1 / 90

Glükolüüs

Glükolüüs. 02.09.2005. LOENG 4. Tsitraaditsükkel. Enne loengut Meelde tuletada: tsitraaditsükli vaheühendite nimetused koensüümid FADH 2 , CoA, TPP. Gl ükolüüs. Glükolüüs on rada, millega glükoos konverteeritakse püruvaadiks. Selles protsessid moodustub 2 ATPd Küsimused

chad
Download Presentation

Glükolüüs

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Glükolüüs 02.09.2005

  2. LOENG 4 Tsitraaditsükkel Enne loengut Meelde tuletada: tsitraaditsükli vaheühendite nimetused koensüümid FADH2, CoA, TPP

  3. Glükolüüs • Glükolüüs on rada, millega glükoos konverteeritakse püruvaadiks. Selles protsessid moodustub 2 ATPd • Küsimused • 10 ensümaatilist etappi • Reaktsioonide keemia ja ensüümide töömehhanism • Glükolüüsi energeetika • Glükolüüsi kontroll

  4. Glükolüüsi ajaloost • Pagaritööstus ja veinitööstus • 1854-1865 Louis Pasture-fermentatsioon on seotud mikroorganismidega • 1897 Eduard Buchner- fermentatsioon rakuvabas ekstraktis, elujõudu pole vaja • 1905 - 1910 Arthur Harden ja William Young • anorgaaniline fosfaat vajalik • zymaasi ja cozymaasifraktsioonid dialüüsi abil • 1940 Gustav Embden, Otto Meyerhof, and Jacob Parnas.

  5. Glükolüüsi ülevaade 1. Glükoos aktiveeritakse fosforüülimise teel. 2. Fosforüülitud vaheühendid konverteeritakse makroergilisteks ühenditeks. 3. Makroergiliste ühendite energiat kasutatakse ATP sünteesiks. I staadium- ettevalmistav, glükoosi fosforüülimine ja poolitamine nii et tekib 2 molekuli glütseeraldehüüd-3-fosfaati, kulub 2 ATPd II staadiumglütseeraldehüüd-3-fosfaat konverteeritakse püruvaadiks, moodustub 4 ATPd ehk kogusummas võit 2 ATP molekuli ühe glükoosi molekuli kohta Glükoos + 2NAD+ + 2ADP +2Pi 2NADH + 2püruvaati + 2ATP + 2H2O + 4H+

  6. Glükolüüsil moodustuv NADH tuleb reoksüdeerida tagasi NAD+-ks • Anaeroobsetes tingimustes redutseerib NADH lihastes püruvaadi laktaadiks (homolaktaatne fermentatsioon) • Pärmis püruvaat dekarboksüleeritakse, moodustavad CO2 ja atseetaldehüüd, viimane redutseeritakse NADH poolt etanooliks (alkohoolne fermentatsioon) • Aeroobse metabolismi korral oksüdeeritakse NADH hingamisahelas, protsess seotakse 2.5 ATP sünteesiga

  7. Heksokinaas Mg++ + ATP + ADP + H+ Glükoos Glükoos-6-fosfaat Isosüümid: ensüümid, mis katalüüsivad sama reaktsiooni, erinevad kineetiliste parameetrite osas. Koespetsiifika Glükokinaas- maks kontrollib vere glükoosi taset Lihaste heksokinaas – allosteeriline inhibitsioon ATPga Aju heksokinaas – ATP ei ole allosteeriline inhibiitor

  8. Heksokinaasi reaktsioonimehhanismJuhuslik Bi-Bi Glükoos ATP ADP Glu-6-PO4 Miks ei toimu ATP hüdrolüüsi ilma glükoosi juuresolekuta? Glükoosi sidumine põhjustab struktuurse muutuse ensüümi ruumilises ehituses, mis teeb katalüüsi võimalikuks.

  9. Ensüümi struktuurse muutusega kaasneb ATP asetumine glükoosi 6-OH rühma vahetusse lähedusse ja vee eemaldamine aktiivtsentrist Ksüloosi juuresolekul kiireneb ATP hüdrolüüs 40000 korda. Ksüloosi struktuur meenutab glükoosi, aga teda ei ole võimalik fosforüülida a-D-Xylose

  10. Pärmi heksokinaasi konformatsiooni muutus glükoosi sidumisel. Substraadi poolt indutseeritud struktuuri muutus võimaldab vältida soovimatut ATP hüdrolüüsi.

  11. Glükoosfosfaadi isomeraas Reaktsioon kulgeb üle enedioolaat intermediaadi 1) Substraat seondub 2) Tsükkel avatakse happelise rühma atakeerimisega (H2N-Lys) 3) Protoneerimata Glu kui alus võtab ära prootoni C2 küljest 4) Prootoni vahetus 5) Tsükkel sulgub uuesti

  12. Glükoosi keemiline isomerisatsioon

  13. Fosfofruktokinaas Mg++ + ATP + ADP Fruktoos-6-PO4 Fruktoos-1,6-bisfosfaat 1.) Glükolüüsi kiirust limiteeriv etapp 2.) Pöördumatu reaktsioon 3.) Esimene unikaalne reaktsioon rajas

  14. Aldolaas Dihüdroksüatsetoonfosfaat (DHAP) + Glütseeraldehüüd-3-fosfaat (GAP) Fruktoos -1,6-bisfosfaat (FBP) Retro-aldoolkondensatsioon

  15. 2 aldolaaside klassi Klass Iloomad, taimed – vaheühendiks Schiffialus 1 1. Substraat seondub 2. FBP karbonüül reageerib Lys aminorühmaga, tekib imiiniumkatioon. (Schiffi alus) 3. C3-C4 side katkeb, tekib enamiin ja vabaneb GAP 4.Enamiin protoneerub, moodustub imiiniumkatioon 5.Imiiniumkatioon hüdrolüüsub, vabaneb DHAP + + NaBH4

  16. Klass II aldolaas- seened, vetikad. Ei moodusta Schiffi alust. Karbonüülne intermediaat polariseeritakse divalentse katiooni, tavaliselt Zn+2 poolt.

