Glikoliza

Różne szlaki oddychania

komórkowego

1.Energia zawarta w pożywieniu to

energia w formie

dostępnej

dla organizmu człowieka.

2. Energia w formie dostępnej dla organizmu to energia
wiązań chemicznych (czyli

elektronów

) zredukowanych

związków węgla.

3. Energia ta jest uwalniana w procesach utleniania
związków węgla czyli

„odbierania elektronów i

przejmowania ich energii”

Podstawowe reguły pozyskiwania energii

przez komórkę

Podstawowe reguły pozyskiwania energii

przez komórkę

4. „Przejęta energia” jest czasowo

magazynowana w postaci wiązań ATP

5.

Utlenianie zredukowanych związków węgla

czyli

oddychanie komórkowe

jest procesem

zachodzącym stopniowo

6.Końcowym etapem procesu oddychania jest

redukcja tlenu w mitochondriach

przez ostatni

kompleks łańcucha oddechowego .

Kluczowe etapy utleniania (oddychania)

komórkowego

To wielostopniowy proces redoks (wodór jest przenoszony z

glukozy na tlen) energia potencjalna elektronów =

synteza ATP

Etapowe utlenianie glukozy:

1. glikoliza - tworzenie acetylo–koenzymu A - 2 cząsteczki pirogronianu oraz

ATP i NADH

2. tworzenie acetylo-CoA - cząsteczka octanu, który łączy się z koenzymem

A, tworząc acetylo- CoA; uwolniony zostaje - CO

2

i NADH

3. obróbka acetylo – koenzymu A - cykl kwasu cytrynowego - octan z

acetylo-CoA łączy się ze szczawiooctanem, tworząc cytrynian (odtwarzany

jest szczawiooctan, tworzy się C0

2

, ATP oraz NADH i FADH

2

)

4. utlenianie produktów obróbki acetylo – koenzymu A - system

transportu elektronów i chemiosmoza - atomy wodoru (i ich elektrony)

przenoszone są na łańcuch akceptorów elektronów. Wraz z transportem

elektronów z jednego akceptora na drugi, jony wodorowe (protony) są

przepompowywane przez błonę wewnętrzną mitochondrium, tworząc

gradient stężenia protonów.

5. synteza ATP

Reakcje oddychania - typy:

1. dehydrogenacja - uwolnienie atomów wodoru (2

elektronów i 2 protonów) z substratu i przekazanie

ich na koenzym (np. NAD+ lub FAD)

2. dekarboksylacja - uwolnienie dwutlenku węgla
3. reakcje przygotowawcze - przekształcenia

cząsteczek, by mogły ulec powyższym reakcjom



ciąg Embdena-Meyerhofa-Parnasa - 30. XX (Polacy

- Parnas i Baranowski)



glyc = słodki, lysis = rozpuszczanie – GLIKOLIZA -



cząsteczka 6C glukozy ulega rozszczepieniu na

dwie 3C cząsteczki pirogronianu



fosforylacja substratowa - zredukowane

nukleotydy pirydynowe NADH i ATP

Zasady rządzące glikolizą



W wyniku glikolizy glukoza zostaje

częściowo utleniona i powstają: ATP,

pirogronian i NADH



NADH musi być utleniany (regenerowany)

do NAD

+

aby glikoliza mogla zachodzić.



służy temu fermentacja oraz pośrednie

utlenianie przez mitochondria



Pirogronian po opuszczeniu cytoplazmy

(gdzie powstaje) i wejściu do

mitochondrium jest przekształcany do

acetylo – koenzymu A.

Glikoliza -
przebieg



Proces przekształcenia glukozy do
kwasu pirogronowego



Proces egzotermiczny dostarczający
energii dla komórki w postaci ATP



ZACHODZI W CYTOPLAZMIE

Wejście do glikolizy: Fosforylacja
heksoz:



laktoza z uwolnieniem galaktozy (reakcja katalizowana

przez laktazę = alfa-glukozydazę)



sacharoza z uwolnieniem fruktozy (enzym: sacharaza)



galaktoza przemieniana w galaktozo-1-P (galaktokinaza),

a następnie w glukozo-6-fo sforan (fosfoglukomutaza)



mannoza zamieniana w mannozo-6-fosforan

(mannokinaza), a następnie w rruktozo-6-fosforan

(izomeraza mannozofosforanowa)



fruktoza do fruktozo-1-fosforanu (fruktokinaza) i do

hydroksyacetonu (aldolaza fruktozo-1-fosforanu)

