1,3-비스포스포글리세르산

1,3-비스포스포글리세르산

1,3-Bisphosphoglyceric acid molecule
이름
IUPAC 이름 (2-hydroxy-3-phosphonooxy-propanoyloxy)phosphonic acid
별칭 1,3-diphosphoglycerate, glycerate-1,3-bisphosphate, glycerate-1,3-biphosphate, 1,3-biphosphoglycerate, 3-phosphoglyceroyl phosphate, glyceric acid-1,3-diphosphate
식별자
CAS 번호	1981-49-3 아니오아니오
3D 모델 (JSmol)	Interactive image
약어	1,3BPG; 1,3-BPG; PGAP
ChemSpider	663 예예
ECHA InfoCard
E 번호
PubChem CID	683
CompTox Dashboard (EPA)	{{#property:P3117}}
InChI InChI=1S/C3H8O10P2/c4-2(1-12-14(6,7)8)3(5)13-15(9,10)11/h2,4H,1H2,(H2,6,7,8)(H2,9,10,11) 예예 Key: LJQLQCAXBUHEAZ-UHFFFAOYSA-N 예예 InChI=1/C3H8O10P2/c4-2(1-12-14(6,7)8)3(5)13-15(9,10)11/h2,4H,1H2,(H2,6,7,8)(H2,9,10,11) Key: LJQLQCAXBUHEAZ-UHFFFAOYAI
SMILES O=C(OP(=O)(O)O)C(O)COP(=O)(O)O
성질
화학식	C3H8O10P2
몰 질량	266.035 g·mol−1
달리 명시된 경우를 제외하면, 표준상태(25 °C [77 °F], 100 kPa)에서 물질의 정보가 제공됨. 아니오아니오 확인 (관련 정보 예예아니오아니오 ?) 정보상자 각주

1,3-비스포스포글리세르산(영어: 1,3-bisphosphoglycerate)은 대부분의 생물에 존재하는 3탄소 유기 화합물이며, 줄여서 1,3BPG라고도 부르고, 1,3-bisphosphoglyceric acid의 짝염기이다. 1,3-비스포스포글리세르산은 호흡 과정 중 해당과정과 광합성 과정 중 캘빈 회로에서 대사 중간생성물로 주로 존재한다. 1,3-비스포스포글리세르산(1,3BPG)은 캘빈 회로에서 3-포스포글리세르산(3PG)과 글리세르알데하이드 3-인산(G3P) 사이의 전이 단계이다. 또한 1,3-비스포스포글리세르산(1,3BPG)은 해당과정의 반응 중간생성물이며, 2,3-비스포스포글리세르산(2,3BPG)의 전구물질이다.

생물학적 구조와 역할

1,3-비스포스포글리세르산은 1번 탄소와 3번 탄소에서 인산화되어 있다. 이러한 인산화로 인해 1,3-비스포스포글리세르산은 ADP를 인산화시켜 에너지 저장 분자인 ATP를 형성하는 능력과 같은 중요한 생물학적 특성을 갖게 된다.

해당과정에서

섬네일을 만드는 중 오류 발생: 글리세르알데하이드 3-인산이 글리세르알데하이드 3-인산 탈수소효소에 의해 1,3-비스포스포글리세르산으로 전환된다. ΔG'°= 6.3 kJ/mol

앞서 언급했듯이 1,3-비스포스포글리세르산은 해당과정의 대사 중간생성물이다. 1,3-비스포스포글리세르산은 글리세르알데하이드 3-인산의 알데하이드의 산화(발열 반응)에 의해 생성된다. 이러한 산화의 결과로 알데하이드가 카복시기로 전환되고, 아실 인산 결합의 형성이 유도된다. 이것은 해당과정에서 NAD⁺가 NADH로 전환되는 유일한 단계이다. 1,3-비스포스포글리세르산의 생성 반응에는 글리세르알데하이드 3-인산 탈수소효소가 필요하다.

1,3-비스포스포글리세르산의 고에너지 아실 인산 결합은 ATP의 형성을 돕기 때문에 호흡에서 중요하다. 다음의 반응 동안 생성된 ATP는 호흡에서 제일 먼저 생성되는 ATP이다. 반응은 다음과 같이 진행된다.

