сочетании с прекращением экспорта гликолата из хлоропласта приводит к более высокой эффективности фотосинтеза. У табака биомасса увеличивается на 13%, что не так хорошо, как предполагалось. [ 6 ]

Животные

[ редактировать ]

Хотя 2-PG в основном вырабатывается в растениях, он также играет роль в млекопитающих . метаболизме [ 3 ] хотя источник 2-PG у млекопитающих остается не полностью изученным. Считается, что обработка разрывов в цепи ДНК приводит к образованию небольших количеств 2-PG, но другие процессы также могут давать 2-PG. Фосфатазная субъединица бисфосфоглицератмутазы красных , фермента, обнаруженного в кровяных тельцах , демонстрирует увеличение активности на три порядка в присутствии 2-PG, что приводит к увеличению сродства гемоглобина к кислороду .

Сельскохозяйственное значение

[ редактировать ]

RuBisCo была потенциальной мишенью для биоинженеров в сельскохозяйственных целях. Снижение оксигенации RuBP может привести к повышению эффективности ассимиляции углерода такими культурами, как рис или пшеница , и, следовательно, к увеличению их чистого биомассы производства . Были предприняты попытки искусственно изменить структуру белка РуБисКо, чтобы повысить скорость его каталитического оборота. Например, было показано, что мутации в L-субъединице фермента увеличивают как скорость каталитического оборота, так и сродство RuBisCos к диоксиду углерода. [ 7 ]

  1. ^ Черкез, Гийом (2016). «Механизм рубиско-катализируемой оксигенации» . Растение, клетка и окружающая среда . 39 (5): 983–997. дои : 10.1111/шт.12629 . ISSN   1365-3040 . ПМИД   26286702 .
  2. ^ Зелич, Израиль; Шультес, Нил П.; Петерсон, Ричард Б.; Браун, Патрик; Брутнелл, Томас П. (январь 2009 г.). «Для выживания кукурузы в нормальном воздухе необходима высокая активность гликолатоксидазы» . Физиология растений . 149 (1): 195–204. дои : 10.1104/стр.108.128439 . ISSN   0032-0889 . ПМЦ   2613714 . ПМИД   18805949 .
  3. ^ Jump up to: а б Флюгель, Франциска; Тимм, Стефан; Арриво, Стефани; Флориан, Александра; Ститт, Марк; Ферни, Алисдер Р.; Бауве, Герман (октябрь 2017 г.). «Фотодыхательный метаболит 2-фосфогликолят регулирует фотосинтез и накопление крахмала у арабидопсиса» . Растительная клетка . 29 (10): 2537–2551. дои : 10.1105/tpc.17.00256 . ISSN   1040-4651 . ПМК   5774572 . ПМИД   28947491 .
  4. ^ Jump up to: а б Тимм, Стефан; Войтшах, Франциска; Хейз, Кэролин; Хагеманн, Мартин; Бауве, Герман (2 декабря 2019 г.). «Более быстрое удаление 2-фосфогликолата посредством фотодыхания повышает устойчивость арабидопсиса к абиотическому стрессу» . Растения . 8 (12): 563. doi : 10.3390/plants8120563 . ISSN   2223-7747 . ПМК   6963629 . ПМИД   31810232 .
  5. ^ Эйзенхут, М; Кахлон, С; Хассе, Д; Эвальд, Р; Лиман-Гурвиц, Дж; Огава, Т; Рут, В; Бауве, Х; Каплан, А; Хагеманн, М. (сентябрь 2006 г.). «Растительный гликолатный цикл C2 и бактериальноподобный глицератный путь взаимодействуют в метаболизме фосфогликолятов у цианобактерий» . Физиология растений . 142 (1): 333–42. дои : 10.1104/стр.106.082982 . ПМЦ   1557606 . ПМИД   16877700 .
  6. ^ Южный PF, Кавана AP, Лю Х.В., Орт ДР (январь 2019 г.). «Пути метаболизма синтетического гликолата стимулируют рост сельскохозяйственных культур и продуктивность в поле» . Наука . 363 (6422): eaat9077. дои : 10.1126/science.aat9077 . ПМЦ   7745124 . ПМИД   30606819 .
  7. ^ Грин, Дина Н.; Уитни, Спенсер М.; Мацумура, Ичиро (15 июня 2007 г.). «Искусственно полученные варианты Synechococcus PCC6301 Rubisco демонстрируют улучшение сворачивания и каталитической эффективности» . Биохимический журнал . 404 (Часть 3): 517–524. дои : 10.1042/BJ20070071 . ISSN   0264-6021 . ПМК   1896282 . ПМИД   17391103 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 04111c0776a4b9a3fb038ec86c0d30d3__1648000560
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/04/d3/04111c0776a4b9a3fb038ec86c0d30d3.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
2-Phosphoglycolate - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)