4. Glikoliza - warunki przebiegu, enzymy czynne w tym procesie, enzymy kluczowe, regulacja, bilans energetyczny.

Glikoliza jest to ciąg reakcji biochemicznych, obejmujących łańcuch przekształceń glukozy do pirogronianu z wytworzeniem ATP.

W zależności od warunków przebiegu (dostępności tlenu i łańcucha transportu elektronów) wyróżniamy glikolizę beztlenową (np. erytrocyty), w której wytworzony pirogronian ulega przekształceniu do kwasu mlekowego oraz tlenową, w której ulega on w mitochondriach przekształceniu do acetylo-CoA (wstępny etap cyklu Krebsa). Glikoliza zachodzi w cytozolu, może obejmować również metabolizm fruktozy, galaktozy lub innych węglowodanów.

W efekcie glikolizy 1 cząsteczki glukozy powstają:

• 2 cząsteczki mleczanu

• 2 cząsteczki ATP

• albo w warunkach tlenowych 38 cząstek ATP

C6H12O6 + 2 NAD* + 2ADP → 2C3H3O3 + NADH + 2H* + 2H2O + 2ATP

Glikoliza składa się z 10 reakcji enzymatycznych katalizowanych przez różne enzymy czynne. Są to: 1. heksokinaza / glukokinaza - nieodwracalnie fosforyluje fosforyluje glukozę do glukozo-6-fosforanu

2. izomeraza glukozofosforanowa - powoduje przemianę glukozo-6-fosforanu w fruktozo-6-fosforan

3. fosfofruktokinaza - nieodwracalnie fosforyluje fruktozo-6-fosforan do fruktozo-1,6-bisfosforanu

4. aldolaza (fruktozo-1,6,-bisfosforanowa) - rozszczepia frukotoz-1,6-bisfosforan na aldehyd 3- fosfoglicerynowy i fosfodihydroksyaceton

5. izomeraza triozofosforanowa - przekształca wzajemnie aldehyd 3- fosfoglicerynowy i fosfodihykroksyaceton

6. dehydrogenaza aldehydu 3- fosfoglicerynowego zależna od NAD+ - prowadzi równoczesną reakcję uleniania i fosforylacji aldehydu do 1,3- BPG (1,3-bisfosfoglicerynianu) z

7. kinaza fosfoglicerynianowa - przenosi grupę fosforanową z 1,3-BPG na ADP z wytworzeniem ATP i 3-fosfoglicerynianu

8. fosfoglicerolomutaza - przenosi grupę fosforanową z pozycji 3' do pozycji 2'

9 9. enolaza - dehydratuje 2-fosfoglicerynian do fosfoenolopirogronianu(PEP)

1. 10. kinaza pirogronianowa - nieodwracalnie przenosi grupę fosforanową na ADP z wytworzeniem ATP i pirogronianu

Do enzymów kluczowych glikolizy zaliczamy enzymy regulacyjne procesu, katalizujące reakcje fizjologicznie nieodwracalne:

1. heksokinazę (wysokie powinowactwo do glukozy, małe Km) / glukokinazę (małe Km, usuwanie glukozy z krwi po posiłku)

glukoza + ATP -> glukozo-6-fosforan + ADP

podlega hamowaniu allosterycznemu przez:

- glukozo-6-fosforan

- fruktozo-6-fosforan (hamuje glukokinazę - izoenzym wątrobowy heksokinazy)

heksokinaza II - ulega asocjacji z porynami otoczki mitochondrialnej (stymulowana insuliną oraz skurczem mięśni poprzez aktywację AMPK)

2. fosfofruktokinazę:

fruktozo-6-fosforan + ATP -> fruktozo-1,6-bisfosforan + ADP

najważniejsze miejsce regulacji procesu glikolizy

podlega aktywacji przez:

- AMP

- fruktozo-2,6-difosforan

i hamowaniu allosterycznemu przez:

- wysoki poziom ATP (hamowanie w warunkach tlenowych, zjawisko Pasteura)

- wysoki poziom cytrynianu (hamowanie w warunkach tlenowych, zjawisko Pasteura)

- wysoki poziomu jonów wodorowych

(spadek pH powoduje obronę komórki przed magazynowaniem kwasu mlekowego na drodze glikolizy beztlenowej i dalszym zakwaszaniem)

- cAMP (poprzez hamowanie fruktozo-2,6-difosforanu)

3. kinazę pirogronianową:

PEP + ADP -> pirogronian + ATP

podlega aktywowaniu przez:

