GLIKOLIZA Flashcards
NAŠTEJ VSE VIDIKE UPORABNOSTI GLIKOLIZE
- ENERGIJSKI VIDIK
Oksidacija glukoze, sinteza 2ATP in NADH
- Pomembna za pridobivanje energije
- Rabimo 2x vložit ATP, da aktiviramo molekulo 🡪 kasneje dobimo nazaj 2ATP, ampak imamo še funkcionalne molekule (dihidroksiaceton fosfat)
- Dihidroksiaceton fosfat: adarkoli lahko z izomerazo transformiramo v gliceralaldehid-P-fosfin dobimo še 2 molekuli ATP
- Dobimo tudi redukcijski ekvivalent NADH (uporabimo kasneje)
- Če se metabolizem konča z glikolizo in gremo v fermentacijo, se moramo NADH znebiti 🡪 ponovno reoksidiramo, da lahko ponovno jemlje elekrtone)
- Glikoliza je oksidacijska pot – oksidacija glukoze.
- BIOSINTETSKI VIDIK
Sinteza ključnih metabolnih intermediatov - REGULACIJSKI VIDIK
Glikoliza zadovoljuje potrebe po energiji in biosintezi – podvržena močni regulaciji
- Ali glikolizo potrebujemo, ali jo bomo peljali vzratno nazaj (glukoneogenza)
- Pri metabolnih poteh se ponavadi regulacija začne na začetku ali pa na koncu poti (ključne točke za vstop ali vzratno, kaj se dogaja s produktom – regulacija vstopa v metabolno pot)
- Regulacijske točke – encimi (heksokinaze, fosfofofruktokinaze, privat kinaza)
OPIŠI FOSFORILACIJO ALKOHOLOV
- Glukoza nudi aldehidno in hidroksilno skupino
- OH lahko reagira s fosfatom (na OH skupino vežemo fosfat) 🡪 dobimo FOSFOESTER. Relativno šibka fosfoesterska vez, ki jo lahko lažje razbijejo in omogoča prenos (npr fosfata)
- Na OH skupino lahko vežemo: en fosfat, dva fosfata (priofosfat), vežem fosfat in bazo hkrati (baza z celim fosfatom). Prenos fosfat(nih) skupin in baze omogoča ATP!
- Iz ATP lahko prenesemo en fosfat, bifosfat (pirofosfat) ali bazo z enim fosfatm
- S prenosom skupin spremenimo osnovno molekulo
- Encim lažje prepozna večjo molekulo (npr. vezava baze in enega fosfata na glukozo)
- Celotno bazo lahko prenesemo tudi drugam.
Zakaj vežemo gor molekule, zakaj spremenimo hidroksilno skupino v ester?
Šibka fosfodiesterska povezava lahko hitro pade dol iz molekule.
Hkrati ne rabimo vzdrževati velike količine intermediatov.
Imamo aktivacijsko molekulo, ki jo lahko hitro poberemo dol.
Zakaj fosfat enostavne pade dol?
- Če molekula pade dol in v okolju ni zadovoljna, se bo vezala nazaj.
- Fosfatna molekula je lahko zadvoljna sama po sebi v neki raztopini (topna in stabilna v vodi)
- RESONAČNA DELOKALIZACIJA: Fosfat v raztopini ima relativno veliko negativnega naboja, vendar lahko prehajamo iz ene v drugo obliko fosfata (Naša molekula je povprečje resonanih strukutr)
- Potovanje naboja omogoča dobro separacijo naboja
- Molekula je topna in stabilna v vodi, zato se lahko odcepi od drugih molekul
- Pri aktivacijskih molekul je pomembno, da imamo nekaj kar lahko hitro izbijemo iz
BIOKEMIJSKE REAKCIJE ESTROV
HIDROLIZA
TRANSESTERIFIKACIJE
NASTANEK AMIDOV
NASTANEK LAKTONOV
ATP HIDROLIZA- ZAKAJ JE POMEMBNA, NARIŠI
ATP HIDROLIZA
- ATP se lahko razcepi na različnih koncih, nukleofilno ga lahko napademo in poberemo: 1 fosfat, 2 fosfata ali 1 fosfat + obroč.
