Tartalomjegyzék
A glikolízis lépései
- a glükóz a metabolizmus központi tápanyaga, minden sejt képes hasznosítani.
- a szénhidrát-katabolizmus első-bevezető reakciója.
- anabolitikus folyamatok indulhatnak ki a különböző intermedierekből.
- anaerob glikolízis: az egyetlen lehetőség ATP termelésre anaerob körülmények között
- az emberi szervezet napi 160g glukózt igényel.
- 120g az agy szükséglete
- 40g - ATP szintézis a csak glukózt felhasználó sejtekben (vvt, leukocyta, cornea, szemlencse, retina, vese velőállomány, testis, fehér izom)
- egy molekula glükózból két molekula piruvát keletkezik
- a citoszolban játszódik le
- a glikolízisnek két fázisa van
- fázis: energiabefektető/vesztő fázis → 2 ATP-t fektetünk be.
- fázis: energianyerő fázis → 4 ATP-t nyerünk.
→ nettó 2 ATP keletkezik
- három irreverzibilis lépés
I. fázis
- glukóz(6C) → → → 2 db glicerinaldehid-P (3C)
- hat szénatomos hexózok reakciói
- a glükóz bejut a sejtbe: GLUT-transzportereken, kétirányú-reverzibilis transzport → IC-EC egyensúly
- a glükóz a 6. C-atomon foszforilálódik → glükóz-6-P keletkezik
- ha nem foszforilálódik, a glükóz kijuthat a sejtből
- ha foszforilálódik, már nem tud kijutni, nincs transzportere.
- ez a lépés a glikolízis első lépése, de nem a fő szabályozott lépés, nem az elkötelező lépés. (a G-6-P nem feltétlenül a glikolízisben megy tovább, átalakulhat glikogénné, glikolipid, glikoprotein képződhet…)
- ezt a lépést két (izo)enzim katalizálhatja
- hexokináz
- nem specifikus a glükózra
- minden sejtben megtalálható
- G6P allosztérikusan gátolja
- glükokináz
- csak glükózra specifikus
- olyan sejtekben szintetizálódik, amik érzékelik a vércukorszintet (máj, pancreas ß sejtek, vese kéreg sejtek, bélhámsejtek[ezek a béllumen glükózkoncentrációját érzékelik])
- G6P nem az allosztérikus inhibitora
- irreverzibilis lépés (ATP kell!)
- glukóz-6-foszfát → fruktóz-6-foszfát
- a hexóz-foszfát izomeráz/foszfoglukóz-izomeráz katalizálja a reakciót
- egyensúlyra vezet - reverzibilis (≈E szint)
- aldóz-ketóz izomeráció (a G-6-P és a F-6-P konstitúciós izomerek)
- a glükóz és a fruktóz is megtalálható mind gyűrűs, mind nyílt láncú formában.
- fruktóz-6-P → fruktóz-1,6-biszfoszfát
- a foszfofruktokináz-1 enzim a C1-en foszforilálja a F-6-P-ot.
- irreverzibilis reakció, magas foszforilcsoport-átviteli potenciálú vegyületről, alacsony foszforil-csáp-ú vegyületre megy a Pi
- ez a glikolízis ELKÖTELEZŐ LÉPÉSe
- szigorúan szabályozott lépés
- allosztérikus aktivátorok: fruktóz-2,6-biszfoszfát, AMP
- allosztérikus inhibitorok: ATP, citrát, zsírsavak
- fruktóz-1,6-biszfoszfát → glicerinaldehid-3-foszfát + dihidroxiaceton-foszfát
- két C atom közötti aldol kötés - bárhol törhető → aldehid + primer alkohol
- aldoláz-A hasít, a keletkező aldóz a glicerinaldehid-3-P, a keletkező ketóz a dihidroxiaceton-P
- dihidroxiaceton-foszfát ↔ glicerinaldehid-3-foszfát
- triózfoszfát-izomeráz
- reverzibilis aldóz-ketóz izomeráció → egyensúlyra vezet
- igazából az egyensúly jobbra el van tolva, mert a GA-3-P-ot folyamatosan fogyasztja a glikolízis II. fázisa.
II. fázis
- 3 szénatomos triózok reakciói
- 2 db glicerinaldehid-3-foszfátból keletkezik 2db piruvát (egy glükóz molekulával számolva)
- ebben a fázisban két szubsztrát szintű foszforiláció van, egy glükóz molekulából kiindulva(tehát úgy, hogy két triózon végigmegy a II. fázis) 4 ATP keletkezik → nettó 2 ATP (az első fázisban 2-t befektettünk.)
