I) Hemoglobina

Mioglobina i hemoglobina są białkami przenoszącymi tlen u kręgowców. Mioglobina służy jako magazyn tlenu i ułatwia jego transport w mięśniach, natomiast hemoglobina jest przenośnikiem tlenu we krwi.
Oba białka zawierają w swojej budowie grupę niebiałkową (prostetyczną) zwaną hemem.
Funkcją hemu w hemoglobinie i mioglobinie jest odwracalne wiązanie tlenu cząsteczkowego, nadaje on im również czerwone zabarwienie.

HEM

Hem jest cyklicznym tetrapirolem. Składa się z 4 pierścieni pirolowych połączonych mostkami a -metinowymi, a w pozycji b znajdują się grupy metylowe, winylowe i propanionowe. 

hemoglobina (tzw. ferrohemoglobina) w której atom żelaza występuje na drugim stopniu utlenienia, jest zdolna do wiązania tlenu! Utlenienie żelaza wiąże się z utratą aktywności biologicznej. Funkcje hemu zależą od jego otoczenia polipeptydowego, gdyż ta sama grupa hemowa występuje w innych białkach gdzie pełni zupełnie odmienną funkcje np. w cytochromach jest ona odpowiedzialna za przenoszenie elektronów w łańcuchach oddechowych, a jej funkcja ich funkcja biologiczna wynika właśnie z utlenienia i redukcji atomu żelaza. Natomiast w katalazach i peroksydazach, katalizuje przemianę nadtlenku wodoru w wodę i tlen

Wiązanie tlenku węgla i rola histydyny dystynalnej

Tlenek wegla jest trucizną ponieważ łącząc się z nieutlenowaną mioglobiną lub hemoglobiną hamuje transport tlenu. Tlenek węgla zawarty w tych dwóch białkach wykazuje o ok. 220 razy większe powinowactwo do tlenku węgla niż do tlenu . Z wyizolowanymi cząsteczkami tlenku węgla hem tworzy kompleksy w których Fe, C i O są ustawione w linii prostej

HEMOGLOBINA

Hemoglobina jest tetramerem czyli składa się z czterech łańcuchów peptydowych, z których każdy zawiera jedną grupę hemową czyli jedno miejsce wiązania tlenu (jedna cząsteczka hemoglobiny wiąże 4 cząsteczki tlenu).

Istnieją różne typy hemoglobin -np.

-hemoglobina A, która występuje u ludzi dorosłych składa się z dwóch łańcuchów a (posiada on 141 reszt aminokwasowych) i b (146 reszt aminokwasowych) -różnią się one między sobą strukturą pierwszorzędową.

-hemoglobina A2 ( ok. 2% składu całej hemoglobiny) -różni się tym, że zamiast łańcuchów b posiada łańcuchy. Zarodek i płód mają inną hemoglobinę.

-Hemoglobina F (podstawowa hemoglobina podczas ostatnich 6 miesięcy życia płodowego) ,ma strukturę: a₂g₂.

Kształt cząsteczki hemoglobiny zbliżony jest do kuli -cztery łańcuchy upakowane są w formę czworościanu -grupy hemowe są usytuowane pojedyńczo w każdej podjednostce, w zagłębieniach na ich powierzchni. Cztery miejsca wiązania tlenu są znacznie od siebie oddalone.

Każdy z łańcuchów hemoglobiny również zawiera osiem helikalnych łańcuchów, których struktura pokrywa się ze strukturą odcinków występujących w cząsteczce mioglobiny.

Oddziaływania allosteryczne

W przypadku obu białek występuje ten sam wzorzec struktury -jednak forma tetrameru powoduje, że hemoglobina ma nowe właściwości! Te nowe cechy to oddziaływania allosteryczne -czyli oddziaływania między przestrzenie oddalonymi miejscami w tej samej cząsteczce. 

hemoglobina jako jego przenośnik.

w przypadku hemoglobiny Krew opuszczająca płuca gdzie panuje duże stężenie tlenu jest nim w dużym stopniu nasycona (krew utlenowana), natomiast w miarę zmniejszania się stężenia tlenu zmniejsza się też wysycenie hemoglobiny tlenem -przy 40 mmHg wysycenie hemoglobiny tlenem jest małe (oddawanie tlenu-hemoglobina nieutlenowana). Widzimy zatem, że hemoglobina odpowiedzialna jest za jego transport.

