GLİKOLİZ. Prof. Dr. İzzet Hamdi Öğüş Yakın Doğu Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı, LeEoşa, KKTC

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "GLİKOLİZ. Prof. Dr. İzzet Hamdi Öğüş Yakın Doğu Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı, LeEoşa, KKTC"

Nilüfer Ulusoy
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 GLİKOLİZ Prof. Dr. İzzet Hamdi Öğüş Yakın Doğu Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı, LeEoşa, KKTC

2 Glikoliz, Yunanca glykys (tatlı, şeker) ve lysis (bölünme, parçalanma) ve sözcüklerinden kaynağını alır. Bir molekül glukoz ardışık 10 enzimank tepkime sonunda üç karbonlu iki adet piruvata dönüşür. Glikolizin ardışık tepkimleri sonunda elde edilen serbest enerji ATP ve NADPH şeklinde saklanır. Bu olayda O 2 harcanmaz. Glikoliz Glikoliz birçok memeli dokusunun (eritrositler, böbrek medüllası, beyin ve sperm) tek metabolik enerji kaynağıdır.

3 Glikoliz - Tarihçe 1860 Pasteur Fermentasyon à VitalisJk görüş 1828 Wöhler Laboratuvarda üre sentezi 1897 Hans & Eduard Buchner Sukrozun parçalanması (VitalisJk görüşün yıkılması) (Eduard Buchner à 1907 Nobel Kimya ödülü) 1905 Arthur Harden & William Young Glukoz à Heksozdifosfat Zimaz (Diyalize edilemez, ısıvnca akjvite (-) Kozimaz (Diyalize edilebilir, ısıvnca akjvite (+) 1940 Glikoliz bütün basamaklarıyla tanımlandı Embden Meyerhof Metabolik Yolu

4 GLİKOLİZİN ÖZELLİKLERİ Bütün glikolink enzimler sitoplazmadadır. Glikoliz, enerji kaynağı olan evrensel metabolik bir yoldur. Glukoz ve piruvat dışındaki bütün ara bileşikler fosforile durumdadır. Fosfat grupları, ph=7.4 te iyonize ve (-) yüklüdür. Ara bileşikler dışarı kaçamaz ADP den ATP oluşması için kullanılır. Enzimler için birer kimlik karx görevini görürler, Substratlar daha iyi tanınırlar. Hemen bütün enzimler için Mg ++ iyonu gereklidir. (Bazı canlılarda bazı enzimlerde Mn ++ ).

5 Mg++ - ATP Kompleksi Mg ++

6 GLİKOLİZİN ÖZELLİKLERİ Glikoliz 10 tepkimeden oluşur. Bu tepkimeleri iki grupta toplayabiliriz. A) AkJvasyon bölümü İlk (5) tepkimede ATP enerjisi harcanarak moleküller aknve edilir. Bu aşamada enerji elde edilmez. Bu bölümdeki iki tepkime tersinmezdir. B) Fosforilasyon bölümü Daha sonraki (5) tepkimede ATP sentezi için kullanılır. Bu bölümdeki son tepkime tersinmezdir.

7 Glukoz 2x Fosforilasyon Gliseraldehit-3-fosfat ATP à 1 ADP à P i àà 6 Dihidroksiaseton fosfat Glukoz-6-fosfat Fruktoz-6-fosfat ATP à Fruktoz-1,6-difosfat ADP à Gliseraldehit-3- fosfat AkNvasyon 2x 2x 2x 2x 2x 1,3-difosfogliserat ADP à à 7 ATP à à 3-fosfogliserat 2-fosfogliserat ADP à à 8 9 PEP Piruvat 10 ATP à à

8 # 1 Glikolizde ilk enzim: HEKZOKİNAZ Tersinmez bir tepkimedir. hekzokinaz Glukoz ΔG o = kj/mol Glukoz-6-fosfat İlk basamakta, ATP fosforil grubu vericisi olarak kullanılır ve glukoz aknve edilir.

