GLİKOLİZProf.Dr.İzzetHamdiÖğüşhamdi.ogus@hace.epe.edu.tr

YakınDoğuÜniversitesiTıpFakültesiBiyokimyaAnabilimDalı,LeEoşa,KKTC

•  Glikoliz, Yunanca glykys (tatlı, şeker) ve lysis(bölünme, parçalanma) ve sözcüklerindenkaynağınıalır.

•  Bir molekül glukoz ardışık 10 enzimaNk tepkimesonundaüçkarbonluikiadetpiruvatadönüşür.

•  Glikolizin ardışık tepkimleri sonunda elde edilenserbestenerjiATPveNADPHşeklindesaklanır.

•  BuolaydaO2harcanmaz.•  Glikoliz birçok memeli dokusunun (eritrositler,böbrek medüllası, beyin ve sperm) tek metabolikenerjikaynağıdır.

Glikoliz

1860  Pasteur FermentasyonàVitalisJkgörüş

1905  ArthurHarden&WilliamYoung GlukozàHeksozdifosfat Zimaz (Diyalizeedilemez,ısıVncaakJvite(-) Kozimaz(Diyalizeedilebilir,ısıVncaakJvite(+)

1828  Wöhler Laboratuvardaüresentezi

1897  Hans&EduardBuchner Sukrozunparçalanması (VitalisJkgörüşünyıkılması) (EduardBuchnerà1907NobelKimyaödülü)

1940  Glikolizbütünbasamaklarıylatanımlandı

Embden–MeyerhofMetabolikYolu

Glikoliz-Tarihçe

GLİKOLİZİNÖZELLİKLERİ

•  BütünglikoliNkenzimlersitoplazmadadır.•  Glikoliz,enerjikaynağıolanevrenselmetabolikbir

yoldur.•  Glukozvepiruvatdışındakibütünarabileşiklerfosforile

durumdadır.•  Fosfatgrupları,pH=7.4’teiyonizeve(-)yüklüdür.

•  Arabileşiklerdışarıkaçamaz•  ADP’denATPoluşmasıiçinkullanılır.•  EnzimleriçinbirerkimlikkarXgörevinigörürler,

Substratlardahaiyitanınırlar.•  HemenbütünenzimleriçinMg++iyonugereklidir.(Bazı

canlılardabazıenzimlerdeMn++).

Mg++

Mg++ - ATP Kompleksi

Glikoliz10tepkimedenoluşur.Butepkimeleriikigruptatoplayabiliriz.A) AkJvasyonbölümü

•  İlk(5)tepkimedeATPenerjisiharcanarakmoleküllerakNveedilir.Buaşamadaenerjieldeedilmez.

•  Bubölümdekiikitepkimetersinmezdir.B)Fosforilasyonbölümü

• Dahasonraki(5)tepkimedeATPsenteziiçinkullanılır.

•  Bubölümdekisontepkimetersinmezdir.

GLİKOLİZİNÖZELLİKLERİ

FosforilasyonGlukoz

Glukoz-6-fosfat

Fruktoz-6-fosfat

Fruktoz-1,6-difosfat

Dihidroksiasetonfosfat

Gliseraldehit-3-fosfat

2x Gliseraldehit-3-fosfat

2x 1,3-difosfogliserat

2x 3-fosfogliserat

2x 2-fosfogliserat

2x PEP

2x Piruvat

1

2

3

4

5

ATPà

ATPà

ADPà

ADPà

AkNvasyon

ATPàà ADPà à

Piàà 6

7

8

9

10 ATPà àADPà à

Glikolizdeilkenzim:HEKZOKİNAZTersinmezbirtepkimedir.

Glukoz Glukoz-6-fosfat

hekzokinaz

İlkbasamakta,ATPfosforilgrubuvericisiolarakkullanılırveglukozakNveedilir.

#1

ΔGo’=-16.7kJ/mol

Hekzokinaz(HK)•  Glukozunglikolizegirmesinikatalizeeder.•  Dört izozimi vardır (HK I-IV) ve kas dokusunda ilk üç

izozimbulunur(HKI–III).•  Kashekzokinazı(HK-II)glukozayüksekaffinitegösterirve

Kmdeğeri0.1mM’dır.•  Kashekzokinazları (HKIve II)G-6-P taragndanallosterik

olarakinhibeedilirler.•  KCvekasdokularındakifarklıhekzokinazlarbuorganların

farklı rollerini yansıXr. Kas dokusu enerji üreNmi içinglukozkullanırkenKCkanglukozhomeostazıiçinçalışır.

•  Karaciğerdekibaskınhekzokinaz izozimi Np IV’tür.HK-4glukokinazolarakdaadlandırılır.

GlikolizinDüzenlenmesi:HEKZOKİNAZveGLUKOKİNAZ

Glukozderişimi(mM)

Bağılenzim

akJ

vitesi

Glukozderişimi(mM)

HekzokinazI

HekzokinazIV(glukokinaz)

•  HekzokinazIV(Glukokinaz)10mMglukozderişimindeyarıdoymuşdurumdadır.