Kooperatywne wiązanie atomów tlenu

Tetrametryczna budowa hemoglobiny pozwala na większą wydajność dostarczania tlenu niż gdybyśmy mieli do czynienia z pojedynczym, niezależnym łańcuchem-bowiem struktura ta sprawia, że związanie tlenu z jednym hemem umożliwia związanie cząsteczki tlenu z drugim hemem znajdującym się w tej samej cząsteczce i na odwrót, uwolnienie jednej grupy hemowej ułatwia uwalnianie tlenu z pozostałych grup hemowych. Taka zależność nie występuje w przypadku mioglobiny -zatem wiązanie przez nią tlenu jest niekooperatywne.

Transport dwutlenku węgla

W metabolizmie tlenowym na jedną cząsteczkę tlenu przypada około 0,8 cząsteczki utworzonego dwutlenku węgla. Większa część powstałego dwutlenku węgla transportowana jest w postaci wodorowęglanu, który powstaje w erytrocytach w wyniku działania anhydrazy węglanowej. Wiele protonów powstałych w tej reakcji wiąże się z nieutlenowana hemoglobiną co stanowi część efektu Bohra. Pozostały dwutlenek węgla przenoszony jest przez grupy ?-aminowe hemoglobiny, które są zdolne do odwracalnego wiązania dwutlenku węgla w postaci karbaminianu.

Proces wiązania tlenu

W wyniku utlenowania hemoglobiny jej struktura czwartorzędowa ulega zmianie czyli hemoglobina nieutlenowana różni się strukturą od hemoglobiny nieutlenowanej. W utlenowanej hemoglobinie reszty aminokwasów na końcach C wszystkich czterech łańcuchów mają prawie całkowitą swobodę rotacji. W nieutlenowanej hemoglobinie reszty na końcach C są pozbawione tej możliwości gdyż grupy karboksylowe i łąńcuchy boczne aminokwasów na końcach C tworzą wiązania jonowe, które krępują tetrametr-stąd cząsteczka nieutlenowanej hemoglobiny jest bardziej napięta i skrępowana niż hemoglobiny utlenowanej i zwana jest ona formą T (taut, tense-napięta), natomiast struktura utlenowanej hemoglobiny -formą R (relaxed-rozluźniona).
Forma T jest stabilizowana przez:

-tworzone wiązania jonowe przez reszty aminokwasowe na końcach C

-wiązania jonowe tworzone w wyniku wiązania dwutlenku węgla w formie karbinianu

-wiązania poprzeczne powstałe w wyniku wiązania BPG
Forma ta wykazuje mniejsze powinowactwo do tlenu!!!

II) Cykl mocznikowy

Cykl mocznikowy

a)Cykl mocznikowy (ornitynowy, mocznikowy cykl Krebsa) – cykl metaboliczny trzech aminokwasów: ornityny, cytruliny i argininy prowadzący do powstania mocznika.

Mocznik tworzy się z amoniaku i dwutlenku węgla oraz asparaginianu w reakcjach cyklu mocznikowego. Grupy aminowe mocznika pochodzą z asparaginianu. Wszystkie reakcje cyklu mocznikowego zachodzą w wątrobie, przy czym synteza karbamoilofosforanu i cytruliny odbywa się w mitochondrium a synteza arginylobursztynianu i uwalnianie mocznika odbywa się w cytozolu.

Bilans energetyczny syntezy mocznika: proces kosztowny energetycznie, ponieważ wytworzenie jednej cząsteczki mocznika wymaga wkładu energetycznego 3 moli ATP: 2 mole do syntezy karbamoilofosforanu (2 cząsteczki ATP przekształcają się do 2 cząsteczek ADP) i mol do syntezy arginilobursztynianu (ATP przekształca się w AMP). Cykl jest niezbędny w celu usuwania toksycznego amoniaku.

Endogenny dwutlenek węgla zużywany do syntezy karbamoilofosforanu pochodzi głównie z cyklu pentozofosforanowego lub innych reakcji dekarboksylacji.

Cykl mocznikowy może łączyć się z cyklem Krebsa poprzez fumaran, który powstaje przy przekształceniu arginylobursztynianu do argininy.

1) Rozpoczyna się on od połączenia wolnych jonów NH₄⁺ i HCO₃^- w wyniku, czego powstajekarbamoilofosforan.