9 Glikolizin Düzenlenmesi : HEKZOKİNAZ ve GLUKOKİNAZ Hekzokinaz (HK) Glukozun glikolize girmesini katalize eder. Dört izozimi vardır (HK I-IV) ve kas dokusunda ilk üç izozim bulunur (HK I III). Kas hekzokinazı (HK-II) glukoza yüksek affinite gösterir ve Km değeri 0.1 mm dır. Kas hekzokinazları (HK I ve II) G-6-P taragndan allosterik olarak inhibe edilirler. KC ve kas dokularındaki farklı hekzokinazlar bu organların farklı rollerini yansıxr. Kas dokusu enerji ürenmi için glukoz kullanırken KC kan glukoz homeostazı için çalışır. Karaciğerdeki baskın hekzokinaz izozimi Np IV tür. HK-4 glukokinaz olarak da adlandırılır.

10 Glikolizin Düzenlenmesi : HEKZOKİNAZ ve GLUKOKİNAZ Hekzokinaz IV (Glukokinaz) 10 mm glukoz derişiminde yarı doymuş durumdadır. Glukokinaz G-6-P taragndan inhibe edilmezken diğer izozimler (HK 1-3) bu molekül taragndan inhibe edilirler. Glukokinaz hücre çekirdeğinde yerleşik bir düzenleyici proteinin tersinir olarak bağlanmasıyla inhibe edilir. Bağıl enzim akjvitesi Hekzokinaz I Hekzokinaz IV (glukokinaz) Glukoz derişimi (mm)

GK AKTİVİTESİ GLUKOZ VE F-6-P İLE DENETLENİR Glukokinazın çekirdekte regülatör protein GKRP ye bağlanması ile enzim aknvitesi tamamen inhibe olur.

11 GK AKTİVİTESİ GLUKOZ VE F-6-P İLE DENETLENİR Glukokinazın çekirdekte regülatör protein GKRP ye bağlanması ile enzim aknvitesi tamamen inhibe olur. Kan glukoz düzeyindeki arxş, enzimin çekirdekten sitoplazmaya çıkmasını ve aknvitesinin artmasını sağlar. Eğer F-6-P düzeyi yüksekse, enzimin sitoplazmadan nükleusa taşınmasını uyarır.

12 # 1 Hekzokinaz ve Glukokinaz Hekzokinaz Glukokinaz Km 10-4 M 10-2 M Substrat özgüllüğü Glukoz Mannoz 2-deoksiglukoz Glukozamin Glukoz G-6-P ile inhibisyon + -

13 # 2 de Bruyn - van Eckenstein dönüşümü O=C-H H-C-OH OH-C-H Glukoz OH-C-H H-C-OH OH-C-H enediol O=C-H OH-C-H OH-C-H Mannoz OH-CH 2 C=O H-C-H Fruktoz

14 # 2 İkinci tepkime bir izomeraz ile başarılır. Aldoz fosfat ketoz fosfata çevrilir. Sorumlu enzim : FOSFOHEKSOZ İZOMERAZ ΔG o = +1.7 kj/mol Fosfoheksoz izomeraz Glukoz-6-fosfat Fruktoz-6-fosfat

15 # 3 FOSFOFRUKTOKİNAZ - I (PFK-I) Tersinmez bir tepkimedir. Glikolizin en önemli kontrol basamağıdır. Fosfofruktokinaz (PFK-I) Mg 2+ ATP ADP Fruktoz-6-fosfat ΔG o = kj/mol Fruktoz-1,6- difosfat

16 Glikolizin Allosterik Düzenlenmesi : PFK-I Fosfofruktokinaz-I (PFK-1) : Dört altbirimden oluşur ve her altbirimin kendi aknf merkezi, aknvatör ve inhibitörler için düzenleyici bağlanma bölgeleri vardır. İnakNf (dimer) F-2,6-difosfat ADP AMP + AkNf ATP Sitrat UZYA AseJl-CoA (tetramer) ATP % Vm ATP % Vm F-6-P F-6-P