- Če hočemo narediti molekulo ATP de novo (iz vira C - glukoza) = merimo z ATP ekvivalenti (potrebujemo čez 60 ekvivalentov ATP za eno molekulo ATP).
- Bolj smotrno recikilirat ATP, kot vedno delat na novo (preko reciklacije/jemanja fosfatov)
ATP je KISEL ANHIDRID
Omogoča aktivacijo molekul in reakcije, ki drugače nebi bile možne.
REAKCIJE KISLIH ANHIDRIDOV
Z Vod nastanejo kisline
z amino skupiami amidi
s kislinami estri
reaktivni intermediati pri peptidni sintezi
encim substrat intermediati
OPIŠI IN NARIŠI MEHANIZEM HEKSOKINAZE
- HEKSOKINAZA: omogoča prenos 1 fosfata
- Z glukozo nukleofilno napademo ATP: uporabimo OH (ni izrazito močen nukleofil), zato v aktivnem mestu encima potrebujemo bazo (aktivira nukleofil in pobere proton), napademo ATP in pride do fosforilacije
- Dobimo GLUKOZA-6P: intermediat ki ga lahko vzdržujemo v nizkih koncentracijah (ne rabimo glukoze). Lahko ima kinetično (pospešuje reakcije) ali termodinamsko (poveča izplen)
Če hočemo ATP spravit v aktivno mesto encima, rabimo naboje nevtralizirat (fosfati so negativno nabiti).
- Mg+ ioni so običajno vezani na ATP, da nevtralizirajo naboj (potrebujemo dovolj magnezija)
- V aktivnemu mestu potrebujemo še dodatne AK, da lahko nevtralizirajo naboj
- OH skupini, kateri poberemo elektron 🡪 močnejši nukleofil
- Stereoizomerija je pomembna, da pridemo s pravim kotom na elektrofil (za nukleofilno substitucijo
OPIŠI IN NARIŠI MEHANIZEM FOSFOGLUKOIZOMERAZE
- OH skupina na 6 atomu (najbolj dostopna): najlažje vidimo v hemiacetalni obliki
- Izomer glukoze se mora spremeniti v drugega 🡪 v fruktozo (imamo isto št. atomov preurejenih malo drugače)
- Izomerizacija: zamenjamo kemijsko narava molekule (glukoza – aldehid; fruktoza – keton) – oboje je karbonil, ampak imata različno reaktivnost!
Mehanizem: - Potrebna aktivacija OH skupine (1 skupini poberemo protom,) višek elektrona potuje po kisiku, dobimo dvojno vez.
- Oglijk ima 5 vez, glukoza se odpre, druga AK v aktivnem mestu pobere drugi vodik (alfa proton). Višek elektronov konča v vmesnem delu = dobimo enol.
- Enol stabiliziramo z keto-enolno tavtomerizacijo, dobimo keton. Enol je zelo reaktivna funkcionalna skupina (pretvorimo v keton, da zapremo furanski obroč)
AK v aktivnem mestu nam omogočajo prenos elektronov po molekuli – spremeinimo elektronsko gostoto (zamnjava aldehida do ketona)
NAŠTEJ IN OPIŠI VSE ENCIME V GLIKOLIZI IN KAJ NASTAJA
heksokinaza- glukoze v glukozo 6P
fosfoglukokinazo- glukoze 6P v fruktozo 6P
fosfofruktokinazo- fruktoze 6P v glukozo 1-6P
aldolazo–> fruktoze 1-6p v dihidroksiaceton fosfat in gliceraldehid 3P
fosfoizomeraza iz dihidroksiaceton fosfata v gliceraldehid ali obratno
dehidrogenaza–> iz gliceraldehid3p v 1,3 bifosfoglicerat
mutaza–> iz 3 fosfoglicerata v 2 fosfoglicerat
enolaze iz 2 fosfoglicerat v pep
piruvat kinaza iz pep v piruvat
MEHANIZEM IN NARIŠI FOSFOFRUKTOKINAZA
Ko imamo fruktozo-6P, lahko z encimom dodamo še en fosfat in molekulo ponovno aktiviramo (kasneje cepimo na 2 dela, imamo oba dela aktivirana).