Reakcje
glikogenu:



glikogen najpierw do maltodekstryny i

maltozy (amylaza), a następnie do

glukozy przez alfa-glukozydazę

(glukoamylazę)



glikogen w połączeniu z resztą

fosforanową (fosforylaza glikogenowa) do

glukozo-1 -fosforanu



pożywienie cechuje różna zawartość

względem glukozy i cukrowców

Glikoliza – faza I



Etap 1



Fosforylacja glukozy

Enzymem katalizującym tę reakcje jest

heksokinaza glukozowa

O

OH

OH

OH

OH

CH

2

OH

O

OH

OH

OH

OH

CH

2

OPO

3

2-

ATP

+

+

ADP + H

+

GLUKOZA

GLUKOZO-6-FOSFORAN

Glikoliza – faza I



Etap 2



Izomeryzacja

Enzymem katalizującym tę reakcję jest

izomeraza glukozofosforanowa

O

OH

OH

OH

OH

CH

2

OPO

3

2-

GLUKOZO-6-FOSFORAN

FRUKTOZO-6-FOSFORAN

O

CH

2

OH

OH

OH

OH

CH

2

OPO

3

2-

Glikoliza – faza I



Etap 3



Fosforylacja fruktozy

Enzymem katalizującym tę reakcje jest

fosfofruktokinaza

O

CH

2

OH

OH

OH

OH

CH

2

OPO

3

2-

O

CH

2

OPO

3

2-

OH

OH

OH

CH

2

OPO

3

2-

+ ATP

+ ADP + H

+

FRUKTOZO-6-FOSFORAN

FRUKTOZO-1,6-

DIFOSFORAN

Glikoliza – faza II



Etap 1



Rozszczepienie fruktozo-1,6-difosforanu na
aldehyd 3-fosfoglicerynowy i
fosfodihydroksyaceton

Enzymem katalizującym tę reakcje jest

aldaza

CH

2

OPO

3

2-

C

O

C

HO

C

OH

C

OH

CH

2

OPO

3

2-

H

H

H

CH

2

OPO

3

2-

C

O

C

HO

H

H

H

C

C

O

H

OH

CH

2

OPO

3

2-

+

Glikoliza – faza II



Etap 2



Izomeryzacja fosfodihydroksyacetonu do
aldehydu 3-fosfoglicerynowego

Enzymem katalizującym tę reakcje jest

izomeraza triozofosforanowa

H

C

C

O

H

OH

CH

2

OPO

3

2-

CH

2

OPO

3

2-

C

O

C

HO

H

H

Glikoliza – faza II



Etap 3



Utlenianie aldehydu 3-fosfoglicerynowego
do 1,3-difosfoglicerynianu

Enzymem katalizującym tę reakcje jest

dyhydrogenaza aldehydu
fosfoglicerynowego

H

C

C

O

H

OH

CH

2

OPO

3

2-

C

C

OPO

3

2-

O

OH

H

CH

2

OPO

3

2-

+ NAD

+

+ P

i

+ NADH +

H

+

Glikoliza – faza II



Etap 4

Defosforylacja 1,3-fosfoglicerynianu do 3-

fosfoglicerynianu

C

C

OPO

3

2-

O

OH

H

CH

2

OPO

3

2-

C

C

O

-

O

OH

H

CH

2

OPO

3

2-

+ ADP

+ ATP

Enzymem katalizującym tę reakcje jest

kinaza fosfoglicerynianowa

Glikoliza – faza III



Etap 1

Przegrupowanie wewnątrzcząsteczkowe 3-

fosfoglicerynianu do 2-fosfoglicerynianu

C

C

O

-

O

OH

H

CH

2

OPO

3

2-

C

C

O

-

O

OPO

3

2-

H

CH

2

OH

Enzymem katalizującym jest

fosfogliceromutaza

Glikoliza – faza III



Etap 2

Dehydratacja 2-fosfoglicerynianu do

fosfoenolopirogronianu

C

C

O

-

O

OPO

3

2-

H

CH

2

OH

C

C

O

-

O

OPO

3

2-

H

CH

2

+ H

2

O

Enzymem katalizującym jest

enolaza

Glikoliza – faza III



Etap 3



Tworzenie pirogronianu

C

C

O

-

O

OPO

3

2-

H

CH

2

C

C

O

-

O

O

H

CH

3

+ ADP + H

+

+ ATP

Enzymem katalizującym jest

kinaza pirogronianowa

Regulacja
glikolizy

ENZYM

AKTYWATOR

INHIBITOR

HEKSOKINAZA

niedomiar produktu nadmiar produktu

reakcji: glukozo-6-

fosforanu

FOSFOFRUKTOKINAZA

(Enzym

ALLOSTERYCZNY)

1.

AMP

2.

fruktozo-2,6-

bifosforan

1.

nadmiar ATP

2.

cytrynian

KINAZA

PIROGRONIANOWA

1.

AMP

2.

ADP

• jony potasu i

magnezu

1.

ATP

2.

acetylo-CoA

3.

cytrynian

4.

jony wapnia

Fermentacja:

Niektóre szlaki przemian
glukozy



Węglowodany lub inne związki energotwórcze

ulegają utlenieniu w warunkach beztlenowych



Przebieg: pirogronian - produkt fermentacji



Równoważniki redukcyjne: - l NADH

RODZAJE:



f. alkoholowa - etanolowa (drożdży, niektóre

grzyby i bakterie); dekarboksylaza

pirogronianowa

i dehydrogenaza alkoholowa



f. kwasu mlekowego - u bakterii, w mięśniach

(dehydrogenaza mleczanowa)



f. octanowa

Glikoliza – podsumowanie



Glikoliza jest tylko
jednym z niewielu
procesów
dostarczających
energię do komórki



Ogólny bilans

C

6

H

12

O

6

+ 2 NAD

+

+ 2 ADP 2 C

3

H

3

O

3

+ 2 NADH + 2 H

+

+ 2 H

2

O + 2

ATP