glikoliz-2009s

G l i k o l i z Prof.Dr.Sabahattin Muhtaroğlu

.

Embden Mayerhof Yolu

Glukozun, lineer reaksiyolar dizisi ile piruvat veya laktata dönüşüm reaksiyonlarıdır.

Kastaki laktat fermantasyonu, alkol fermantasyonuna benzerdir.

Glukozdan piruvata olan reaksiyonlar dizisi, aerobik ve anaerobik koşullarda aynıdır.

İnsanlarda aerobik koşullarda, glikolizin son ürünü iki molekül laktik asittir.(laktat fermantasyonu).

Aerobik koşullarda, son ürün iki molekül piruvattır.

İki molekül ATP elde edilir.(sınırlı miktar)

Sitozolde meydana gelir Bazı organizmalar(mayalar)aerobik

şartlar altında piruvatı etanola dönüştürür(alkolik fermantasyon)

glikoliz

Dolayısıyla glukozun akibeti Fizyolojik koşullara Dokulara Organizmalara göre değişir

Glikoliz ve glukoneogenez

Glukoneogenez, glukozun piruvat veya laktat gibi karbohidrat olmayan prekürsörlerden sentezidir.

Bu iki yol birbirinin tam tersi değilse de ortak reaksiyonları vardır.

Glukoneogenez reaksiyonları, glikolizin kuvvetli ekzergonik reaksiyonlarını bypass yapar(st serbest enerji<<0)

Bu iki yolun farklı düzenleme mekanizmaları var.

Glukozla ilgili bazı notlar Hızlı ve hazır enerjinin çözünür kaynağı Nisbi olarak stabildir ve kolaylıkla transport

edilir Memelilerde tokluk durumunda beyin yanlız

glukoz kullanır,açlık durumunda keton cisimleri beyin için enerji kaynağı durumuna geçer

Eritrositlerin biricik enerji kaynağıdır

Glikoliz basamakları 1. Aşama: ATP yatırımı, glukoz fosforile

edilir, negatif yük glukozun hücrede konsantre edilmesini sağlar, böylece de glukozun stabilitesi azalır.

2.Aşama: 6 karbonlu şeker, 3 karbonlu bölümlere ayrılır.

3.Aşama: enerji üretim fazı, ATP elde etmek için 3 karbonlu fragmanların oksidasyonu

Glikoliz , fosforil transfer reaksiyonu ile başlar.

Glukoz, glukoz-6-fosfata dönüşerek glikoliz yoluna girer.

Başlangıçta, ATP’nin iki ~P bağının kırılmasına bağlı olarak enerji girişi olur.

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OPO32

H

OH

H

1

6

5

4

3 2

glucose-6-phosphate

H O

O H

H

O HH

O H

CH 2O H

H

O H

H H O

O H

H

O HH

O H

CH 2O PO 32

H

O H

H

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2

A T P A D P

M g 2+

glucose g lucose -6 -phosphate

H ex ok inase

Hekzokinz1-Basamak:Kinazlar, ATP’nin fosfatını bir alıcıya transfer

eder. Kekzokinaz genel spesifiteye sahiptir(Ör mannozu da fosforile edebilir

Glukoz + ATP glukoz-6-P + ADP

Reaksiyon, glukozun C6 hidroksil O’nin ATP’nin terminal P’e nukleofilik atak yapmasını içerir.

ATP ,enzime Mg++ le kompleks oluşturarak bağlanır..

Mg++ negatif yüklü fosfat esteri ile etkileşir bu şekilde ATP’nin hekzokinaz enziminin aktif merkezi için uygun yük konformasyonunu sağlar.

N

NN

N

NH2

O

OHOH

HH

H

CH2

H

OPOPOP O

O

O O

O O

O

adenine

ribose

ATP adenosine triphosphate

Heksokinaz ile katalize edilen reaksiyon yüksek derecede spontandır..

ATP’nin fosfoanhidrid (~P) bağı kırılır.

Glukoz-6-fosfatta oluşan fosfat ester bağı düşük G’ya sahiptir

H O

O H

H

O HH

O H

CH 2O H

H

O H

H H O

O H

H

O HH

O H

CH 2O PO 32

H

O H

H

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2

A T P A D P

M g 2+

glu co se g lu co se -6 -p h osp h ate

H ex ok in ase

Bu da glukozun C6 OH’nin, ATP’nin terminal Pi yakınlaşmasını sağlar ve aktif bölgeden suyun çıkarılmasına neden olur.. Bu olay da ATP’nin hidrolizini önler ve P transferine olanak sağlar.

