Biochemia 24.11.2009 wyklad
Reakcja schematu glikolizy
W pierwszym etapie glikolizy nastepuje fosforyzacja glukozy w pozycji C6 z wytworeniem glukozy glukoza-6-fosforanu. Przy udziale enzymu HEKSOKINAZY. Dawca reszty fosforanowej jest ATP, który przeksztalca się w ADP. Jest to reakcja nie odwracalna.
Powstaly glukozo-6-fosforan przy udziale IZOMERAZY FOSFOHEKSOZOWEJ przeksztalca się w Fruktozo-6-fosforan.
W 3 reakcji fruktozo-6-fosforan ulega fosforylacji przy udziale FOSFOFRUKTOKINAZY w reakcji tej zuzywa się tez 1 czastecza ATP. Produktem reakcji jest fruktozo-1,6-bisfosforan.
Ten etap glikolizy ogranicza predkosc procesu . Podlega on kontroli i regulacji. Predkosc reakcji jest regulowana przez stezenie substratu fruktozo-1,6- bisfosforanu i ATP oraz przez efektory allosteryczne. W stanie sytosci obnizenie stezenia hormonu glukagonu i podwyzeszenie stezenia insuliny wystepuje po posilku bogatym w weglowodany. Hormony te w prawidlowy ch stezeniach powoduja wzrost stezenia fruktozo-1,6-bisfosforanu ,a także powoduja wzrost szybkosci glikolizy. Podwyzeszenie stezenia glukagonu i niskie stezenie insuliny we krwi w stanie glodu obnizaja stezenie fruktozo-1,6-bisfosforanu w watrobie.
W czwartej reakcji procesu glikolizy nastepuje rozpad fruktozo-1,6-bisfosforanu na dwa cukry troj weglowe, czyli aldehyd-3-fosfoglicernowy i dihydroksyaceton . Reakcja ta jest katalizowana przez ALDOLAZE. Obydwa produkty tej reakcji nawzajem w siebie przechodza pod wplywem enzymu IZOMERAZY FOSFOTRIOZOWEJ.
aldehyd-3-fosfoglicerynowy jest szybko wlaczany do kolejnego etapu glikolizy. Jest on utleniany 1,3-bisfosfoglicerynianu.
Proces ten obejmuje dwei sprzezone z soba reakcje. W pierwszej grupa aldehydowa jest utleniana do grupy karboksylowej. Reakcje te katalizuje DEHYDROGENAZA-3-FOSFOGLICOROALDEHYDOWA. Przejsciowo w reakcji tej tworzy się chemitioacetal , który przekazuje jony wodowory na NAD+. Powdstaje NADH + H+ . jest to reakcja okrydoredukcyjna. W drugim etapie fosforan nie organiczny rozklada wiazanie triestrowe, uwalnia enzym z grupa SH i wytwarza wiazanie bezwodnikowe, między grupa karboksylowa 3-fosfoglicerynianu, a reszta fosforanowa. W reakcji tej powstaje 1,3- bisfosfoglicerynian posiadajacy dwa wiazania bezwodnikowe (acylofosfaranowe) bogate w energie. Jest to przykład fosforylacji substratowej.
W kolejner reakcji 1,3-bisfosfoglicerynian pod wplywem KINAZY FOSFOGLICERYNIANOWEJ jest przeksztalcany w 3-fosfoglicerynian. Reszta fosforanowa z C1 zostaje przeniesiona na ADP i powstaje ATP. Uwzgledniajac to ze z jednej czasteczki glukozy powstaja dwie czasteczki 3-fosfoglicerynianu to zysk energetyczny z tej reakcji wynosi 2 czasteczeki ATP.
w krwinakch czerwonych 1,3- bisfosfoglicerynian jest przeksztalcany w cylku bocznym Rappaporta - Lueberinga, w 2,3- bisfosforan przez mutaze bisfosfoglicerynianowa. Stezenie 2,3- bisfosfoglicerynianu w krwinakch jest wysokie i powoduje obnizenie powinowactwa hemoglobiny do telnu. To znaczy ze w jego obecnosci krwinki latwiej oddaja tlen tkanka. 2,3- bisfosfoglicerynian jest rozkladany przez odpowiednia fosfataze do 3-fosfoglicerynianu, który to powraca do procesu glikolizy.