2) Grupa karbamoilowa karbamoilofosforanu, ze względu na obecność wiązania bezwodnikowego, charakteryzuje się wysokim potencjałem przenoszenia. W reakcji katalizowanej przez karbamoilotransferazę ornitynową jest ona przenoszona na ornitynę, co prowadzi do powstaniacytruliny

3) Cytrulina jest transportowana do cytoplazmy, gdzie ulega kondensacji z asparaginianem, który jest donorem drugiej grupy aminowej włączanej do mocznika.

4) Liaza argininobursztynianowa rozszczepia cząsteczkę argininobursztynianu do argininy i fumaranu. W ten sposób łańcuch węglowy asparaginianu zostaje zachowany w postaci fumaranu.

5) Ostatecznie argininę hydrolizuje arginaza w wyniku, czego powstaje mocznik i ornityna. Ornityna jest następnie transportowana z powrotem do mitochondrium gdzie rozpoczyna się kolejny cykl. Mocznik powstały w wyniku

*Przebieg cyklu:

Cykl przebiega w mitochondriach (gdzie sprzężony jest z cyklem Krebsa przez łańcuch oddechowy i ATP oraz fumaran i asparaginian) i cytoplazmie komórek wątroby (hepatocytów) i wymaga dostarczenia energii w postaci 3 cząsteczek ATP (2 cząsteczki do syntezy karbamoilofosforanu, 1 do syntezy argininobursztynianu), a jego głównym produktem końcowym jest mocznik. Ogólnie sumarycznie cykl można zapisać jako:

NH₃ + CO₂ + asparaginian + 2H₂O + 3ATP → mocznik + fumaran + 2ADP + 2P_i + AMP + PP_i

Do cyklu wprowadzany jest karbamoilofosforan powstały z amoniaku i dwutlenku węgla. Karbamoilotransferaza ornitynowa  katalizuje reakcje przeniesienia grupy karbamoilowej z karbamoilofosforanu na ornitynę w wyniku czego powstaje cytrulina. Syntetaza argininobursztynianowa katalizuje reakcje powstania argininobursztynianu. Liaza argininobursztynianowa katalizuje reakcje powstania argininy i fumaranu. Arginaza katalizuje reakcje powstania ornityny i mocznika

Dalszy transport azotu:

Mocznik z krwią wędruje do nerek, gdzie jest filtrowany i wydalany. Tak więc nadmiar azotu z aminokwasów jest usuwany przez cykl ornitynowy. Inaczej przedstawia się rozkład nadwyżki zasad azotowych. W komórkach człowieka puryny przekształcane są w kwas moczowy, pirymidyny natomiast są rozkładane do mniejszych cząsteczek, które następnie są włączane do szlaków podstawowych.

III. Cholesterol

Cholesterol – organiczny związek chemiczny, lipid z grupy steroidów zaliczany także do alkoholi. Jego pochodne występują w błonie każdej komórki zwierzęcej, działając na nią stabilizująco i decydując o wielu jej własnościach. Jest także prekursorem licznych ważnych steroidów takich jak kwasy żółciowe czy hormony steroidowe.

Potocznie cholesterolem nazywa się obecne w osoczu krwi pokrewne substancje lipidowe – lipoproteiny, w skład których między innymi wchodzi też cholesterol.

Cholesterol jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania organizmu i pochodzi zarówno ze źródeł pokarmowych jak i biosyntezy de novo.

Stanowi on substrat do syntezy wielu ważnych biologicznie czynnych cząsteczek:

• hormony płciowe,

• witamina D3 i jej metabolity,

• kwasy żółciowe.

W organizmie człowieka cholesterol występuje w tkankach i w osoczu krwi z grupą 3β-hydroksylową wolną lub zestryfikowaną długołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi. Ogólna ilość cholesterolu w organizmie przeciętnego człowieka jest oceniana na ok. 140 g

Witamina D

Rola w organizmie: witamina D pełni istotną funkcję w regulowaniu przemiany wapnia i fosforu (wzmaga ich wchłanianie z jelit, oraz hamuje ilość wapnia wydalanego z organizmu) oraz przy tworzeniu kości. Pośrednio wpływa na prawidłowe przewodzenie nerwowe oraz prawidłową pracę serca.