Hekzokinazın 4 izoenzimi vardır(tip1-lV).Tip lV glukokinaz olarak isimlendirilir ve enzimin hepatositte(KC hücresi) bulunan formudur.

glucose

Hexokinase

Glukozun hekzokinaza bağlanması önemli yapısal değişime neden olur.

Hekzokinaz ve Glukokinaz

Ancak bu iki enzimin düzenlenmesi farklıdır.

Hekzokinaz l,ll,lll izoenzimleri; kendi ürünleri olan Glukoz 6-fosfat birikimi ile allosterik olarak inhibe edilir.

Oysa bu inhibisyon glukokinazda (hekzokinaz IV veya hekzokinaz D) olmaz.

Glukokinaz Glukokinaz, karaciğerin portal kandan fazla

glukozun düşürülmesine imkan sağlayan yüksek Vmax’ e sahiptir.

Buda karbohidrattan zengin diyete bağlı fazla miktardaki glukozun sistemik dolaşıma girmesini engeller.

Bu şekilde glukokinaz, emilim döneminde hiperglisemiyi azaltır.

Bu enzim aktivitesi karbohidrattan zengin diyet ve insülin ile artırılır.

fosfoglukoizomeraz 2 Basmak: Glukoz 6-fosfatın, fruktoz

6-fosfata dönüşmesi: fosfoheksoz izomeraz, aldoz olan glukoz 6-fosfatın bir ketoz olan fruktoz 6-fosfata tersinir izomerleşmesini katalizler.

Fosfo hekzos izomeraz Mg+2 ‘a gereksinir ve glukoz 6-fosfat ve fruktoz 6- fosfata özgüldür.

3. Basamak: fosfofructokinaz (PFK-1)Glikolizin 2.yatırım basamağı fruktoz-6-P + ATP fruktoz-1,6-bisP + ADP

Kuvvetli spontan olan bu reaksiyonun mekanizması, hezokinazınkine benzerdir. Fosfofruktokinaz basamağı, glikolizin hız sınılayıcı basamağıdır.. Daha sonra açıklanacağı gibi, enzim sıkı bir regülasyon altındadır

CH 2 O PO 32

O H

CH 2 O H

H

O H H

H HO

O6

5

4 3

2

1 CH 2 O PO 32

O H

CH 2 O PO 32

H

O H H

H HO

O6

5

4 3

2

1

A T P A D P

M g 2 +

f r u c t o s e - 6 - p h o s p h a t e f r u c t o s e - 1 , 6 - b i s p h o s p h a t e

P h o s p h o f r u c t o k i n a s e

Yüksek ATP inhibisyon,Yüksek AMP aktivasyon

Yüksek sitrat düzeyi PFK’yi inhibe eder. yüksek sitrat düzeyi hücrenin biyosentetik prekürsörler yönünden zengin olduğunu gösterir

4.Basamak: Aldolaz ; 6 C’lu şeker, 3C’lu 2 moleküle dönüşür. fruktoz-1,6-bisfosfat dihidroksiaseton-P + gliseraldehid-3-P

Reksiyon bir aldol kırılmasıdır.(aldol kondansasyonun tersi)Not: Aldolaz ürülerindeki karbonlar yeniden numaralandırılmıştır.

6

5

4

3

2

1 CH 2 O PO 32

C

C

C

C

CH 2 O PO 32

O

HO H

H O H

H O H

3

2

1

CH 2 O PO 32

C

CH 2 O H

O

C

C

CH 2 O PO 32

H O

H O H+

1

2

3

f ru c to s e -1 ,6 - b is p h o s p h a te

A ld o la s e

d ih y d ro x y a c e to n e g ly c e ra ld e h y d e -3 - p h o s p h a te p h o s p h a te

T rio s e p h o s p h a te Is o m e ra s e

Aktif bölgedeki lizin kalıntısı, katalizde fonksiyon yapar.

Protolanmış sciff baz ara ürününü oluşturmak için, fruktoz –1,6 bisfosfatın keto grubu aktif bölgedeki -amino grubu ile etkileşir. Daha sonra C3 & C4 arasındaki bağların kırılması gerçekleşir.

CH2OPO3

2

C

CH

C

C

CH2OPO32

NH

HO

H OH

H OH

(CH2)4 Enzyme

6

5

4

3

2

1

+

Schiff base intermediate of Aldolase reaction

H3N+ C COO

CH2

CH2

CH2

CH2

NH3

H

lysine

5.Basmak: Trios fosfat Isomeraz (TIM) : dihidroksi aseton-P gliseraldehid-3-P

Glikoliz, gliseraldehid-3-fosfat üzerinden devam eder. Reaksiyon her ne kadar reversibl ise de reaksiyon sağa kayar. Çünkü GA3P glikolizin bir sonraki basamağının substratıdır..

