El ácido 1,3-bisfosfoglicérico ( 1,3-bisfosfoglicerato o 1,3BPG ) es una molécula orgánica de 3 carbonos presente en la mayoría, si no en todos, los organismos vivos. Existe principalmente como intermediario metabólico tanto en la glucólisis durante la respiración como en el ciclo de Calvin durante la fotosíntesis . 1,3BPG es una etapa de transición entre el glicerato 3-fosfato y el gliceraldehído 3-fosfato durante la fijación/reducción de CO 2 . El 1,3BPG también es un precursor del 2,3-bisfosfoglicerato , que a su vez es una reacción intermedia en la vía glucolítica.
El 1,3-bisfosfoglicerato es la base conjugada del ácido 1,3-bisfosfoglicérico. Está fosforilado en los carbonos número 1 y 3. El resultado de esta fosforilación le otorga al 1,3BPG importantes propiedades biológicas, como la capacidad de fosforilar ADP para formar la molécula de almacenamiento de energía ATP.
Compuesto C00118 en KEGG Pathway Database. Enzima 1.2.1.12 en KEGG Pathway Database. Compuesto C00236 en KEGG Pathway Database. Enzima 2.7.2.3 en KEGG Pathway Database. Compuesto C00197 en KEGG Pathway Database.
Como se mencionó anteriormente, el 1,3BPG es un intermediario metabólico en la vía glucolítica . Se crea 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 acilfosfato. Este es, dicho sea de paso, el único paso de la vía glucolítica en el que el 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 acilfosfato de alta energía del 1,3BPG es importante en la respiración ya que ayuda en la formación de ATP . La molécula de ATP creada durante la siguiente reacción es la primera molécula producida durante la respiración. La reacción ocurre de la siguiente manera;
La transferencia de un fosfato inorgánico del grupo carboxilo del 1,3BPG al ADP para formar ATP es reversible debido a un ΔG bajo . Esto se debe a que un enlace acilfosfato se escinde mientras se crea otro. Esta reacción no es naturalmente espontánea y requiere la presencia de un catalizador . Esta función la desempeña la enzima fosfoglicerato quinasa . Durante la reacción, la fosfoglicerato quinasa sufre un cambio conformacional inducido por el sustrato similar a otra enzima metabólica llamada hexoquinasa .
Debido a que durante la glucólisis se forman dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato 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 este motivo la glucólisis no es reversible y tiene una producción neta de 2 moléculas de ATP y dos de NADH. Las dos moléculas de NADH producen aproximadamente 3 moléculas de ATP cada una.
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El 1,3-BPG tiene un papel muy similar en el ciclo de Calvin a su papel en la vía glucolítica. 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 usa 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, el 1,3BPG se origina a partir del 3-fosfoglicerato y se convierte en gliceraldehído 3-fosfato mediante la acción de enzimas específicas.
A diferencia de reacciones similares de la vía glucolítica, el 1,3BPG en el ciclo de Calvin no produce ATP, sino que lo utiliza. Por este motivo puede considerarse un paso irreversible y comprometido en el ciclo. El resultado de esta sección del ciclo es que se elimina un fosfato inorgánico del 1,3BPG como un ion hidrógeno y se agregan dos electrones al compuesto + .
En completa inversión de la reacción de la vía glucolítica, la enzima fosfoglicerato quinasa cataliza la reducción del grupo carboxilo de 1,3BPG para formar un aldehído . Esta reacción también libera una molécula de fosfato inorgánico que posteriormente se utiliza como energía para la donación de electrones provenientes de la conversión de NADPH a NADP + . La supervisión de esta última etapa de la reacción es la enzima gliceraldehído-fosfato deshidrogenasa.
Durante el metabolismo normal en humanos, aproximadamente el 20% del 1,3BPG producido no avanza en la vía glucolítica. En cambio, se desvía a través de una vía alternativa que implica la reducción de ATP en los glóbulos rojos . Durante esta vía alternativa, se convierte en una molécula similar llamada ácido 2,3-bisfosfoglicérico (2,3BPG). El 2,3BPG se utiliza como 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 son 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 del oxígeno de la hemoglobina.