17 # 3 FOSFOFRUKTOKİNAZ KineJk özellikleri ATP F-2,6-DP % Vm ATP % Vm F-2,6-DP F-6-P F-6-P % Vm AMP AMP+ Sitrat - AMP F-6-P

18 # 4 ALDOLAZ Aldol kırılması tepkimesini katalize eder. Fruktoz-1,6-difosfat aldolaz tepkimesi ile 3 karbonlu bir aldoz fosfat ve 3 karbonlu bir ketoz fosfat verir Adolaz DHAP F-1,6-DP ΔG o = kj/mol GA3P

19 # 4 ALDOLAZ TEPKİMESİ - Mekanizma H 2 O N E Schiff bazı H 2 N E N E H 2 O

20 # 5 FOSFOTRİOZ İZOMERAZ Enediol aracılı dönüşümü katalize eder. Dihidroksiaseton fosfa.an (DHAP) gliseraldehit-3- fosfat (GA3P) oluşur. DHAP Enediol GA3P ΔG o = kj/mol Böylece, glikolizin ilk yarısında, (1) mol glukozdan (2) mol GA3P oluşur.

21 Glukoz 2x Fosforilasyon Gliseraldehit-3-fosfat ATP à 1 ADP à P i àà 6 Glukoz-6-fosfat Fruktoz-6-fosfat ATP à 3 ADP à Fruktoz-1,6-difosfat Dihidroksiaseton fosfat AkNvasyon Gliseraldehit -3 -fosfat 2x 2x 2x 2x 2x 1,3-difosfogliserat ADP à à 7 ATP à à 3-fosfogliserat 8 2-fosfogliserat 9 PEP ADP à à 10 ATP à à Piruvat

22 # 6 GLİSERALDEHİT-3-FOSFAT DEHİDROGENAZ Pi, NAD + NADH + H + Mg 2+ GA3P ΔG o = kj/mol 1,3-DPGA (3-fosfogliseroil fosfat) GA3P Dehidrogenaz tepkimesi birçok yönden önemlidir: 1. Enzim inhibisyon mekanizması anlaşılan ilk enzimdir. 2. Tepkime inorganik fosfat doğrudan kullanılır. Daha sonraki aşamada ATP sentezinde kullanılacakxr. 3. Substra.an, NAD kullanarak elektronları alan tek tepkimedir. 4. Tepkimede yüksek enerjili bir bileşik ortaya çıkar (1,3-difosfogliserat ya da 3-fosfogliseroilfosfat).

23 # 6 GA3PD TEPKİMESİ - Mekanizma GA3P NAD + e - E S NADH E S NAD + E SH NAD+ 1,3-DPG P i NAD+ E S NADH + H +

24 # 6 A) B) C) D) GA3P Dehidrogenaz - İnhibitörler -SH + Hg + -S-Hg + H + Civa -SH + Cl Hg- -COO - -S- Hg- -COO - + Cl - Para-kloromerküribenzoat ( PCMB ) -SH + ICH 2 CONH 2 -S- CH 2 CONH 2 + H + + l - İyodoasetamid İyodoasetat da SH grubuna saldıran bir organik civa bileşiğidir. Arsenat H 2 AsO3 - NADH + H + GA3PD O-AsO 3 H - H 2 AsO3 - Hidroliz GA3P NAD + 3-Fosfogliseroil arsenat 3-PGA

25 # 7 FOSFOGLİSERAT KİNAZ ADP Mg 2+ ATP 1,3-DPGA ΔG o = kj/mol (3-fosfogliseroil fosfat) 3-PGA Substrat düzeyinde fosforilasyon

26 # 8 FOSFOGLİSEROMUTAZ - Tepkime Mekanizması 3-PGA 2-PGA E O P E OH E O P P P P P 3-PGA 2,3-DPGA 2-PGA 2,3-Bisfosfogliserat (2,3-BPG) enzimin fosforilasyonu için gereklidir. 2,3-BPG hücrelerde katalink miktarlarda bulunur. Eritrositlerde yüksek derişimde bulunur, çünkü akciğerlerden dokularak oksijen taşınmasında önemli bir rol oynarlar.

