Pirogronian

Szczawiooctan

Fosfoenolopirogronian

Fruktozo-1,6-difosforan

Glukozo-6-fosforan

Glukoza

NADPH+H

+

NADP

+

Jabłczan

Aminokwasy (alanina, seryna)

Glicerol

Mleczan

CO

2

CO

2

NAD

+

NADH+H

+

ATP

ADP

Bursztynian

α-Ketoglutaran

P

i

COO

-

C=O

CH

2

COO

-

szczawiooctan

ATP

ADP + P

i

COO

-

C=O

CH

3

pirogronian

+ CO

2

karboksylaza

pirogronianowa

COO

-

C=O

CH

2

COO

-

szczawiooctan

COO

-

C-O~P

CH

2

GTP

GDP

karboksykinaza

fosfoenolopirogroni

anowa

fosfoenolopirogronian

+ CO

2

Reakcje właściwe dla glukoneogenezy

Reakcje katalizowane przez enzymy

działające wyłącznie w glukoneogenezie:

Pirogronian + CO

2

+ ATP + H

2

O → szczawiooctan + ADP+

P

i

+ H

+

Szczawiooctan + GTP → fosfoenolopirogronian + GTP +

CO

2

Fruktozo-1,6-difosforan + H

2

O → fruktozo-6-fosforan + P

i

Glukozo-6-fosforan + H

2

O → glukoza + P

i

1

2

3

karboksykinaza
fosfoenolopirogronian
owa

1,3-difosfoglicerynian

3-fosfoglicerynian

2-fosfoglicerynian

fosfoenolopirogronian

pirogronian

kinaza

fosfoglicerynia

nowa

fosfogliceromutaza

enolaza

ADP

ATP

ATP

ADP

szczawiooctan

karboksylaza pirogronianowa

GDP + CO

2

ADP + Pi

GTP

ATP + CO

2

kinaza

pirogronianow

a

ADP

ATP

1

Glukoneogeneza a glikoliza

Glukozo-6-fosforan

fruktozo-6-fosforan

izomeraza glukozofosforanowa

fruktozo-1,6-difosforan

fruktozo-1,6-difosfataza

P

i

fosfofruktokinaza

ATP

ADP

aldolaza

aldehyd

3-

fosfogliceryno

wy

fosfodihydroksyaceton

izomeraza triozofosforanowa

1,3-difosfoglicerynian

dehydrogenaza

aldehydu

3-

fosfoglicerynowego

NADH + H

+

NAD

+

+ Pi

2

Glukoneogeneza a glikoliza c.d.

Glukoneogeneza a glikoliza c.d.

glukoza

glukozo-6-fosforan

glukozo-6-fosfataza

heksokinaza

ADP

ATP

P

i

3

Nieodwracalne reakcje glikolizy:

glukoza

fosforylacja

glukozo-6-fosforan

fruktozo-6-fosforan

fosforylacja

fruktozo-1,6-

difosforan

fosfoenolopirogronian + ADP

pirogronian +ATP

1.

Regulacja

fruktozo-1,6-difosfatazy

i

fosfofruktokinazy.

2. Regulacja:

•

kinazy pirogronianowej

,

• karboksylazy pirogronianowej,

•

karboksykinazy

fosfoenolopirogronianowej.

Regulacja glukoneogenezy

Aktywacja przez:

• cytrynian

Inhibicja przez:

• fruktozo-2,6-difosforan

• AMP

Fruktozo-1,6-difosfataza

główny enzym kontrolujący szybkość

glukoneogenezy

Fruktozo-1,6-difosforan

Fruktozo-6-fosforan

H

2

O

P

i

Karboksylaza pirogronianowa

enzym regulujący szybkość

glukoneogenezy

Aktywacja przez:

• acetylo-CoA

• ATP

Inhibicja przez:

• ADP

ADP + P

i

pirogronian

ATP

szczawiooctan

CYKL CORICH

KREW

WĄTROBA

MIĘŚNIE

glukoza

pirogronian

glukoza

pirogronian

mleczan

mleczan

dehydrogenaz

a

mleczanowa

glukoneogeneza

glikoliza

NAD+

NADH + H+

NADH + H+

NAD+

dehydrogenaz

a

mleczanowa

Karboksylaza pirogronianowa -1 ATP (x2)

= 2ATP

Karboksykinaza fosfoenolopirogronianu -1 GTP

(x2) = 2ATP

Kinaza fosfoglicerynianowa -1 ATP (x2)

= 2ATP

SUMA

= 6 ATP

Zapotrzebowanie

energetyczne

SZLAK PENTOZOFOSFORANOWY

1. Faza oksydacyjna powstaje:

• NADPH + H

+

2. Faza nieoksydacyjna powstają:

• pentozy
• cukry o 3, 4 i 7 atomach węgla.

