Uzyskiwanie energii w

procesach metabolicznych

Glikoliza

Figure 12.4: Oxidative metabolism.

 

                                                        

 

                                                              

Glikoliza

Z grec. glyk – słodki; lysis – rozpuszczanie

Glikoliza jest łańcuchem reakcji przekształcających glukozę
w pirogronian z jednoczesnym wytworzeniem stosunkowo
małych ilości ATP

• warunki tlenowe
glikoliza etapem wstępnym cyklu kwasu cytrynowego i
łańcucha transportu elektronów; pirogronian przedostaje się
do mitochondriów, gdzie ulega całkowitemu utlenieniu do
CO

2

i H

2

O

• warunki beztlenowe
pirogronian przekształcany w mleczan

Niektóre szlaki przekształceń glukozy

Jednostki trójwęglowe są pochodnymi dihydroksyacetonu, aldehydu
glicerynowego, glicerynianu lub pirogronianu.

Aldehyd 3-fosfoglicerynowy

Aldehyd 3-fosfoglicerynowy

Pirogronian może być przekształcany w etanol, mleczan lub
acetylokoenzym A

Regeneracja NAD przez redukcję pirogronianu do mleczanu lub etanolu
podtrzymuje stale przebiegającą reakcję glikolizy, gdy zachodzi ona
w warunkach beztlenowych

Wejście fruktozy do glikolizy

Wejście galaktozy do glikolizy

REGULACJA PROCESU GLIKOLIZY

W szlakach metabolicznych zasadniczo nieodwracalne

reakcje są potencjalnymi miejscami kontroli tych

szlaków

• W procesie glikolizy reakcje katalizowane przez:

• heksokinazę
• fosfofruktokinazę
• kinazę pirogronianową

• są właściwie nieodwracalne

HEKSOKINAZA

FOSFOFRUKTOKINAZA

KINAZA PIROGRONIANOWA

Fosfofruktokinaza jest enzymem kluczowym w

kontrolowaniu procesu glikolizy

• Szlak glikolityczny służy

wytwarzaniu ATP kosztem
degradacji glukozy i dostarczaniu
szkieletów węglowych do
rozmaitych biosyntez

• Najważniejszym miejscem kontroli

glikolizy jest fosfofruktokinaza,
enzym hamowany przez wysoki
poziom ATP który zmniejsza
powinowactwo enzymu fruktozo-6-
fosforanu

• Duże stężenie ATP zmienia kształt

krzywej wiązania fruktozo-6-
fosforanu. Ten allosteryczny efekt
jest wywoływany przez wiązanie się
ATP do specyficznego miejsca
regulatorowego, oddalonego od
miejsca katalitycznego

• Hamujące działanie ATP jest

znoszone przez AMP

KONTROLA SYNTEZY I ROZKŁADU FRUKTOZO-2,6-

BISFOSFORANU

KONTROLA AKTYWNOŚCI KATALITYCZNEJ KINAZY PIROGRONIANOWEJ

CYKL KWASU CYTRYNOWEGO

CYKL KWASÓW TRÓJKARBOKSYLOWYCH
CYKL KREBSA

Cykl kwasu cytrynowego jest końcowym, wspólnym

szlakiem utleniania substratów energetycznych –
aminokwasów, kwasów tłuszczowych i węglowodanów.

• Dehydrogenaza pirogronianowa łączy glikolizę z cyklem

Krebsa

• Cykl kwasu cytrynowego utlenia jednostki dwuwęglowe
• Zarówno wejście do cyklu kwasu cytrynowego jak i jego

przebieg podlega kontroli

• Cykl kwasu cytrynowego jest źródłem prekursorów

potrzebnych do biosyntez

Dehydrogenaza pirogronianowa łączy glikolizę z CKT

Pomostem łączącym glikolizę z CKT jest
zachodząca w matriks mitochondriów oksydacyjna
dekarboksylacja pirogronianu:

Pirogronian + CoA + NAD → acetylo-CoA + CO2 +
NADH

Ta nieodwracalna reakcja katalizowana jest przez
kompleks dehydrogenazy pirogronianowej

SYNTEZA ACETYLO-CoA Z PIROGRONIANU WYMAGA

TRZECH ENZYMÓW I PIĘCIU KOENZYMÓW

SYNTEZA ACETYLO-CoA

•

Koenzymy to: pirofosforan tiaminy (TPP), kwas liponowy
i FAD

(kofaktory katalityczne)

•

CoA i NAD są

kofaktorami stechiometrycznych reakcji

•

Przekształcanie pirogronianu w acetylo-CoA zachodzi w
trzech etapach:

•

Dekarboksylacji

•

Utleniania

•

Przeniesienia powstałej w ich wyniku grupy acetylowej
do CoA

Budowa PDH

Budowa PDH

Szczawiooctan kondensuje z acetylo-CoA tworząc cytrynian

Reakcję tę katalizuje syntaza cytrynianowa

Szczawiooctan najpierw kondensuje z acetylo-CoA tworząc cytrynylo-CoA,
który następnie jest hydrolizowany do cytrynianu i CoA

Cytrynian jest izomeryzowany do izocytrynianu
Izomeryzacja cytrynianu dokonuje się w dwóch etapach:
odwodnienia i uwodnienia

Izocytrynian jest utleniany i dekarboksylowany do α-
ketoglutaranu

Oksydacyjną dekarboksylację katalizuje dehydrogenaza
izocytrynianowa

Oksydacyjna dekarboksylacja α-ketoglutaranu

prowadzi do powstania bursztynylokoenzymu

A

• Druga reakcja oksydacyjnej dekarboksylacji:

α-ketoglutaran + NAD + CoA →bursztynylo-CoA + CO

2

+

NADH

Reakcja katalizowana jest przez kompleks

dehydrogenazy

α-ketoglutaranowej

Kosztem bursztynylokoenzymu A

powstaje wysokoenergetyczne wiązanie

fosforanowe

• Bursztynylo-CoA + Pi + GDP → bursztynian + GTP +

CoA

• Reakcja katalizowana jest przez syntetazę

bursztynylo-CoA

Regeneracja szczawiooctanu przez utlenianie bursztynianu

Reakcje katalizują: dehydrogenaza bursztynianowa, fumaraza i
dehydrogenaza jabłczanowa