27 # 9 ENOLAZ Dehidrasyon F - Mg 2+ H 2 O 2-PGA ΔG o = kj/mol PEP

28 # 10 PİRUVAT KİNAZ ADP ATP Mg 2+ PEP ΔG o = kj/mol enol-piruvat keto-piruvat Substrat düzeyinde fosforilasyon 1. Glikolizin son basamağı 2. Substrat düzeyinde fosforilasyon 3. Tersinmezliği en fazla olan tepkime

29 # 10 PİRUVAT KİNAZIN ALLOSTERİK KONTROLU İnakNf (dimer) + F-1,6-difosfat AMP ATP Alanin AkNf (tetramer) İzozim Doku KineJk M1 Kas, Beyin, Kalp M2 (K) Böbrek, KC (%50) L KC (%50), Alyuvar Michaelis- Menten Kısmen sigmoid FDP ile akjvasyon ATP ile inhibisyon Hormonal kontrol (fosforilasyon) Sigmoid + + +

30 GLİKOLİZDE TEPKİME MODELLERİ 1. Fosforil grubu aktarımı Hekzokinaz Fosfofruktokinaz (PFK) 2. Fosforil grubu kaydırma Fosfoglukomutaz 3. İzomerizasyon Fosfoheksoz izomeraz Fosfotrioz izomeraz 4. Dehidrasyon Enolaz 5. Aldol kırılması Aldolaz 6. Oksidasyon Gliseraldehit-3-fosfat dehidrogenaz

GLİKOLİZDE ENERJİ BİLANÇOSU Tepkime Harcanan Elde edilen 1 Hekzokinaz 1 ATP - 2 Fosfoheksoz izomeraz - - 3 Fosfofruktokinaz (PFK) 1 ATP - 4 Aldolaz - - 5 Fosfotrioz izomeraz - - 6

31 GLİKOLİZDE ENERJİ BİLANÇOSU Tepkime Harcanan Elde edilen 1 Hekzokinaz 1 ATP - 2 Fosfoheksoz izomeraz Fosfofruktokinaz (PFK) 1 ATP - 4 Aldolaz Fosfotrioz izomeraz Gliseraldehit-3-fosfat dehidrogenaz 2 Pi, 2 NAD + 2 NADH 7 Fosfogliserat kinaz 2 ADP 2 ATP 8 Fosfoglukomutaz Enolaz Piruvat kinaz 2 ADP 2 ATP Net Sonuç 2 ADP, 2 Pi 2 NAD + 2 ATP 2 NADH

32 PİRUVATIN DÖNÜŞÜM YOLLARI GA3P Dehidrogenaz tepkimesinde oluşan NADH ın okside olabilmesi için canlılarda çeşitli yollar kullanılır. A) Anaerobik koşullarda 1. LakNk asit oluşumu LDH Piruvat + NADH + H + Laktat + NAD + 2. Etanol oluşumu Piruvat dekarboksilaz Piruvat Asetaldehit + CO 2 Alkol dehidrogenaz Asetaldehit + NADH + H+ Etanol + NAD + B) Aerobik koşullarda NADH üzerindeki elektronlar, gliserofosfat ya da malataspartat mekikleri aracılığıyla mitokondriye aktarılır ve NAD+ yeniden kazanılır.

Benzer belgeler

GLİKOLİZİN KONTROLU Prof. Dr. İzzet Hamdi Öğüş

GLİKOLİZİN KONTROLU Prof. Dr. İzzet Hamdi Öğüş hamdiogus@gmail.com Yakın Doğu Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı, Le>oşa, KKTC GLİKOLİZİN ALLOSTERİK DÜZENLENMESİ Metabolik düzenleme: Bütün