Reakcja sumaryczna:

6C

6

H

12

O

6

+12NADP

+

+6H

2

O→6CO

2

+ 6Rybulozo5-P

+12NADPH+H

+

lokalizacja

lokalizacja

komórkowa:

komórkowa:

cytoplazma

cytoplazma

rola:

rola:

dostarcza

dostarcza

NADPH+H

NADPH+H

+

+

oraz rybozo-5-

oraz rybozo-5-

fosforanu

fosforanu

ROLA:
synteza glukozy z prekursorów
niewęglowodanowych

LOKALIZACJA KOMÓRKOWA:
cytoplazma i mitochondria

LOKALIZACJA TKANKOWA:
wątroba, nerki

GLUKONEOGENEZA

Glukozo-6-fosforan

6-fosfoglukonolakton

6-fosfoglukonian

3-ketoglukono-6-fosforan

Rybulozo-5-fosforan

NADP

+

NADPH+H

+

1

3

2

H

2

O

NADP

+

NADPH+H

+

CO

2

3

1
2

3

FAZA OKSYDACYJNA SZLAKU

PENTOZOFOSFORANOWEGO

Reakcje fazy oksydacyjnej

Substraty

Produkty

Enzym

Opis

glukozo-6-

fosforan

+

NADP

+

6-

fosfoglukonolakt

on

+

NADPH + H

+

dehydrogenaza

glukozo-6-

fosforanowa

Utlenianie

Grupa

hydroksylowa przy

węglu 1 zostaje

przekształcona w

grupę

ketonową,

jednocześnie

powstaje NADPH.

6-

fosfoglukonolakt

on

+

H

2

O

6-fosfoglukonian

+

H

+

glukonolaktonaz

a

Hydroliza

Dehydratacja

6-

fosfoglukonoakton

u

do

6-

fosfoglukonianu.

6-fosfoglukonian

+

NADP

+

rybulozo-5

fosforan

+

NADPH + H

+

+

CO

2

dehydrogenaza

6-

fosfoglukoniano

wa

Oksydacyjna

dekarboksylacja

Przyjmując

elektron

NADP

+

przekształca sie w

następną

cząsteczkę

NADPH.

Jednocześnie 6-cio

węglowy łańcuch

zostaje

skrócony

do

5-cio

węglowego.