W kolejnej reakcji 3-fosfoglicerynian ulega izomeryzacji pod wplywem MUTAZY FOSFOGLICERYNIANOWEJ do 2-fosfoglicerynianu.
W nastepnej reakcji 2-fosfoglicerynian ulega dehydratacji ( odlaczenie czasteczki wody ) przez enzym ENOLAZE i powstaje fosfoenolopirogronian.
Fosfoenolopirogronian jest substratem dla kolejnego enzymu ,czyli kinazy pirogronianowej. Produktem tej reakcji jest pirogronian. W reakcji tej nastepuje przekazanie grupy fosforanowej z fosfoenolopirogronianu na ADP i powstaje ATP. Z jednej czasteczki glukozy powstaja dwie czasteczki pirogronianu a zatem tworza się dwie czasteczeki ATP.
Bilans energetyczny glikolizy tlenowej. ( od glukozy do pirogronianu ) . przemiana jednej czasteczki glukozy do 2 czasteczek pirogronianu dostarcza netto dwie czasteczki ATP na drodze fosforylacji substratowej . Uwzgledniajac utlenianie powstalych w tym procesie 2 czasteczek NADH + H+ bilans energetyczny jest wzbogacony dodatkowo o 6 czasteczek ATP powstajacych na drodze fosforylacji oksydacyjnej ( lancuch oddechowy → mitohondria ). a zatem w utlenianiu jednej czasteczeki glukozy do 2 czasteczek pirogronianu w warunkach tlenowych powstaje 8 czasteczek ATP.
Bilans energetyczny glikolizy beztlenowej. Dotyczy ona komorek pozbawionych mitohondriow i komorek nie dostatecznie zaopatrywanych w tlen. np. krwinek czerwonych, miesni szkieletowych w czasie wysilku. W warunkach beztlenowych nastepuje redukcja pirogronianu do kwasu mlekowego, która katalizuje dehydrogenaza mleczanowa. Przeksztalcenie glukozy w mleczan nosi nazwe glikolizy beztlenowej. Miesnie szkieletowe mają w prawdie mitohondria jednak ilosc powstajacego NADH + H+ w reakcji z dehydrogenaza 3-fosfogliceroaldehydowa w pracujacych miesniach przewyzsza mozliwosci jego utleniania przez mitohondria w lancuchu oddechowym . Powoduje to wzrost stezenia mleczanu. Dlatego wysilek fizyczny prowadzi do gromadzenia się mleczanu w miesniach powodujac ich zakwaszenie. Większość mleczanu z miesnii przenika do krwi i przemieszcza się do watroby, gdzie nastepuje utlenienie mleczanu do pirogronianu.
Metaboliczne losy pirogronianu .
Pirogronian ulega wielokierunkowym przemiana. Glownie oksydacyjnej dekarboksylacji do acetylo-CoA ,reakcje te katalizuje DEHYDROGENAZA PIROGRONIANOWA. Grupy acetylowe są substratami energetycznymi wlaczanymi do cylku Krebsa, gdzie utleniaja się do dwutlenku wegla i wody. Mogą tez być uzyte do syntezy kwasow tluszczowych i cholesterolu. Drozdze i niektore bakterie przeksztalacaja pirogronian do alkoholu etylowego. Proces ten nosi nazwe fermentacji alkoholowej. Część pirogronianu staje się akceptorem grup aminowych NH2 przeksztalcajac się pod wplywem AMINOTRANSFERAZY ALANINOWEJ w alanine. W watrobie dominujacym szlakiem wykozystujacym pirogronian jest jego karboksylacja pod wplywem KARBOKSYLAZY PIROGRONIANOWEJ prowadzaca do powstania szczawiooctanu i wlaczenia tego produktu do reakcji procesu glukoneognezy. To jest syntezy glukozy ze skladnikow nie cukrowych.