•  GlukokinazG-6-Ptaragndaninhibeedilmezkendiğerizozimler(HK1-3)bumolekültaragndaninhibeedilirler.

•  Glukokinazhücreçekirdeğindeyerleşikbirdüzenleyiciproteinintersinirolarakbağlanmasıylainhibeedilir.

GlikolizinDüzenlenmesi:HEKZOKİNAZveGLUKOKİNAZ

GKAKTİVİTESİGLUKOZVEF-6-PİLEDENETLENİR

• GlukokinazınçekirdekteregülatörproteinGKRP’yebağlanmasıileenzimakN-vitesitamameninhibeolur.

• KanglukozdüzeyindekiarXş,enziminçekirdektensitoplazmayaçıkmasınıveakNvitesininartmasınısağlar.

• EğerF-6-Pdüzeyiyüksekse,enziminsitoplazmadannükleusataşınmasınıuyarır.

HekzokinazveGlukokinaz

Hekzokinaz GlukokinazKm 10-4M 10-2M

Substratözgüllüğü

•  Glukoz•  Mannoz•  2-deoksiglukoz•  Glukozamin

•  Glukoz

G-6-Pileinhibisyon + -

#1

deBruyn-vanEckensteindönüşümü

O=C-H | H-C-OH | OH-C-H |

Glukoz

OH-C-H || H-C-OH | OH-C-H |

enediol

OH-CH2 | C=O | H-C-H |

Fruktoz

O=C-H | OH-C-H | OH-C-H |

Mannoz

# 2

İkincitepkimebirizomerazilebaşarılır.Aldozfosfatketozfosfataçevrilir.Sorumluenzim:

FOSFOHEKSOZİZOMERAZ

ΔGo’=+1.7kJ/mol

Fosfoheksozizomeraz

Glukoz-6-fosfat Fruktoz-6-fosfat

#2

ATP ADP

Fosfofruktokinaz(PFK-I)

Fruktoz-6-fosfat Fruktoz-1,6-difosfat

Tersinmezbirtepkimedir.

Glikolizinenönemlikontrolbasamağıdır.

FOSFOFRUKTOKİNAZ-I(PFK-I)

ΔGo’=-14.2kJ/mol

#3

Mg2+

+ AkNf(tetramer)

İnakNf(dimer)

F-2,6-difosfatADPAMP

ATPSitratUZYA

AseJl-CoA

% V

m

F-6-P

£ATP %

Vm

F-6-P

¤ATP

GlikolizinAllosterikDüzenlenmesi:PFK-I Fosfofruktokinaz-I (PFK-1) : Dört altbirimden oluşur ve heraltbirimin kendi akNf merkezi, akNvatör ve inhibitörler içindüzenleyicibağlanmabölgelerivardır.

% V

m

F-6-P

¤ATP

£ATP % V

m

F-6-P

F-2,6-DP

F-2,6-DP

% V

m

F-6-P

AMP

AMP+ Sitrat

- AMP

FOSFOFRUKTOKİNAZ–KineJközellikleri# 3

ALDOLAZ•  Aldolkırılmasıtepkimesinikatalizeeder.•  Fruktoz-1,6-difosfat aldolaz tepkimesi ile 3 karbonlu bir

aldozfosfatve3karbonlubirketozfosfatverir

DHAP

GA3PF-1,6-DP

ΔGo’=+23.9kJ/mol

Adolaz

#4

N

H2N

H2O

N

H2O

E

E

E

Schiffbazı

ALDOLAZTEPKİMESİ-Mekanizma#4

FOSFOTRİOZİZOMERAZ•  Enediolaracılıdönüşümükatalizeeder.•  Dihidroksiasetonfosfa.an(DHAP)gliseraldehit-3-

fosfat(GA3P)oluşur.

Böylece,glikolizinilkyarısında,(1)molglukozdan(2)molGA3Poluşur.

ΔGo’=+7.6kJ/mol

DHAP Enediol GA3P

#5

FosforilasyonGlukoz

Glukoz-6-fosfat

Fruktoz-6-fosfat

Fruktoz-1,6-difosfat

Dihidroksi-asetonfosfat

Gliseraldehit-3-fosfat

2x Gliseraldehit-3-fosfat

2x 1,3-difosfogliserat

2x 3-fosfogliserat

2x 2-fosfogliserat

2x PEP

2x Piruvat

1

2

3

4

5

ATPà

ATPà

ADPà

ADPà

AkNvasyon

ATPàà ADPà à

Piàà 6

7

8

9

10 ATPà àADPà à

GLİSERALDEHİT-3-FOSFATDEHİDROGENAZ#6

GA3PDehidrogenaztepkimesibirçokyöndenönemlidir:1.  Enziminhibisyonmekanizmasıanlaşılanilkenzimdir.2.  Tepkimeinorganikfosfatdoğrudankullanılır.Dahasonraki

aşamadaATPsentezindekullanılacakXr.3.  Substra.an,NADkullanarakelektronlarıalantektepkimedir.4.  Tepkimedeyüksekenerjilibirbileşikortayaçıkar

(1,3-difosfogliseratyada3-fosfogliseroilfosfat).

