Guanozīna trifosfāts Kā nukleozīdu trifosfāts adenozīna trifosfāts ir svarīgs enerģijas krājums organismā. Tas galvenokārt nodrošina enerģiju anabolisko procesu laikā. Tas aktivizē arī daudzas biomolekulas.
Kas ir guanosīna trifosfāts?
Guanozīna trifosfāts (GTP) apzīmē nukleozīdu trifosfātu, kas sastāv no nukleotīdu bāzes guanīna, cukura ribozes un trim fosfātu atlikumiem, kas savstarpēji saistīti ar anhidrīda saitēm.
Šajā gadījumā guanīns ir glikozīdiski saistīts ar ribozi, un esterifikācijas laikā riboze tiek saistīta ar trīskāršu fosfāta atlikumu. Trešās fosfāta grupas anhidrīda saite ar otro fosfāta grupu ir ļoti enerģiska. Kad šī fosfātu grupa tiek sadalīta, GTP, tāpat kā analogs savienojums adenozīna trifosfāts (ATP), nodrošina daudz enerģijas noteiktām reakcijām un signālu pārveidojumiem.GTP veido vai nu ar vienkāršu fosforilēšanu no IKP (guanozīna difosfāts), vai ar trīskāršu fosforilēšanu.
Fosfātu grupas nāk gan no ATP, gan citronskābes cikla pārnešanas reakcijām. Izejviela guanosīns ir nukleozīds, kas izgatavots no guanīna un ribozes. GTP tiek pārveidots par GMP (guanozīna monofosfāts), atbrīvojot divas fosfātu grupas. Kā nukleotīds šis savienojums veido ribonukleīnskābes celtniecības bloku, izdalot ārpus ķermeņa, GTP ir bezkrāsaina cieta viela. Ķermenī tas pilda daudzas funkcijas kā enerģijas raidītājs un fosfātu piegādātājs.
Funkcija, efekts un uzdevumi
Papildus plašāk zināmajam ATP, GTP ir atbildīgs arī par daudzām enerģijas pārneses reakcijām. Daudzas šūnu metabolisma reakcijas var notikt tikai ar enerģijas pārnešanas palīdzību, izmantojot guanozīna trifosfātu.
Tāpat kā ATP gadījumā, trešā fosfāta atlikuma saistīšanās ar otro fosfāta atlikumu ir ļoti augsta enerģijas un salīdzināma ar tā enerģijas saturu. Tomēr GTP katalizē dažādus metabolisma ceļus nekā ATP. GTP iegūst savu enerģiju no ogļhidrātu un tauku sadalīšanās citronskābes cikla laikā. Ir iespējama arī enerģijas pārnešana no ATP uz IKP ar fosfātu grupas pārsūtīšanu. Tādējādi tiek izveidots ADP un GTP. Guanozīna trifosfāts aktivizē daudzus savienojumus un vielmaiņas ceļus. Tātad tas ir atbildīgs par G olbaltumvielu aktivizēšanu. G olbaltumvielas ir olbaltumvielas, kas var saistīt GTP.
Tas ļauj viņiem pārraidīt signālus, izmantojot ar G-proteīniem saistītos receptorus. Tie ir signāli, lai sajustu, redzētu vai regulētu asinsspiedienu. GTP stimulē signāla pārvadi šūnā, palīdzot svarīgu signālu vielu pārnešanai vai stimulējot G molekulas ar enerģijas pārnesi, uzsākot signāla kaskādi. Turklāt olbaltumvielu biosintēze nevar notikt bez GTP. Polipeptīdu ķēdes pagarinājums notiek ar enerģijas absorbciju, ko iegūst, pārveidojot GTP par IKP. Daudzu vielu, ieskaitot membrānas olbaltumvielu, transportēšanu uz membrānām arī lielā mērā regulē GTP.
GTP arī reģenerē ADP uz ATP, pārnesot fosfāta atlikumu. Tas arī aktivizē cukurus mannozi un fukozi, tādējādi veidojot ADP-mannozi un ADP-fukozi. Vēl viena svarīga GTP funkcija ir dalība RNS un DNS veidošanā. GTP ir būtisks arī vielu pārvadāšanai starp kodolu un citoplazmu. Jāpiemin arī tas, ka GTP ir izejmateriāls cikliskās GMP (cGMP) veidošanai.
Savienojums cGMP ir signalizācijas molekula un cita starpā ir atbildīgs par vizuālā signāla pārvadi. Tas kontrolē jonu transportēšanu nierēs un zarnās. Tas nosūta signālu asinsvadu un bronhu paplašināšanai. Galu galā tiek uzskatīts, ka tas ir iesaistīts smadzeņu darbības attīstībā.
Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības
Guanozīna trifosfāts notiek visās organisma šūnās. Tas ir neaizstājams kā enerģijas krātuve, fosfātu grupas nesējs un celtniecības bloks nukleīnskābju veidošanai. Kā daļu no metabolisma tas ir izgatavots no guanozīna, guanozīna monofosfāta (GMP) vai guanozīna difosfāta (IKP). GMP ir ribonukleīnskābes nukleotīds. To var arī atgūt. Tomēr ir iespējama arī jauna sintēze organismā.
Citu fosfātu grupu saistīšana ar ribozes esterificēto fosfātu grupu ir iespējama tikai ar enerģijas patēriņu. Trešās fosfāta grupas anhidrīda saite it īpaši ar otro nozīmē lielus enerģijas patēriņus, jo uzkrājas elektrostatiski atgrūdoši spēki, kas tiek sadalīti pa visu molekulu. Molekulā attīstās spriedze, kas, nonākot saskarē ar atbilstošo mērķa molekulu, tiek pārnesta uz pēdējo, atbrīvojot fosfātu grupu. Mērķa molekulā notiek konformācijas izmaiņas, kas izsauc atbilstošās reakcijas vai signālus.
Slimības un traucējumi
Ja signāla pārraide šūnā nenotiek pareizi, var izraisīt dažādas slimības. Saistībā ar GTP funkciju signālu transportēšanai liela nozīme ir G proteīniem.
G olbaltumvielas ir neviendabīga olbaltumvielu grupa, kas var pārraidīt signālus, saistoties ar GTP. Tiek iedarbināta signāla kaskāde, kas ir atbildīga arī par to, ka neirotransmiteri un hormoni kļūst efektīvi, pieslēdzoties pie G-proteīniem saistītajiem receptoriem. G olbaltumvielu vai ar tām saistīto receptoru mutācijas bieži traucē signāla pārraidi un ir noteiktu slimību cēlonis. Piemēram, šķiedru displāziju vai Albraba kaulu distrofiju (pseidohipoparatireozi) izraisa G proteīna mutācija. Šī slimība ir izturīga pret paratīroidhormonu.
Tas ir, ķermenis nereaģē uz šo hormonu. Parathormons ir atbildīgs par kalcija metabolismu un kaulu veidošanos. Kaulu struktūras traucējumi noved pie skeleta muskuļu myxomas vai sirds, aizkuņģa dziedzera, aknu un vairogdziedzera disfunkcijas. No otras puses, akromegālijā ir izturība pret augšanas hormonu atbrīvojošo hormonu, tāpēc augšanas hormons izdalās nekontrolēti un tādējādi izraisa palielinātu ekstremitāšu un iekšējo orgānu augšanu.