6

5

4

3

2

1 CH 2 O PO 32

C

C

C

C

CH 2 O PO 32

O

HO H

H O H

H O H

3

2

1

CH 2 O PO 32

C

CH 2 O H

O

C

C

CH 2 O PO 32

H O

H O H+

1

2

3

f ru c to s e -1 ,6 - b is p h o s p h a te

A ld o la s e

d ih y d ro x y a c e to n e g ly c e ra ld e h y d e -3 - p h o s p h a te p h o s p h a te

T rio s e p h o s p h a te Is o m e ra s e

ketoz/aldoz dönüşümleri asit/baz katalizini içermektedir,ve fosfogluko Isomeraz daki gibi, enediol ara ürünü üzerinden oluşmaktadır.

Aktif bölgedeki GLU ve HİS artıkları, kataliz sırasında protonları verme ve almada etkili olabilirler.

C

C

CH 2 O PO 32

O

C

C

CH 2 O PO 32

H O

H O H

C

C

CH 2 O PO 32

H O H

O H

H

H O H H + H + H + H +

d i h y d r o x y a c e t o n e e n e d i o l g l y c e r a l d e h y d e - p h o s p h a t e i n t e r m e d i a t e 3 - p h o s p h a t e

T r i o s e p h o s p h a t e I s o m e r a s e

C

C

CH 2 O PO 32

H O

H O H

C

C

CH 2 O PO 32

O O PO 32

H O H+ P i

+ H +

N A D + N A D H 1

2

3

2

3

1

g l y c e r a l d e h y d e - 1 , 3 - b i s p h o s p h o - 3 - p h o s p h a t e g l y c e r a t e

G l y c e r a l d e h y d e - 3 - p h o s p h a t e D e h y d r o g e n a s e

6.Basamak: Gliseraldehid-3-fosfat Dehidrogenaz : gliseraldehid-3-P + NAD+ + Pi 1,3-bisfosfogliserat + NADH + H+

1,3BPG, kuvvetli fosforil transfer potansiyeline sahiptir

C

C

CH 2 O PO 32

H O

H O H

C

C

CH 2 O PO 32

O O PO 32

H O H+ P i

+ H +

N A D + N A D H 1

2

3

2

3

1

g l y c e r a l d e h y d e - 1 , 3 - b i s p h o s p h o - 3 - p h o s p h a t e g l y c e r a t e

G l y c e r a l d e h y d e - 3 - p h o s p h a t e D e h y d r o g e n a s e

gliseraldehid- 3-fosfat taki aldehid grubunun karboksilik asite ekzergonik oksidasyonu, yüksek enerjili bir bağ olan (~P) açil fosfatların oluşumunu sağlar.

Bu basmak NAD+ nin NADH ye redukte edildiği tek basamaktır.

Gliseraldehid-3-fosfat Dehidrogenazın aktif bölgesindeki sistein tiol katalizde rol oynar..

Gliseraldehid-3-fosfat’ ın aldehidi sistein tiol ile etkileşir ve thiohemiacetal ara ürününü oluşturur.

H3N+ C COO

CH2

SH

H

cysteine

C

C

CH2OPO32

H O

H OH

1

2

3

glyceraldehyde-3- phosphate

Yüksek enerjili acil tioester, P atağına uğrar ve

açil fosfat (~P) ürünü oluşur.

CH CH2OPO32

OHEnz-Cys SH

Enz-Cys S CH CH CH2OPO32

OHOH

Enz-Cys S C CH CH2OPO32

OHO

HC

NAD +

NADH

Enz-Cys SH

Pi

C CH CH2OPO32

OHO

O3PO2

O

glyceraldehyde-3-phosphate

1,3-bisphosphoglycerate

thiohemiacetal intermediate

acyl-thioester intermediate

Karboksilik asite oksidasyon gözlenir, (~tioester deki) ve NAD+ , NADH ye redukte olur.

NAD+ 2 e ve H+ (a hydride) alır ve kendi redukte formunu oluşturur.

Not: Anerobik koşullarda NAD yeniden temin edilmelidir.