Źródło witaminy:

syntetyzowana jest przez organizm pod wpływem światła słonecznego, oprócz tego występuje w: mleku i jego przetworach, tranie, sardynkach, makrelach, śledziach, łososiu, tuńczyku, żółtku jaj, wątrobie.

Skutki niedoboru: krzywica, wypadanie zębów, powiększenie stawów kolanowych, kostek i dłoni, osłabienie mięśni.

Pochodne cholesterolu

Pochodne cholesterolu budują każdą komórkę w naszym ciele, a szczególnie tkankę nerwową i wątrobę. Związek ten jest niezbędny dla prawidłowego funkcjonowania organizmu, bierze udział w wielu procesach biochemicznych. Przede wszystkim umożliwia syntezę witaminy D w naszym organizmie i jest konieczny do budowy hormonów sterydowych, zwłaszcza płciowych (np.: testosteron, estrogeny i progesteron) oraz kortyzolu, czyli hormonu stresu, dla którego jest prekursorem

I) Transkrypcja i zmiany potranskrypcyjne. 

Transkrypcja – w genetyce proces syntezy RNA na matrycy DNA przez różne polimerazy RNA, czyli przepisywanie informacji zawartej w DNA na RNA.

Matryca jest odczytywana w kierunku 3' → 5', a nowa cząsteczka RNA powstaje w kierunku 5' → 3'. Transkrypcji podlega odcinek DNA od promotora do terminatora. Nazywamy go jednostką transkrypcji.

Podczas transkrypcji polimeraza RNA buduje cząsteczkę RNA łącząc zgodnie z zasadą komplementarności pojedyncze rybonukleotydy według kodu matrycowej nici DNA.

proces	Etap	Ważniejsze enzymy
Replikacja	rozplatanie podwójnej nici DNA (wpierw odwinięcie jej z nukleosomów) — jest nić wiodąca i opóźniona	helikaza, topoizomeraza I i II
	przyłączenie starterów (krótkie odcinki RNA) do opóź­nionej nici DNA co 1000–2000 (100–200) par zasad	prymaza lub polimeraza DNA α
	dodawanie nukleotydów do starterów (kierunek 5´ → 3´ na obu niciach: wiodącej i opóźnionej), sprawdzanie poprawności replikacji i ewentualna korekta błędów	polimeraza DNA III (dimer) lub osobne poli­me­razy DNA ( δ i ε) na każdej z nici
	usunięcie starterów i wypełnienie luk po nich	polimeraza DNA I
	łączenie z sobą odcinków nici opóźnionej	ligaza DNA
	dodanie wielu kopii określonej sekwencji na końcu liniowego DNA (tzn. w telomerze chromosomu)	telomeraza
Przemiany  poreplika­cyjne	metylacja zasad azotowych w specyficznych miejscach (co pozwala m.in. odróżnić własny DNA od obcego)	metylotransferaza
	wytwarzanie odpowiedniej struktury (np. nukleosomy)	?
Transkrypcja	odszukanie sekwencji promotorowej i rozplecenie nici	polimeraza RNA lubpolimerazy RNA I, II i III (oddzielne dla różnych rodzajów RNA) i dodatkowe czynniki białkowe
	odszukanie pozycji startowej w DNA
	przesuwanie się wzdłuż nici DNA, synteza nici RNA
	dotarcie do sekwencji terminatorowej i zakończenie syntezy łańcucha RNA, oddzielenie RNA od DNA
Przemiany potranskryp­cyjne (dojrzewanie RNA)	zabezpieczanie końca 5´ specjalnym nukleotydem^b	guanylilotransferaza
	usuwanie końcowych nukleotydów i cięcie nici RNA	RNazy: endo- i egzonukleazy
	dodanie ok. 250 reszt adenozynowych do końca 3´^c	polimeraza poli(A) (PAP)
	wycinanie intronów i łączenie egzonów (tzw. splicing)	kompleksy białek i snRNA
	modyfikacja zasad lub reszt cukrowych (np. metylacja)	metylotransferaza
	redagowanie RNA: zmiana pojedynczych zasad	deaminazy
Translacja	wiązanie aminokwasów z odpowiednimi tRNA	syntetazy aminoacylo-tRNA
	związanie rybosomu z mRNA (blisko kodonu START) oraz inicjatorowym tRNA (zawiera resztę metioniny)	składniki rybosomu, czyn­niki białkowe IF1–IF3
	przyłączenie kolejnego amino­acylo-­tRNA do rybosomu	różne czynniki białkowe
	dołączenie aminokwasu do powstającego polipeptydu	peptydylotransferaza
	przesunięcie peptydylo-tRNA i mRNA (o 1 kodon)	translokaza
	uwolnienie polipeptydu i mRNA (na kodonie STOP)	m.in. peptydylotransferaza
Przemiany  potrans­lacyjne  (dojrzewanie białka)	tworzenie mostków dwusiarczkowych	różne enzymy
	rozcinanie łańcuchów polipeptydowych	peptydazy
	odcinanie aminokwasów końcowych	amino- i karboksypeptydazy
	odcinanie peptydów sygnałowych	peptydaza sygnałowa
	zwijanie białka do określonej konformacji	chaperony (czaperony)^d
	gliko­zylacja, hydroksylacja, acetylacja, fosforylacja	różne enzymy