파일:1,3-BPG-3-PG.PNG 1,3-비스포스포글리세르산이 포스포글리세르산 키네이스에 의해 3-포스포글리세르산으로 전환된다. ΔG'°= –18.5 kJ/mol

1,3-비스포스포글리세르산의 카복시기로부터 ADP로 무기 인산을 전이하여 ATP를 형성하는 것은 ΔG가 낮기 때문에 가역적인 반응이다. 이것은 하나의 아실 인산 결합이 분해되고 또 다른 아실 인산 결합이 생성된 결과이다. 이 반응은 비자발적인 반응이고 촉매가 있어야 한다. 반응은 포스포글리세르산 키네이스에 의해 수행된다. 반응 동안 포스포글리세르산 키네이스는 헥소키네이스와 비슷한 기질에 의해 유도되는 입체 구조의 변화를 겪는다.

해당과정에서 1분자의 포도당으로부터 2분자의 글리세르알데하이드 3-인산이 생성된다. 또한 해당과정은 에너지 투자기에서 비가역적인 단계로 2분자의 ATP를 사용한다. 이러한 이유로 해당과정은 비가역적인 반응이고 2ATP와 2NADH가 순생산된다. 1분자의 NADH의 산화에 의해 약 2.5분자의 ATP가 합성된다.

캘빈 회로에서

캘빈 회로에서 1,3-비스포스포글리세르산(1,3BPG)의 역할은 해당과정에서의 역할과 비슷하다. 캘빈 회로와 해당과정 사이의 주요한 차이점은 캘빈 회로에서는 NADPH가 전자공여체로 사용되고, 해당과정에서는 NAD⁺가 전자수용체로 사용된다는 것이다. 캘빈 회로에서 1,3-비스포스포글리세르산(1,3BPG)는 3-포스포글리세르산(3PG)로부터 생성되며, 글리세르알데하이드 3-인산 탈수소효소에 의해 글리세르알데하이드 3-인산(G3P)로 전환된다.

해당과정과는 달리, 캘빈 회로에서 1,3-비스포스포글리세르산(1,3BPG)이 생성되는 반응에서는 ATP를 생성하지 않고 ATP를 소비한다. 이런 이유로 3-포스포글리세르산 키네이스에 의해 촉매되는 단계는 캘빈 회로에서 비가역적인 단계로 간주될 수 있다. 캘빈 회로에서 글리세르알데하이드 3-인산 탈수소효소의 촉매 결과로 1,3-비스포스포글리세르산에서 무기 인산(P_i)이 제거되고, NADPH가 NADP⁺로 전환된다.

산소 운반 과정에서

사람의 정상적인 대사 과정동안 생성된 1,3-비스포스포글리세르산(1,3BPG)의 약 20%는 해당과정을 통해 대사되지 않는다. 대신에 적혈구에서 ATP의 감소를 포함하는 대체 경로를 통해 분지된다. 이러한 대체 경로로 대사되는 동안 2,3-비스포스포글리세르산(2,3BPG)이 생성된다. 2,3-비스포스포글리세르산(2,3BPG)은 헤모글로빈에서 산소를 효율적으로 방출하는 메커니즘에 사용된다. 1,3-비스포스포글리세르산의 수준은 순응의 메커니즘 중 하나이기 때문에 산소의 수준이 낮을 때 환자의 혈액에서 증가하게 된다. 낮은 산소 수준은 1,3-비스포스포글리세르산(1,3BPG) 수준의 상승을 유발하여 헤모글로빈으로부터 산소 해리의 효율을 변경시킬 수 있는 2,3-비스포스포글리세르산의 수준을 증가시킨다.

같이 보기

• 3-포스포글리세르산

참고 문헌

• Alberts, Bruce 외 (2001). 《Molecular Biology of the Cell》. New York: Garland Science. ISBN 0-8153-4072-9. 
• Germann, William J.; Stanfield, Cindy L. (2002). 《Principles of Human Physiology》. San Francisco: Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-6056-5. 
• Stryer, Lubert 외 (2002). 《Biochemistry》 5판. New York: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-4684-0.