N

R

H

CN H 2

O

N

R

CN H 2

OH H

+

2 e + H

+

N A D + N A D H

C

C

CH 2 O PO 32

O O PO 32

H O H

C

C

CH 2 O PO 32

O O

H O H

A D P A T P

1

22

3 3

1

M g 2+

1 , 3 - b i s p h o s p h o - 3 - p h o s p h o g l y c e r a t e g l y c e r a t e

P h o s p h o g l y c e r a t e K i n a s e

7.Basamak: fosfogliserat Kinaz: 1,3-bisfosfogliserat + ADP 3-fosfogliserat + ATPBu fosfat transferi reversibldir (düşük G), çünkü bir ~P bağı kırılır & diğeri sentez edilir. (diğer kinazlar irreversibldır )

Substrat seviyesinde fosforilasyon

Glikoliz Eritrositlerde bir şant reaksiyonu ile

modifiye olur. Eritrositlerde 1,3-Bisfosfogiserat,

bisfosfogliserat mutaz tarafından 2,3-Bisfosfo-gliserata çevrilir.

2,3-Bifosfogliserat (BPG) eritrositlerin yükledikleri oksijeni salıvermeleri için gerekli bir maddedir.

Dokularda 2,3-Bifosfogliserat konsantras-yonunun yükselmesi hemoglobinin oksijen yükünün boşalmasına yol açar.

Eritrositlerde glikoliz 2,3-Bisfosfogliserat daha sonra 2,3-

Bifosfogliserat fosfataz tarafından 3-Fosfogliserat ve Pi ye parçalanır. Eritrositlerde 2,3-Bisfosfogliserat düzeyi

yüksektir(diğer dokulara göre),O2’nin Hb’e bağlanmasında düzenleyici rolü var.

Eritrositlerde 2,3-Bisfosfogliserat oluştuğu zaman ATP oluşumu olmaz.

C

C

CH 2 O H

O O

H O PO 32

2

3

1C

C

CH 2 O PO 32

O O

H O H2

3

1

3 - p h o s p h o g l y c e r a t e 2 - p h o s p h o g l y c e r a t e

P h o s p h o g l y c e r a t e M u t a s e

8.Basamak: . fosfogliserat Mutaz: fosfat kayması 3-fosfogliserat 2-fosfogliserat

fosfat C3 ki OH üzerinden C2’deki OH üzerine kayar.

C

C

CH 2 O H

O O

H O PO 32

2

3

1C

C

CH 2 O PO 32

O O

H O H2

3

1

3 - p h o s p h o g l y c e r a t e 2 - p h o s p h o g l y c e r a t e

P h o s p h o g l y c e r a t e M u t a s e

C

C

CH2OPO32

O O

H OPO32

2

3

1

2,3-bisphosphoglycerate

fosfatın verilmesi &alınması ile aktif bölgedeki histidin yan zincirleri fosfat transferinde yer alır. Bu proses 2,3-bisfosfogliserat ara ürününü kullanır

H3N+ C COO

CH2

CHN

HC NH

CH

H

histidine

C

C

CH 2 O H

O O

H O PO 32

2

3

1C

C

CH 2

O O

O PO 32

2

3

1

+ H 2 O

2 - p h o s p h o g l y c e r a t e p h o s p h o e n o l p y r u v a t e

E n o l a s e

9.Basmak: Enolaz :

2-fosfogliserat fosfoenolpiruvat + H2O

Bu Mg++-bağımlı dehidrasiyon, fluorid ile inhibe olur..

Fluorofosfat aktif bölgede Mg++ ile kompleks oluşturur.

10. Basamak: Piruvat Kinaz: Substrat seviyesinde fosforilasyon

fosfoenolpiruvat + ADP pyruvate + ATP Bu reaksiyon spontandır. PEP fosfat hidrolizi, ATP dan daha büyük G ya sahiptir..PEP tan fosfatın uzaklaştırılması stabil olmayan enol oluşturur, ki bu da spontan olarak piruvatın keto formuna dönşturulur

C

C

CH 3

O O

O2

3

1A D P A T PC

C

CH 2

O O

O PO 32

2

3

1 C

C

CH 2

O O

O H2

3

1

p h o s p h o e n o l p y r u v a t e e n o l p y r u v a t e p y r u v a t e

P y r u v a t e K i n a s e

Hexokinase

Phosphofructokinase

glucose Glycolysis

ATP

ADP glucose-6-phosphate

Phosphoglucose Isomerase

fructose-6-phosphate

ATP

ADP fructose-1,6-bisphosphate

Aldolase

glyceraldehyde-3-phosphate + dihydroxyacetone-phosphate

Triosephosphate Isomerase Glycolysis continued

Glyceraldehyde-3-phosphate Dehydrogenase

Phosphoglycerate Kinase

Enolase

Pyruvate Kinase

glyceraldehyde-3-phosphate

NAD+ + Pi

NADH + H+

1,3-bisphosphoglycerate

ADP

ATP

3-phosphoglycerate

Phosphoglycerate Mutase

2-phosphoglycerate H2O

phosphoenolpyruvate

ADP

ATP pyruvate

Glycolysis devam ediyor.