II.Hemolobina

III) β-oksydacja (β-oksydacja Knoopa) – szereg reakcji przekształcenia kwasów tłuszczowych w acetylokoenzym A (acetylo-CoA) w przypadku kwasów tłuszczowych o parzystej liczbie węgli oraz acetylo-CoA i propionylo-CoA, gdy liczba atomów węgla jest nieparzysta.

Przebieg

Proces β-oksydacji zachodzi w macierzy mitochondrialnej u eukariotów i w cytozolu u prokariotów. Transport przez błonę wewnętrzną mitochondrium poprzedzony jest aktywacją kwasu tłuszczowego, polegającą na utworzeniu przez niego wiązania tioestrowego z CoA i powstaniem acylo-CoA. Transport cząsteczek acylo-CoA zawierających łańcuchy mające do 10 atomów węgla zachodzi bezpośrednio przez błonę mitochondrialną. Cząsteczki o dłuższych łańcuchach przechodzą przez wewnętrzną błonę mitochondrium po sprzężeniu z cząsteczką karnityny. Bierze w tym udział acylotransferaza karnitynowa I znajdująca się na zewnętrznej powierzchni wewnętrznej błony oraz acylotransferaza karnitynowa II umiejscowiona na wewnętrznej powierzchni błony (od strony matriks).

Reakcje β-oksydacji polegają na takich przemianach by rozczepić "dłuższy" acylo-CoA na acetylo-CoA i acylo-CoA "krótszy", po czym rozpocząć proces od początku, aż do momentu gdy powstają dwie cząteczki acetylo-CoA w przypadku kwasów tłuszczowych o parzystej liczbie węgli lub propionylo-CoA i acetylo-CoA w przypadku kwasów o nieparzystej liczbie węgli. β-oksydacja obejmuje następujące reakcje, zachodzące cyklicznie:

1.Utlenienie (za pomocą dehydrogenazy acylo-CoA) acylo-CoA do trans-Δ2-enoilo-CoA z wytworzeniem FADH2.

2.Uwodnienie trans-Δ2-enoilo-CoA do 3-hydroksyacylo-CoA za pomocą enzymu hydrataza enoilo-CoA.

3.Utlenienie 3-hydroksyacylo-CoA do 3-ketoacylo-CoA za pomocą dehydrogenazy hydroksyacylo-CoA i z wytworzeniem NADH.

4.Tioliza 3-ketoacylo-CoA przez drugą cząsteczkę CoA i wytworzenie acylo-CoA skróconego o dwa atomy węgla oraz acetylo-CoA. Katalizatorem w tej reakcji jest β-ketotiolaza. Cząsteczka acylo-CoA następnie ponownie ulega reakcjom 1-4

Jeśli kwas tłuszczowy miał parzystą liczbę atomów węgla, to pod koniec ostatniego cyklu acylo-CoA ma 4 atomy węgla i jest rozszczepiany na 2 cząsteczki acetylo-CoA. W przypadku kwasów o nieparzystej liczbie węgla, acylo-CoA zawiera 5 atomów węgla i rozszczepia się na trzywęglowy propionylo-CoA oraz dwuwęglowy acetylo-CoA. U kręgowców propionylo-CoA przekształcany jest poprzez metylomalonylo-CoA do bursztynylo-CoA, który może zostać włączony do cyklu kwasów trikarboksylowych Krebsa (w innych organizmach propionylo-CoA może być np. katabolizowany do octanu).