- fruktozo-1,6-bifosforan (przyśpieszenie procesu)

i hamowaniu przez:

- wysokie stężenie ATP (fosforylacja = inaktywacja izoformy wątrobowej)

- niskie stężenie glukozy

- alanina (aminokeas glukogenny)

jak również regulacji hormonalnej:

glukagon / adrenalina → wzrost cAMP → aktywacja kinazy białkowej → inaktywacja kinazy pirogronianowej

(według jednego z opracowań ktoś pisał o dehydrogenazie aldehydu 3-fosfoglicerynowego, że jest regulowany dostępnością NAD, ale mi o tym nic nie wiadomo :P)

Dodatkowo do celów diagnostycznych stosuje się hamowanie enolazy przez fluorki np.przy oznaczaniu stężenia glukozy w próbce krwi.

W organiźmie możliwe jest odwrócenie szlaku glikolizy (na szlak glukoneogenezy) poprzez komórki zawierające glukozo-6-fosfatazę, fruktozo-1,6-bifosfatazę, karboksylazę pirogronianową i karboksylazę fosfoenolopirogronianową.

Ad1. Nazwy enzymów i produktów glikolizy w Harperze brzmią nieco inaczej, ale podane formy są formami poprawnymi (Po się nie czepiała) Ad2. Pominięte utlenianie pirogronianu (nie było w rozpisce) Ad3. Nie wiem jak ze szlakiem alternatywnym (erytrocyty) więc go dopisałam niżej:

W erytrocytach kinaza fosfoglicerynianowa może być zastąpiona mutazą bisfosfoglicerynianową, która przekształca 1,3-BPG do 2,3-BPG, a ten z kolei jest hydrolizowany przez fosfatazę 2,3-bisfosfoglicerynianową do 3-fosfoglicerynianu i Pi. Ten szlak nie daje zysku energetycznego, ale zmniejsza powinowactwo hemoglobiny do tlenu, dzięki czemu jest on uwalniany do tkanek.

1). Mechanizmy transportu dokomórkowego glukozy, glukotransportery.

Do wszystkich komórek organizmu (po za nabłonkiem nerwowym i jelitowym) transport glukozy jest transportem biernym o typie dyfuzji ułatwionej (bez zaangażowania ATP) przy współudziale transporterów glukozy - GLUT lub transportem aktywnym związanym z białkami SGLT. W obu przypadkach są to białka transbłonowe.

Ze względu na kierunek przenikania wyróżniamy:

1. transportery dwukierunkowe:

- GLUT 1 - występujący głównie w mózgu, erytrocytach, łożysku (tkankach, gdzie glukoza musi się dostać obligatoryjnie), o transporcie konstytutywnym, insulinoniezależny, glukozozależny (wzrost stężenia = wzrost transportu)

- GLUT 2 - występujący w wątrobie, komórkach B trzustki, jelicie cienkim i nerkach, jego działalność powoduje wzrost ATP (glikoliza) -> zamknięcie kanału dla K+ i depolaryzację kom B, czego efektem jest otwarcie kanałów wapniowych VOC (POP w starych wykładach), przepływ jonów i uwolnienie insuliny, insulinoniezależny, glukozozależny, może uwalniać glukozę do krwi

(zapamiętać - nie zależy od insuliny, bo insulina nie może sama regulować swojego wydzielania w trzustce)

- GLUT 3 - występujący w mózgu, nerkach, łożysku, o transporcie konstytutywnym, rzadko ulega uszkodzeniu

- GLUT 4 - występujący w mięśniach (sercowym, szkieletowych), tkance tłuszczowej, insulinozależny, ma zdolność ruchu między błoną komórkową, a wnętrzem komórki, może być wbudowywany do błony pod wpływem: insuliny (receptor 2xA zew + 2xB wew -> kinaza tyrozyno-swoista -> wbudowywanie) lub wysiłku fizycznego, leptyna & TNF-A powoduje sytuację odwrotną

- GLUT 5 - występujący w jelicie cienkim, związany z preferyncyjnym wchłanianiem fruktozy, niskie powinowactwo do glukozy

2. transportery jednokierunkowe:

- SGLT 1 - występujący w jelicie cienkim, nerkach, transport glukozy wbrew gradientowi stężeń (aktywny), w wyniku różnicy stężeń Na+ następuje ich przenikanie do komórek, co pociąga za sobą glukozę)

ad1. Ze wsparciem starszych opracowań

---