Bir glukoz başına 2 GAP olduğunu hatırla.

Glikoliz

ATP’ ~P bağları

Kaç tane ATP ~P bağı harcanır? ________

Kaç tane ATP ~P bağı oluşturulur? (glukoz dan iki tane 3C yapı oluştuğunu hatırlat ) ________

Glukoz molekülü başına net ATP ~P bağı oluşumu : ________

2

4

2

Glikoliz

ATP’ ~P bağları : 2 ATP harcanır 4 ATP oluşur (glukoz dan iki tane 3C fragment

oluştuğunu hatırlathere Glukoz molekülü başına net ATP ~P bağı

oluşumu. Glikoliz - total yol,

glukoz + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi

2 piruvat + 2 NADH + 2 ATP

Glukozun piruvata anaerobik dönüşümü –47kcal/mol enerji açığa çıkarır.

Anaerobik koşullarda piruvattan daha çok kimyasal bağ enerjisi açığa çıkartılabilir edilir.

Soru: Anaerobik koşullarda NAD nasıl sağlanır veya redoks denge nasıl kurulur.

Piruvat-laktat Anaerobik koşullar altında piruvat laktata

dönüştürülür. Eksersiz yaptırılan kas buna bir örnektir.

GA3P dehidrogenaz basamağında harcanan NAD, laktat dehidrogenaz basamağında elde edilir. Bu şekilde redoks denge sağlanır.

Bu iki basamak metabolik olarak bağlantılıdır.

Soru: laktat oluştuktan sonra net reaksiyonGlukoz+2Pi+2ADP 2Laktat+2ATP+2H2O

Eritrositlerde Gözde(lens ve kornea) Böbrek medullası Testis Lokositler P L

Kasta laktat oluşumu Ekserzisde, iskelet kasında GA3P DH’ e

bağlı NADH üretimi , solunum zinciri kapasitesini aşabilir, sonuçta NADH/NAD oranı artar.

Bu artış P L dönüşümünü favorize eder Kasta biriken laktat, intraselüler pH’yi

düşürür ve kas kramplarına neden olur.

Karaciğer ve kalpta NADH/NAD oranı düşüktür

Bu dokular kandan gelen laktatı piruvata okside eder. Dolayısıyla

Karaciğer Piruvatı glukoneogenez ile glukoza veya TCA döngüsüne yönlendirir

Kalp ise, sadece TCA döngüsüne yönlendirir.

Laktat Dehidrogenaz (LDH)

Memeli hücrelerinde LDH, M ve H olmak üzere iki alt ünitenin farklı 5 lu kombinasyonu şeklinde bulunur.

Kalp kası gibi aerobik dokularda H tipi(H4)(HHHH) predominanttır

İskelet kası gibi anaerobik dokularda M4(MMMM) daha baskındır.

LDH(H4); piruvat için düşük Km değerine sahip (piruvatın yüksek düzeyi ile inhibe edilir)

LDH(M4) piruvat için yüksek Km’e sahiptir (piruvat ile inhibe olmaz)

LDH-1(H4), LDH-2(H3M), LDH-3(H2M2), LDH-4(HM3), LDH-5(M4)

LDH izoenzimleri LDH-1 primer olarak kalp kası ve kırmızı

kan hücrelerinde bulunur (17-27%) LDH-2 beyaz kan hücrelerinde konsantredir.

(27-37% ) LDH-3 Akciğer de yüksek seviyededir. (18-

25% ) LDH-4 böbrekte, plasenta, ve pankreasta

yüksek düzeydedir.( 8-16%) LDH-5 karaciğer ve iskelet kasında ve

bağırsaklarda fazladır (6-16% )

Alkol intoksikasyonu NADH/NAD oranı bozulur buna bağlı olarak;

NAD’nin azalması, GA3P basamağını etkiler ve enerji oluşumunu kısıtlar

Ayrıca hepatik laktat oluşumunda artışa yol açar. Buda hepatositte glukoneogenez için gerekli piruvatı azaltır. Sonuç olarak ta karaciğerin kana glukoz verme kapasitesini azaltır.

Glikoliz-genetik defektler-toksinler

Glikoliz enzimlerinden herhangi birinin tümden yokluğu ölümcüdür, özellikle temel enerji kaynağı olarak glukozu kullanan beyin ve eritrosit etkilenmiş ise.