- glicerinaldehid-3-P → 1,3-biszfoszfoglicerát
- enzim: glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz által katalizált reakció (SH enzim - monojód-acetáttal gátolható)
- koenzim: NAD+
- az enzim aktív centrumában cisztein köti kovalensen az aldehidcsoportot, ami karboxilcsoporttá oxidálódik, a NAD átvesz 2H+-t, redukálódik → a kialakuló intermedier magas csáp-ú tioészter kötéssel kapcsolódik az enzimhez.
- oxidoredukció → E felszab. → tioészter-kötés E-ját fedezi
- foszforolízis: a COOH csoport egy Pi-tal magas csáp-ú vegyes savanhidrid-kötést képez.
- az 1,3-biszfoszfoglicerát egy savanhidrid és egy észterkötésben tartalmaz foszfátot, magasabb a Pi csáp-ja, mint az ATP-nek!
- 1,3-biszfoszfoglicerát → 3-foszfoglicerát
- foszfoglicerát-kináz katalizálja a magas csáp-ú foszfát átvitelét ADP-re → a glikolízisben először ATP keletkezik
- szubsztrát szintű foszforiláció= ATP keletkezik a reakcióban közvetlenül, a légzési lánctól függetlenül. (anaerob körülmények között is.)
- 3-foszfoglicerát → 2-foszfoglicerát
- foszfoglicerát-mutáz katalizálja
- a foszforiltranszfer nem két molekula között zajlik, ezért nem transzferáz az enzim
- reverzibilis lépés
- 2-foszfoglicerát → foszfoenolpiruvát(PEP)
- enoláz/2-foszfoglicerát anhidratáz enzim (fluoriddal gátolható)
- magasenergiájú foszfoenol-észter keletkezik (enolészter kötés - a legmagasabb csáp az anyagcserében)
- vízkilépés
- foszfoenolpiruvát → piruvát
- piruvát-kináz enzim
- szubsztrát szintű foszforiláció
- irreverzibilis lépés
- allosztérikus inhibitor: ATP
- piruvát: keto-enol tautomerizáció
Glikolízis
glukóz
↓(hexokináz/glükokináz) [ATP→ADP] (gátol: G6P [csak a hexokinázt])
glukóz-6-foszfát
↓(hexóz-foszfát izomeráz/foszfoglukóz izomeráz)
fruktóz-6-foszfát
↓(foszfofruktokináz I) [ATP→ADP] (aktivál: fruktóz-2,6-biszfoszfát, AMP - gátol: ATP, citrát, zsírsavak)
fruktóz-1,6-biszfoszfát
↓(aldoláz-A)
glicerinaldehid-3-foszfát + dihidroxiaceton-foszfát (a triózfoszfát-izomeráz egymásba alakítja őket)
↓(glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz) ←(Pi) [NAD+→NADH+H+] (←monojód-acetát)
1,3-biszfoszfoglicerát
↓(foszfoglicerát-kináz) [ADP→ATP]
3-foszfoglicerát + ATP
↓(foszfoglicerát-mutáz)
2-foszfoglicerát
↓(enoláz/2-foszfoglicerát anhidratáz) →H2O (←fluorid)
foszfoenolpiruvát(PEP)
↓(piruvát-kináz) [ADP→ATP] (gátol: ATP)
piruvát
A piruvát további útja
Függ:
- a sejt típusától (van-e mitokondrium?)
- a sejt oxigénellátottságától
aerob körülmények
piruvát → acetil-KoA (citrát ciklus)
anaerob körülmények
- nincs mitokondrium
- van mitokondrium, de nincs elég oxigén
piruvát → laktát
- enzim: laktát-dehidrogenáz
- koenzim: NADH
- reverzibilis reakció
- anaerob körülmények között, vagy mitokondrium-nélküli sejtekben elengedhetetlen a GA-3-P oxidációjához szükséges NAD+ termeléshez.
- azonban a keletkezett laktát csak úgy tud továbbalakulni, ha visszaoxidálódik piruváttá (ehhez NAD+ kell.)
- ha továbbra sem lesz elegendő oxigén, a laktát szecernálódik a vérbe, ahonnan az aerob sejtek fölveszik azt. (Cori-kör)
- ha emelkedik a szérum-laktát szint, laktát acidózis alakul ki.