1

2

3

1

dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowa

glukozo-6-fosforan

H-

C-OH

H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C
CH

2

OPO

3

2-

O

NADP

+

NADPH+H

+

6-fosfoglukonolakton

C=O

H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C
CH

2

OPO

3

2-

O

1

FAZA OKSYDACYJNA SZLAKU

PENTOZOFOSFORANOWEGO -cd

2

glukonolaktonaza

C=O

H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH

2

OPO

3

2-

O

-

H

2

O

H

+

6-fosfoglukonolakton

6-fosfoglukonian

C=O

H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C
CH

2

OPO

3

2-

O

2

FAZA OKSYDACYJNA SZLAKU

PENTOZOFOSFORANOWEGO -cd

3

dehydrogenaza 6-fosfoglukonianowa

C=O

H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH

2

OPO

3

2-

O

-

H

2

C-OH

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

CH

2

OPO

3

2-

6-fosfoglukonian

rybulozo-5-fosforan

+

CO

2

NADP

+

NADPH+H

+

3

FAZA OKSYDACYJNA SZLAKU

PENTOZOFOSFORANOWEGO -cd

FAZA NIEOKSYDACYJNA

SZLAKU

PENTOZOFOSFORANOWEGO

Auto

r

Andrzej Małkowski

Substraty

Produkty

Enzym

rybulozo-5-fosforan

rybozo-5-fosforan

izomeraza

pentozofosforan

owa

rybulozo-5-fosforan

ksylulozo-5-fosforan

epimeraza

pentozofosforan

owa

ksylulozo-5-fosforan

+

rybozo-5-fosforan

aldehyd 3-

fosfoglicerynowy

+

sedoheptulozo-7-

fosforan

transketolaza

sedoheptulozo-7-

fosforan

+

aldehyd 3-

fosfoglicerynowy

erytrozo-4-fosforan

+

fruktozo-6-fosforan

transaldolaza

ksylulozo-5-fosforan

+

erytrozo-4-fosforan

aldehyd 3-

fosfoglicerynowy

+

fruktozo-6-fosforan

transketolaza

Reakcje fazy nieoksydacyjnej

zapotrzebowanie na NADPH

zapotrzebowanie na rybozo-5-fosforanu

fruktozo-6-fosforan aldehyd 3-fosfoglicerynowy

aldehyd 3-fosfoglicerynowy rybozo-5-fosforan

rybozo-5-fosforan aldehyd 3-fosfoglicerynowy

transketolaza

aldehyd 3-fosfoglicerynowy fruktozo-6-fosforan

transaldolaza

transketolaza

transaldolaza

REGULACJA CYKLU

PENTOZOFOSFORANOWEGO

ZNACZENIE

CYKLU PENTOZOFOSFORANÓW

1.Pentozy

są wykorzystywane do syntezy

nukleotydów i związków pochodnych.

2. Erytrozo-4-P (+kwas pirogronowy) służy do

syntezy aminokwasów aromatycznych.

3. W organizmach niezdolnych do fotosyntezy

jest źródłem NADPH + H

+

.

4. Rybulozo-5-P może stanowić substrat do

asymilacji CO

2

w cyklu Calvina.

• Cykl glioksylanowy (cykl glioksalowy) to cykl przemian

metabolicznych nazywanych również modyfikacją cyklu

Krebsa. Proces ten zachodzi u wielu drobnoustrojów, w

bakteriach tlenowych, glonach, grzybach i w kiełkujących

nasionach roślin oleistych. U roślin jest on zlokalizowany

w

specjalnych

organellach

komórkowych

zwanych

glioksysomami. Nieprzypadkowo, przebiega w nich również

proces beta-oksydacji (rozbijania) kwasów tłuszczowych,

gdyż ostateczny produkt tego procesu - acetylokoenzym A,

jest jednocześnie substratem cyklu glioksylanowego. Cykl

ten składa się z sześciu etapów, katalizowanych przez pięć

odrębnych enzymów (dwa etapy katalizuje ten sam enzym).

Zarówno dla cyklu glioksylanowego jak i dla cyklu Krebsa

proces kondensacji aktywnego octanu z szczawiooctanem

oraz początkowe metabolity są wspólne.

• Rolą tego cyklu (w nasionach roślin oleistych) jest

przemiana tłuszczów w cukry. Znaczna część tłuszczów

ulega najpierw przemianom w cukry i w tej postaci jest

transportowana z części zapasowych nasion do rosnącego

kiełka.

Proces

ten

nie

zachodzi

w

organizmach

zwierzęcych (cukry powstają w wyniku resyntezy glukozy z

kwasu mlekowego, aminokwasów i glicerolu, reakcje te

służą do utrzymywania stałego poziomu cukru - glukozy w

czasie głodu).

Cykl

glioksylanowy

Modyfikacja cyklu Krebsa

COO

-

HO-C-H
H-C-COO

-

CH

2

COO

-

COO

-

CH

2

CH

2

COO

-

izocytrynian

bursztynian

liaza

izocytrynian

owa

+

-

OOC-C-H

O

glioksylan

Modyfikacja cyklu Krebsa

cd.

-

OOC-C-H +

O

glioksylan acetylo-SCoA

COO

-

CH

2

H-C-OH
COO

-

jabłczan

syntaza

jabłczano

wa

H

3

C-C~S-CoA

O

Cykl glioksylanowy - przemiany bursztynianu

cytrynian

glioksylan

jabłczan

izocytrynian

szczawiooctan

bursztynian

NADH+H

+

NAD

+

fumaran

jabłczan

szczawiooctan

fosfoenolopirogronian + CO

2

glukoneogeneza

cukry

H

2

O

O

2

acetylo-CoA

O

2

H

2

O

ITP

c

yt

o

zo

l

m

it

o

c

h

o

n

d

ri

u

m

glioksysom

acetylo-CoA

kwasy

tłuszczowe

Liaza izocytrynianowa

hamowanie przez fosfoenolopirogronian

Syntetaza jabłczanowa

aktywacja przez wzrost acetylo-CoA

REGULACJA CYKLU GLIOKSYLANOWEGO

Alternatywne szlaki metabolizmu glukozy

Glukoneogeneza

Cykl glioksylanowy

Pirogronian

Glukoza

Aminokwasy

Glicerol

Mleczan

Kwasy tłuszczowe

Glukoza