Piruvat kinaz yetersizliği(10.000/1)en çok rastlanadır.Eritrositlerin %5-25 normal PK aktivitesine sahiptir.

Hemolitik aneminin şiddeti enzimin residual aktivitesine bağlıdır.

Enolaz-fluor Glikoliz, enolaz enzimini inhibe eden

flourid iyonları ile inhibe olur. NaF , eğer kan şeker tayini hemen

yapılmayacaksa(analiz için laboratuvara hemen gönderilemeyecek ise) glikolizi durdurmak için kana ilave edilir. Dolayısıyla beklemeye bağlı kan şekerinin düşmesini engellemiş olur.

GA3P DH-Arsenat Arsenat, GA3P DH (substrat seviyesinde

fosforilasyon)ile fosfogliserat kinaz arasındaki bağlantıyı koparır (uncouples).

Bu işlemi; GA3P DH’ın substratı olan fosfat ile yarışarak yapar.

Uncoupling analam: Bu yol devam eder, ancak sadece ATP’nın oluştuğu reaksiyon meydana gelmez. Sonuç olarak arsenat varlığında, net ATP üretimi sıfırdır.

Arsenat ile inhibisyon Arsenat ile 1,3-bisfosfogliserat

arasında stabil olmayan bir anhidrid meydana gelir. Bu anhidridin spontan hidrolizi ile 3-fosfogliserat meydana gelir.

Böylece metabolik yol devam eder çünkü, 3-fosfogliserat glikolitik yolun bir ürünüdür.

Fermentasyon

Anaeroblar; NADH nin oksidasyonu için gerekli olan solunum zincirini içermezler. Başka reaksiyonlarla NADH yi reokside ederler.

NAD+ glikolizin Gliseraldehid-3-P Dehidrogenase için gereklidir.

C

C

CH 2 O PO 32

H O

H O H

C

C

CH 2 O PO 32

O O PO 32

H O H+ P i

+ H +

N A D + N A D H 1

2

3

2

3

1

g l y c e r a l d e h y d e - 1 , 3 - b i s p h o s p h o - 3 - p h o s p h a t e g l y c e r a t e

G l y c e r a l d e h y d e - 3 - p h o s p h a t e D e h y d r o g e n a s e

C

C

CH 3

O

O

O

C

H C

CH 3

O

O H

ON A D H + H + N A D +

L a c t a t e D e h y d r o g e n a s e

p y r u v a t e l a c t a t e

İskelet kasları, aerobik metabolizma enerjilerini karşılıyamiyorsa, eksersizde anaerobik olarak fonksiyon yapar.

Piruvat, laktate dönüştürülür., glikoliz için gerekli NAD+ rejenere edilir.

Glikoliz ,anaerobic şartlar altında ATP nin ana kaynağıdır.

C

C

CH 3

O

O

O

C

CH 3

O HC

CH 3

OH H

H

N A D H + H + N A D +CO 2

P y r u v a t e A l c o h o l D e c a r b o x y l a s e D e h y d r o g e n a s e

p y r u v a t e a c e t a l d e h y d e e t h a n o l

Fermentation

Bazı anaerobik organizmalar(mayalar) piruvatı etanole metabolize eder , ki bu da bir atık olarak atılır.. Alkol Dehidrogenaz reaksiyonu NAD+ yi glikolizin devamı için rejenere eder.

Soru: Mayaların attığını biz tüketirsek ne olur:

Cevap:

“lt provokes the desire, but takes away the performans”

Mayaların attığını biz tüketirsek ne olur ?:

-Etanol; alkol DH ve asetaldehid DH ile asetaldehid ve daha sonra da asetata metabolize edilir.

-Her iki enzim NAD tüketir ve NADH oluşturur

Dolayısıyla alkol tüketimi NADH/NAD oranını artırır (yüksek NADH, TCA döngüsünü inhibe eder)

Ayrıca yağ asitlerindeki önemli artışlar ve GA3P, trigliserid birikmesine ve buda yağlı karaciğer demektir.

Glikoliz, :

glukoz + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 piruvat + 2 NADH + 2 ATP

Fermentasyon, glukoz dan laktata:

glukoz + 2 ADP + 2 Pi 2 laktat + 2 ATP

Anaeroblar fermentation ürünlerini atarlar(itrah ederler) ( laktat veya etanol gibi). glukoz katabolizması ile yalnızca 2 ATP oluştururlar.

Aerobik organizmalar, piruvatı daha ileri oksidasyon ile, CO2 okside eder, ( Krebs dönügüsü ve oksidatif fosforilasyon ile), ve daha fazla ATP oluşturur..