Pi,NAD+ NADH+H+

ΔGo’=+6.3kJ/molGA3P 1,3-DPGA(3-fosfogliseroilfosfat)

Mg2+

≈

GA3PDTEPKİMESİ-Mekanizma

NAD+

ES

GA3PNAD+

ES

e-

S

NAD+

NADH+H+

1,3-DPG

NADH

E

Pi

NAD+

ESH

#6

GA3PDehidrogenaz-İnhibitörler-SH +Hg+ -S-Hg +H+

CivaA)

-SH + ClHg- -COO- -S-Hg- -COO- +Cl-

Para-kloromerküribenzoat(PCMB)B)

#6

-SH + ICH2CONH2-S- +H++l-CH2CONH2

İyodoasetamid C)

İyodoasetatda–SHgrubunasaldıranbirorganikcivabileşiğidir.

D)

H2AsO3-

NAD+

NADH+H+

GA3P 3-Fosfogliseroilarsenat

Hidroliz

Arsenat

O-AsO3H- H2AsO3

-

3-PGA

GA3PD≈

3-PGA

ADP ATP

1,3-DPGA(3-fosfogliseroilfosfat)

FOSFOGLİSERATKİNAZ

ΔGo’=-18.8kJ/mol

Substratdüzeyindefosforilasyon

#7

Mg2+≈

E

O

P

P PP P

E

OH

E

O

P

3-PGA 2,3-DPGA 2-PGA

FOSFOGLİSEROMUTAZ-TepkimeMekanizması#8

•  2,3-Bisfosfogliserat(2,3-BPG)enziminfosforilasyonuiçingereklidir.•  2,3-BPGhücrelerdekataliNkmiktarlardabulunur.•  Eritrositlerdeyüksekderişimdebulunur,çünküakciğerlerdendokularak

oksijentaşınmasındaönemlibirroloynarlar.

3-PGA 2-PGA

#9ENOLAZ

Dehidrasyon

H2O

2-PGA PEPΔGo’=+1.7kJ/mol

Mg2+

F-

#10PİRUVATKİNAZ

Substratdüzeyindefosforilasyon

ΔGo’=-31.4kJ/mol

ADP ATP

Mg2+

PEP keto-Piruvatenol-Piruvat

1. Glikolizinsonbasamağı2. Substratdüzeyindefosforilasyon3. Tersinmezliğienfazlaolantepkime

AkNf(tetramer)

İnakNf(dimer)

F-1,6-difosfatAMP

ATPAlanin

PİRUVATKİNAZINALLOSTERİKKONTROLU#10

İzozim

Doku

KineJk

FDPileakJvasyon

ATPileinhibisyon

Hormonalkontrol

(fosforilasyon)

M1 Kas,Beyin,Kalp Michaelis-Menten - + -

M2(K) Böbrek,KC(%50) Kısmensigmoid + + -+

L KC(%50),Alyuvar Sigmoid + + +

+

GLİKOLİZDETEPKİMEMODELLERİ1.   Fosforilgrubuaktarımı

Hekzokinaz Fosfofruktokinaz(PFK)

2.   Fosforilgrubukaydırma Fosfoglukomutaz

3.   İzomerizasyon Fosfoheksozizomeraz Fosfotriozizomeraz

4.   Dehidrasyon Enolaz

5.   Aldolkırılması Aldolaz

6.   Oksidasyon Gliseraldehit-3-fosfatdehidrogenaz

GLİKOLİZDEENERJİBİLANÇOSUTepkime Harcanan Eldeedilen

1 Hekzokinaz 1ATP -2 Fosfoheksozizomeraz - -3 Fosfofruktokinaz(PFK) 1ATP -4 Aldolaz - -5 Fosfotriozizomeraz - -6 Gliseraldehit-3-fosfatdehidrogenaz 2Pi,2NAD+ 2NADH7 Fosfogliseratkinaz 2ADP 2ATP8 Fosfoglukomutaz - -9 Enolaz - -10 Piruvatkinaz 2ADP 2ATP

NetSonuç 2ADP,2Pi2NAD+

2ATP2NADH

GA3PDehidrogenaztepkimesindeoluşanNADH’ınoksideolabilmesiiçincanlılardaçeşitliyollarkullanılır.

PİRUVATINDÖNÜŞÜMYOLLARI

LDHPiruvat+NADH+H+↔Laktat+NAD+

PiruvatdekarboksilazPiruvat→Asetaldehit+CO2AlkoldehidrogenazAsetaldehit+NADH+H+↔Etanol+NAD+

A)  Anaerobikkoşullarda 1.LakNkasitoluşumu

2. Etanololuşumu

B) AerobikkoşullardaNADHüzerindekielektronlar,gliserofosfatyadamalat-aspartatmekikleriaracılığıylamitokondriyeaktarılırveNAD+yenidenkazanılır.