  17. Aldolaasi stereospetsiifika Põhimõtteliselt on DHAP with GAP kondensatsiooni tulemuselt 4 erineva produkti teke

  18. Trioosfosfaadi isomeraas DHAP GAP TIM on perfektne ensüüm, mille kiirus on difusiooni poolt kontrollitud Kiire tasakaalu tõttu on võimalik vastavalt vajadusele kiiresti ära kulutatud GAP asendada DHAP arvelt

  19. TIM reaktsioon kulgeb üle enediooli GAP enediool DHAP Üleminekuoleku analoogidfosfoglükohüdroksamaat (A) ja 2-fosfoglükolaat(B) seonduvad TIM-gavastavalt 155 ja 100 korda tugevamini kui GAP või DHAP B. A.

  20. TIM üleminekuolek- spetsiifilised madala barjääriga vesiniksidemed

  21. Glütseereraldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaas Esimene makroergiline intermediaat +NAD+ + Pi + NADH Tarbib 1,3-bisfosfoglütseraadi sünteesiks anorgaanilist fosfaati

  22. GAPDH reaktsiooni mehhanism

  23. GAPDH katalüüsi etapid 1. GAP seondub ensüümiga. 2. Nukleofiilne SH atakeerib aldehüüdi, moodustub tiohemiatsetaal. 3. Tiohemiatsetaal oksüdeeritakse atsüültioestriks elektronide ülekandega NAD+ koosseisu, tekib NADH. 4. NADH eraldub ja asendatakse NAD+ poolt. 5. Tioestrit atakeerib Pi, tekib 1,3 BPG. Tegemist on fosfaati sisaldava makroergilise anhüdriidiga.

  24. Arsenaat on fosfaadi analoog, mis hüdrolüüsub spontaanselt 3PG GAP DH + +

  25. Fosfoglütseraadi kinaas: Esimene ATP tekke etapp + ADP + ATP 3 PG 1,3 BPG

  26. GAP + Pi + NAD+ 1,3 -BPG + NADH + 6.7 kJ mol-1 1,3 BPG + ADP 3PG + ATP -18.8 kJ mol-1 GAP+Pi+NAD+ +ADP 3PG+NADH+ATP -12.1 kJmol-1

  27. Fosfoglütseraadi mutaas 2PG 3 PG 2,3 BPG

  28. Ainult fosforüülitud ensüümi vorm on aktiivne. Ensüümi fosforüülimine on võimalik ainult 2,3BPG abil. Fosfohistidiin

  29. Glükolüüs mõjutab hapniku transporti

  30. Hapnikuga küllastamise kõverad erütrotsüütides

  31. Enolaasi reaktsioon- teine makroergiline vaheühend + H2O 2-fosfoglütseraat fosfoenoolpüruvaat

  32. Püruvaadi kinaas- teise ATP moodustumine

  33. Glükolüüsi teine pool

  34. Püruvaat katabolismis

  35. NAD+regenereerimine NADH-st A. Homolaktaatne fermentatsioon: püruvaadi konversioon laktaadiks LDH Püruvaat NADH L-Laktaat NAD+ Imetajatel on 2 erinevat tüüpi isosüüme M lihastes H südames

  36. Laktaadi dehüdrogenaas on tetrameerne valk H4 omab madalat Kmpüruvaadi suhtes ja on allosteeriliselt inhibeeritud püruvaadi kõrgel kontsentratsioonil. M4 on kõrge Kmpüruvaadi suhtes, ei ole allosteeriliselt reguleeritud Kõikvõimalikest vormide: H4, H3M, H2M2 HM3, M4. M on valdav anaeroobset tööd tegevates lihastes, kus moodustub palju laktaati. H4 domineerib aeroobsetes kudedes (süda), kus on eelistatud püruvaadi teke laktaadist.

  37. Pro-R hüdriid kantakse üle NADH C4-lt püruvaadi C2 aatomile samaaegselt loovutab prootoni ka His195 Lihastes tekkiv laktaat transporditakse maksa, kus see konverteeritakse tagasi glükoosiks

  38. Alkohoolne fermentatsioon 2 etapiline protsess: 1) Püruvaadi dekarboksülaas kasutab kofaktorina tiamiinpürofosfaati (TPP). 2) Alkoholi dehüdrogenaasi kofaktor on Zn+2

  39. TPP Dekarboksüleerimisel akumuleerub negatiivne laeng karbonüülsel süsinikul, mis teeb üleminekuoleku ebastabiilseks, TPP aitab seda negatiivset laengut stabiliseerida.

  40. Püruvaadi dekarboksüleerimise reaktsiooni mehhanism 1. Karbonüülset süsinikku atakeeritakse TPP üliidvormi poolt 2. CO2 lahkub, karbanioon on resonantsstabiliseeritud 3. Karbaniooni protoneerimine 4. TPP üliidvormi elimineerimine, moodustub atseetaldehüüd.

  41. Alkoholi dehüdrogenaas

  42. Fermentatsiooni energeetika DG' Glükoos 2lakataat + 2H+ -196 kJ• mol-1glükoosi Glükoos 2CO2 + 2etanool -235 kJ• mol-1glükoosi 2ATP moodustumine +61 kJ•mol-1 See tähendab 31% ja 26% energia salvestamise efektiivsust Füsioloogilistes tingimustes on see ligi 50%

More Related