Гуанозинтрифосфат Как нуклеозидтрифосфат, аденозинтрифосфат является важным хранилищем энергии в организме. В основном он дает энергию во время анаболических процессов. Он также активирует многие биомолекулы.
Что такое гуанозинтрифосфат?
Гуанозинтрифосфат (GTP) представляет собой нуклеозидтрифосфат, который состоит из нуклеотидного основания гуанина, сахарной рибозы и трех фосфатных остатков, связанных друг с другом ангидридными связями.
В этом случае гуанин гликозидно связан с рибозой, а рибоза, в свою очередь, связана с тройным фосфатным остатком посредством этерификации. Ангидридная связь третьей фосфатной группы со второй фосфатной группой очень сильна. Когда эта фосфатная группа отщепляется, GTP обеспечивает много энергии для определенных реакций и передачи сигналов, как и в случае аналогичного соединения аденозинтрифосфата (АТФ).GTP образуется либо путем простого фосфорилирования из GDP (гуанозиндифосфата), либо путем тройного фосфорилирования гуанозина.
Фосфатные группы происходят как от АТФ, так и от реакций переноса в цикле лимонной кислоты. Исходный гуанозин - это нуклеозид, состоящий из гуанина и рибозы. GTP превращается в GMP (гуанозинмонофосфат) путем высвобождения двух фосфатных групп. В качестве нуклеотида это соединение является строительным блоком рибонуклеиновой кислоты. При выделении вне организма GTP представляет собой бесцветное твердое вещество. В организме он выполняет множество функций в качестве передатчика энергии и поставщика фосфатов.
Функция, эффект и задачи
Помимо более известного АТФ, ГТФ также ответственен за многие реакции передачи энергии. Многие клеточные метаболические реакции могут происходить только с помощью передачи энергии через гуанозинтрифосфат.
Как и в случае с АТФ, связывание третьего фосфатного остатка со вторым фосфатным остатком очень высоко по энергии и сопоставимо с его энергетическим содержанием. Однако ГТФ катализирует иные метаболические пути, чем АТФ. GTP получает энергию от распада углеводов и жиров в цикле лимонной кислоты. Возможна также передача энергии от АТФ к GDP с передачей фосфатной группы. Это создает ADP и GTP. Гуанозинтрифосфат активирует многие соединения и метаболические пути. Таким образом, он отвечает за активацию G-белков. G-белки - это белки, которые могут связывать GTP.
Это позволяет им передавать сигналы через рецепторы, связанные с G-белком. Это сигналы обоняния, зрения или регулирования артериального давления. GTP стимулирует передачу сигнала внутри клетки, помогая переносу важных сигнальных веществ или стимулируя молекулы G передачей энергии, инициируя каскад сигналов. Более того, биосинтез белка не может происходить без GTP. Удлинение полипептидной цепи происходит за счет поглощения энергии, получаемой в результате преобразования GTP в GDP. Транспорт многих веществ, включая мембранные белки, к мембранам также в значительной степени регулируется GTP.
GTP также регенерирует АДФ в АТФ с переносом фосфатного остатка. Он также активирует сахара маннозу и фукозу, тем самым образуя АДФ-маннозу и АДФ-фукозу. Еще одна важная функция GTP - его участие в построении РНК и ДНК. GTP также необходим для транспорта веществ между ядром и цитоплазмой. Также следует упомянуть, что GTP является исходным материалом для образования циклического GMP (cGMP).
Соединение цГМФ является сигнальной молекулой и отвечает, среди прочего, за передачу визуального сигнала. Он контролирует перенос ионов в почках и кишечнике. Он посылает сигнал к расширению кровеносных сосудов и бронхов. В конце концов, считается, что он участвует в развитии функции мозга.
Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения
Гуанозинтрифосфат присутствует во всех клетках организма. Он незаменим в качестве накопителя энергии, носителя фосфатных групп и строительного блока для создания нуклеиновых кислот. В рамках метаболизма он состоит из гуанозина, монофосфата гуанозина (GMP) или дифосфата гуанозина (GDP). GMP - это нуклеотид рибонуклеиновой кислоты. Его также можно восстановить из этого. Однако возможен и новый синтез в организме.
Связывание дополнительных фосфатных групп с фосфатной группой, этерифицированной на рибозе, возможно только с затратами энергии. Ангидридная связь третьей фосфатной группы со второй, в частности, означает высокий расход энергии, поскольку возникают электростатические силы отталкивания, которые распределяются по всей молекуле. Внутри молекулы возникают напряжения, которые при контакте с соответствующей молекулой-мишенью передаются последней, высвобождая фосфатную группу. В целевой молекуле происходят конформационные изменения, которые запускают соответствующие реакции или сигналы.
Заболевания и расстройства
Если передача сигнала в клетке не происходит должным образом, это может привести к различным заболеваниям. В связи с функцией GTP белки G имеют большое значение для транспорта сигналов.
G-белки представляют собой гетерогенную группу белков, которые могут передавать сигналы путем связывания с GTP. Запускается сигнальный каскад, который также отвечает за то, что нейротрансмиттеры и гормоны становятся эффективными за счет стыковки с рецепторами, связанными с G-белком. Мутации в G-белках или связанных с ними рецепторах часто нарушают передачу сигнала и являются причиной некоторых заболеваний. Например, фиброзная дисплазия или дистрофия костей Олбрайга (псевдогипопаратиреоз) вызывается мутацией G-белка. Это заболевание устойчиво к действию паратиреоидного гормона.
То есть организм не реагирует на этот гормон. Гормон паращитовидной железы отвечает за метаболизм кальция и образование костей. Нарушение структуры костной ткани приводит к миксомам скелетных мышц или нарушению функции сердца, поджелудочной железы, печени и щитовидной железы. С другой стороны, при акромегалии существует устойчивость к высвобождающему гормону гормона роста, так что гормон роста высвобождается неконтролируемым образом и, таким образом, вызывает усиленный рост конечностей и внутренних органов.