U roślin powstały acetylo-CoA wchodzi w cykl glioksalowy, w wyniku którego zostaje przekształcony w szczawiooctan.

β-oksydacja nienasyconych kwasów tłuszczowych

β-oksydacja nienasyconych kwasów tłuszczowych angażuje dodatkowe enzymy, nieuczestniczące w β-oksydacji nasyconych kwasów tłuszczowych. Jeśli kwas tłuszczowy posiada wiązania podwójne przy nieparzystych atomach węgla, β-oksydacja zachodzi tak samo, jak w przypadku kwasów nasyconych do momentu pojawienia się w trzecim cyklu cis-Δ3-enoilo-CoA. Związek ten zostaje wtedy przekształcony przy udziale izomerazy w trans-Δ2-enoilo-CoA, który ulega dalszym reakcjom. W przypadku kwasów wielonienasyconych, mających wiązania podwójne przy parzystych atomach węgla, na jednym z etapów β-oksydacji powstaje 2,4-dienoilowy związek pośredni, który jest przekształcany przez reduktazę 2,4-dienoilo-CoA w cis-Δ3-enoilo-CoA, który następnie zostaje przekształcony przez izomerazę w formę trans.

Znaczenie

β-oksydacja jest procesem dostarczającym:

1. równoważników redukcyjnych (po cząsteczce FADH2 i NADH na każdy "obrót cyklu") służących w łańcuchu oddechowym wytworzeniu ATP,

2. acetylo-CoA do cyklu Krebsa służącemu wytworzeniu ATP,

3. w wątrobie substratów do syntezy ciał ketonowych, zwłaszcza w przypadku zaburzeń (cukrzyca) gospodarki cukrami (szczawiooctan, metabolit pośredni cyklu Krebsa, powstaje z jednego z intermediantów glikolizy).

I) Glikoliza tlenowa
Glikoliza jest pierwszym etapem oddychania komórkowego, w czasie którego jedna cząsteczka glukozy jest przekształcana w dwie kwasu pirogronowego. Glikoliza stanowi ciąg reakcji biochemicznych zachodzących wcytoplazmie, bez udziału tlenu.
Proces ten podzielony jest na dwa etapy.
I) W pierwszym dochodzi do ufosforylowania glukozy lub innego cukru będącego substratem glikolizy, np. fruktozy, sacharozy, glikogenu, skrobi. Do procesu tego zużywany jest ATP a produktem reakcji jest aldehyd 3-fosfoglicerynowy.

II) W drugim etapie , wyniku reakcji redukcji i utleniania powstaje kwas pirogronowy. W reakcji tej bierze udział dinukleotyd nikotynamidoadeninowy ( NAD+ ) a powstała energia kumulowana jest w cząsteczkach ATP.

Powstający w czasie glikolizy kwas pirogronowy bierze udział w procesach oddychania . Niezbędny jest w tak zwanym cyklu kwasów trikarboksylowych ( cykl Krebsa ). Przemiany te zachodzą w warunkach tlenowych.

*A szeroko rozpisane będzie tak:
• Fosforylacja glukozy (kosztem ATP) – powstaje glukozo-6-fosforan, który zostaje izomeryzowany (przekształcony) do fruktozo-6-fosforanu.
• Fosforylacja fruktozo-6-fosforanu przy udziale ATP do fruktozo-1,6-bifosoforanu
• Fruktozo-1,6-bifosoforan zostaje rozkładany na dwie cząsteczki trójwęglowe: aldehyd 3-fosfoglicerynowy i fosfodihydroksyaceton, który zostaje przekształcony (izomeryzowany) do aldehydu-3-fosfolglicerynowego. W ten sposób powstają 2 cząsteczki aldehydu 3-fosfolglicerynowego
• Aldehyd 3-fosfoglicerynowy zostaje przekształcony w 1,3-bifosfoglicerynian (kwas 1,3-bifosfoglicerynowy). W czasie tej reakcji dochodzi do dehydrogenacji (odwodorowania) z udziałem NAD+, oraz przyłączenie nieorganicznej reszty fosforanowej do kwasu.
• Fosforylacja substratowa – przeniesienie grupy fosforanowej z 1,3-bifosfoglicerynianu do ADP. Powstaje ATP oraz 3-fosfoglicerynian.
• Przekształcenie 3-fosfoglicerynianu do 2-fosfoglicerynianu
• Odwodnienie 2- fosfoglicerynianu do 2-fosfoenolopirogronianu
• Fosforylacja substratowa – przeniesienie grupy fosforanowej 2-fosfoenolopirogronianu do ADP. Powstaje ATP oraz pirogronian (kwas pirogronowy)