Glikoliz Enzim/ReaksiyonGo'

kJ/molG

kJ/mol

Heksokinaz -20.9 -27.2

fosfoglukoz Izomeraz +2.2 -1.4

fosfofruktokinaz -17.2 -25.9

Aldolaz +22.8 -5.9

Triosfosfat Isomeraz +7.9 negative

Gliseraldehid-3-P Dehidrogenaz& fosfogliserat Kinaz

-16.7 -1.1

fosfogliserat Mutaz +4.7 -0.6

Enolaz -3.2 -2.4

Piruvat Kinaz -23.0 -13.9*Values in this table from D. Voet & J. G. Voet (2004) Biochemistry, 3rd Edition, John Wiley & Sons, New York, p. 613.

2,3BPG Eritrositlerde glikolitik yol, dokularda

oksijenin hemoglobinden ayrılmasında önemli rol oynayan 2,3-bisfosfogliserat (BPG, DPG) oluşumunun da en önemli kaynağıdır.

Ancak glikolizin 2,3-bisfosfogliserat yapımında kullanılması, fosfogliserokinaz aşamasındaki ATP oluşumunun atlanmasına yol açar ve net ATP kazancı sıfır olur:

Glikoliz-NADH Eritrositlerde glikolitik yol, aynı zamanda

NADH sağlar. Glikolizde gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz tarafından oluşturulan NADH, methemoglobindeki Fe3+’ün methemoglobin redüktaz tarafından Fe2+ şekline indirgenmesinde kullanılır. Methemoglobin hemoglobinin oksijene bağlanması ve salıverilmesi sırasında hemoglobin yapısındaki iki değerlikli demirin üç değerlikli demire yükseltgenmesiyle oluşur.

2,3-BPG, hipoksiye adaptasyonda hassas kontrolü yapar; astım hastalığı, yüksek irtifaya çıkmak gibi hipoksik koşullarda miktarı artar ve böylece düşük oksijen basınçlarında dokuların oksijenlenmesi sağlanır.

Hipoksik koşullarda 2,3 BPG düzeyinin hızla değişmesinde rol oynayan çeşitli faktörler vardır: a) Deoksihemogbine 2,3 BPG bağlanmasıyla 2,3 BPG düzeyi düşer ve 2,3 BPG sentezi artar.

Hemoglobinin oksijen doygunluğunda azalma da 2,3 BPG’nin hemoglobine bağlanmasına ve dolayısıyla 2,3 BPG düzeyinin düşmesine dolayısıyla da sentezinin artmasına neden olur.

2,3 BPG, deoksihemoglobine bağlandığı halde oksihemoglobine bağlanmaz.

b) Anaerobik glikoliz nedeniyle eritrosit içi pH’da düşme ile, deoksihemoglobin konsantrasyonu ve 2,3 BPG’nin hemoglobin ile bağlı miktarı artar; bu da 2,3 BPG sentezinin artışına neden olur.

Kan tarnsfüzyonu-BPG 2,3 BPG yetersizliğinde dokulara oksijen

bırakılması azalır. . Transfüzyon için alınıp saklanan kanlarda 2,3 BPG

konsantrasyonu ve ATP zamanla azalır ve bu kanlarda hemoglobinin oksijene affinitesi artacağı için, dokulara oksijen bırakılması azalır.

Sık sık kan transfüzyonu yapılan hastalarda, hemoglobin değeri normal olmasına karşın doku hipoksisi olabilir. Transfüzyon için alınan kan örneklarini sitrat-fosfat-dekstroz üzerine almak suretiyle 2,3 BPG konsantrasyonu korunur;

Glikolizin Regülasyonu Glikolizdeki geri dönüşümsüz üç reaksiyon(üç

enzim) allosterik olarak kontrol edilir. Hekzokinaz, regülasyonda major nokta

değildir. Çünkü büyük miktarlarda G-6-P glikojen yıkımından da elde edilebilir.

Piruvat kinaz, ATP’nin yüksek seviyelerinde glukoneogenezi aktive etmek amacıyla glikolizi tersine döndürmek için önemlidir. Dolayısyla glikolizde major kontrol noktası değldir.

PFK-1 Fosfofruktokinaz(PFK-1) ise glikolizde en

önemli hız sınırlayıcı basamaktır. PFK-1, tetramerik bir enzimdir.T (sıkı) ve

R(gevşek) olarak isimlendirilen iki yapısal durumda bulunur.

ATP; PFK-1’in hem substratı hem de allosterik inhibitörüdür. Her ünitede iki bağlanma yeri vardır.(substrat ve inhibitör için).