III) PRZEBIEG SZLAKU pentozo-fosforanowego

W przebiegu szlaku pentozofosforanowego można wyróżnić dwie fazy. Pierwsza - faza oksydacyjna, podczas której powstaje NADPH oraz druga - faza nieoksydacyjna podczas której powstają pentozy oraz cukry o 3, 4 i 7 atomach węgla .

Faza oksydacyjna

Podczas tej fazy glukozo-6-fosforan zostaje przekształcony w rybulozo-5-fosforan . Jednocześnie dwie cząsteczki NADP+ zostają zredukowanie do NADPH +H⁺.

Faza nieoksydacyjna

Podczas tej fazy rybulozo-5-fosforan zostaje przekształcony w rybozo-5-fosforan lub ulega wieloetapowym przekształceniom w metabolity glikolizy .

Reakcje tego etapu są odwracalne. Jeśli zapotrzebowanie w komórce na NADPH jest większe niż na rybozo-5-fosforan, zostaje on przekształcony we fruktozo-6-fosforan i aldehyd 3-fosfoglicerynowy, które są metabolitami glikolizy, zgodnie przedstawionymi reakcjami. Jeśli natomiast zapotrzebowanie na rybozo-5-fosforan jest znacznie większe niż na NADPH, transketolaza i transaldolaza przekształcają fruktozo-6-fosforan i aldehyd 3-fosfoglicerynowy, pobrane z glikolizy, w rybozo-5-fosforan.

FUNKCJE W METABOLIZMIE

Szlak pentozofosforanowy spełnia kilka funkcji w metabolizmie komórek:

1. Rybulozo-5-fosforan jest zażywany do syntezy nukleotydów budujących RNA oraz jest prekursorem deoksyrobozy wchodzącej w skład nukleotydów budujących DNA

2. NADPH służy jako reduktor w wielu reakcjach biosyntezy zachodzących w cytozolu. Bierze udział w syntezie steroidów w komórkach nadnerczy, jąder i jajników oraz w syntezie kwasów tłuszczowych w komórkach wątroby, tkance tłuszczowej i gruczołach mlecznych.

3. W krwinkach czerwonych nie posiadających mitochondriów jest jedynym sposobem na wytworzenie siły redukcyjnej w postaci NADPH niezbędnej do redukowania glutationu i ochrony komórki przez stresem oksydacyjnym.

4. W komórkach roślinnych erytrozo-4-fosforan bierze udział w syntezie aminokwasów aromatycznych, lignin, związków fenolowych i flawonoidów.

5. W warunkach wysokiego zapotrzebowania na siłę redukcyjną (NADPH) i ATP zwiększa produkcję metabolitów glikolizy zwieszając wydajność tego procesu

I) kwasica ketonowa

Kwasica ketonowa (ketokwasica cukrzycowa)– stan organizmu, w którym w celu produkcji energii następuje spalanie tłuszczów zamiast glukozy w wyniku czego dochodzi do produkcji ketonów (ciał ketonowych) wywołujących kwasicę metaboliczną (nieoddechową).

mechanizm

Do spalania tłuszczów w miejsce glukozy dochodzi przy znacznym niedoborze lub braku insuliny – w takiej sytuacji cukier, mimo że krąży we krwi, nie może być przejęty przez komórki i użyty do szlaków metabolicznych. Zmniejszone stężenie insuliny skutkuje zarazem zwiększonym stężeniem glukagonu i adrenaliny – a dalszej kolejności dochodzi do glukoneogenezy w wątrobie oraz zwiększenia lipolizy z produkcją ketonów (ciał ketonowych). Następuje utrata glukozy z moczem, diureza osmotyczna, odwodnienie, zaburzenia elektrolitowe. Nieleczona kwasica ketonowa może doprowadzić do śpiączki i jest stanem bezpośredniego zagrożenia życia.