Substrat bağlanma bölgesi ATP’yi her iki yapısal forumda eşit oranda bağlar. İnhibitör bölgesi, enzim sadece T durumudayken ATP’yi bağlar.

F6F da, PFK-1’in substratıdır ve enzim R durumundayken tercihli olarak bağlanır.

Yüksek ATP düzeyinde, inhibitör bölgesi ATP ile meşgul olur ve bu da PFK-1 dengesini T yapısı yönüne kaydırarak

PFK-1 ’in F6P’i bağlamasını azaltmaktadır.

fruktoz 2,6bisfosfattır Hem glikoliz hem de glukoneogenezin

en önemli allosterik düzenleyicisi fruktoz 2,6bisfosfattır(F 2,6BP).

PFK-2 (glikolizde önemli)

F6P F2,6BP F 2,6 Paz (glukoneogenez

önemli)

Heksokinaz, fosfofruktokinaz & Piruvat Kinaz gibi glikoliz enzimleri spontan reaksiyonları katalizler Bu enzimlerin kontrolu glikolitik yolun hızını belirlerLokal kontrol: hücredeki enzim substrat veya arametabolit konsantrasyonları ile ilgilidir. Global kontrol organizmanın yararı yönündeki selüler reaksiyonları düzenleyen ikincil messengerleri aktive eden hormonlarla ilgilidir.

Hormonlarla olan aktivasyon, cAMP sinyel kaskatları ile düzenlenir.

ATP cAMP+PPi

Receptor

G-Protein

PM

EpinephrineDışarı

içeri

AC

Epinephrine/GlucagonEpinephrine/Glucagon Cascade Cascade

Hekzokinaz, kendi ürünü olan glukoz-6-fosfat ile inhibe edilir. Glucose-6-phosphate aktif bölgede kompetisyon ile inhibisyon yapabileceği gibi, enzimin başka bölgesi üzerinden allosterik etkileşimlerlede inhibisyon yapar.

H O

O H

H

O HH

O H

CH 2O H

H

O H

H H O

O H

H

O HH

O H

CH 2O PO 32

H

O H

H

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2

A T P A D P

M g 2+

glu co se g lu co se -6 -p h osp h ate

H ex ok in ase

Glukoz için yüksek KM glukokinaz, tokluk durumunda (kan glukoz yüksek olduğunda) karaciğerin glukozu, glikojen olarak depolanmasına izin verir.

Glycogen Glucose

Hexokinase or Glucokinase

Glucose-6-Pase Glucose-1-P Glucose-6-P Glucose + Pi Glycolysis Pathway

Pyruvate Glucose metabolism in liver.

Glucose-6-fosfataz glukoz-6-P dan Pi hidrolitik uzaklaştırılmasını katalizler. Böylece karaciğerden glukozun kana geçmesi sağlanmış olur.Glukokinaz & Glukose-6-fosfataz, enzimlerinin her ikisi de karaciğerde bulunurken, vücudun diğer bölgelerinde bulunmaz.Bu karaciğerin kan glukozunu kontrol etmesinde önemli olmasını sağlar.].

Glycogen Glucose

Hexokinase or Glucokinase

Glucose-6-Pase Glucose-1-P Glucose-6-P Glucose + Pi Glycolysis Pathway

Pyruvate Glucose metabolism in liver.

CH 2 O PO 32

O H

CH 2 O H

H

O H H

H HO

O6

5

4 3

2

1 CH 2 O PO 32

O H

CH 2 O PO 32

H

O H H

H HO

O6

5

4 3

2

1

A T P A D P

M g 2 +

f r u c t o s e - 6 - p h o s p h a t e f r u c t o s e - 1 , 6 - b i s p h o s p h a t e

P h o s p h o f r u c t o k i n a s e

ATP yüksek olduğu zaman glikoliz enzimi olan fosfofruktokinzaın inhibisyonu, asıl amacı ATP yapmak olan metabolik yoldaki glukozun yıkımını önler.

ATP yeterli olduğu zaman , glukozun glikojen şeklinde depolanması hücre için son derece yararlıdır.

Glycogen Glucose

Hexokinase or Glucokinase

Glucose-6-Pase Glucose-1-P Glucose-6-P Glucose + Pi Glycolysis Pathway

Pyruvate Glucose metabolism in liver.

Glucose 6-P

Pyruvate

Acetyl CoA

lactate

glycogenolysis

glycolysis gluconeogenesis

glycogen

Glucose

Ribose 5-P

Aminoacids

TCA intermediates