Mehanizem: Zamenjamo OH skupino na prvem ogljiku in iz alfa gremo v beta fruktozo. Na ogljik dodamo še fosfat.
- Najprej rabimo zamenjat lokacijo OH skupine (navzgor/navzdol) pri 1,6, fruktozi (OH na C1)
- Anomerni ogljik (1. ogljik) ima OH skupino (pomembno!): pomembno ali se OH nahaja navzgor (alfa) ali navzdol (beta)
- Ko imamo beta skupino, naredimo ponovno fosforilacijo z ATP (OH skupino uporabimo v encimu, da dodamo še en fosfat).
S KATERIMI ENCIMI REGULIRAMO GLIKOLIZO OZ NA KATERIH MESTIH
REGULACIJA-fosfofruktokinaza
Encim je eno glavno regulacijsko mesto glikolize
- POSPEŠUJEMO: kadar je pretok skozi glikolizo majhen (malo energije)
- ZAUSTAVLJAMO: ko imamo veliko intermediatov in dovolj energije
Zakaj ravno tu regulacija? opravek z energijo/ATP (ne porabljamo več energije, kot je nujno potrebno). Reakcije ki uporabljajao ATP so podvržene regulaciji
MEHANIZEM DELOVANJA FRUKTOZE BIFOSFAT ALDOLAZE
- Bolj prisotna pri evkariontih (najdemo tudi pri prokariontih)
- Aktivno mesta encima ima nekaj AK, pomembna je lizin 🡪 lahko tvori Schiffovo bazo.
Mehanizem: - Dušik na lizinu lahko nukleofilno napade karbonilni ogljik ketona (pomembno da smo prej naredili keton: glukoza v fruktozo). Tu lahko razcepimo molekulo (na sredini)
- Ko nastane SCHIFFOVA BAZA, dobimo dušik v imino obliki (ima + naboj vendar dušik kot elektronegativen elemnt ne želi)
- Aspartat v okolici pobere elektrone iz OH skupine, elektroni ostanejo vmes (dobimo 2 vez na 3C atomu). Elektroni potujejo do dušika naprej
- Ko pridejo elektroni do dušika, se razcepi se vez med 3 in 4 ogljikom (ni več elektronske gostote, ki smo jo prej začasno prenesli na dušik, v OH skupine je preveč elektronov 🡪 ti so se prenesli na dušik)
- Elektroni so viška, sprejme jih dušik (elektrone prenesemo na dušik).
- Odcepi se produkt gliceralaldehid-3-fosfat
Drug produkt je še zmeraj vezan na encim, moramo ga izbit (naredimo reverzno reakcijo)
- Dušikove elektrone (ki jih je dušik prej dobil), vrnemo nazaj sistemu, regeneriramo encim (proton vezan na OH skupino).
- Dušikove protone prenesemo nazaj na aspartat (proton vrnemo nazaj sistemu)
- Dušik postane ponovno + nabit
- Vstopimo z vodo in zamenjamo amino dušik z kisikom, da lahko regeneriramo tudi drugi del encima (reverzna Schiffova reakcija)
- Šele nato se dihidroksiaceton izbije
Če imamo karbonilno skupino in če je vezana na keton ter imamo v okolici vezan dušik 🡪 povezava molekul preko Schiffove baze
Doibmo 2 produkta: gliceralaldehid-3-fosfat (ima fosfatno skupino) in dihidroksi aceton (ima keton in fosfat) = nastane z endolazo
MEHANIZEM DELOVANJA FRUKTOZE BIFOSFAT ALDOLAZE,drug način
- Obstaja v večih različicah
- Oblika prisotna pri MO: oblika, ki zahteva stabilizacijo 🡪 zgodi se z cinkom (stabilizira naboje in olajša transport elektronov).
- Tip 2: Elektroni so odloženi na karbonil, pomaga stabilizirat cink (elektroni so tu začasno locirani)
- TIP 1: elektroni so odloženi na imin
OPIŠI ALDOLNE IN RETROALDOLNE REAKCIJE
- ALDOLNE: kjer ustvarjamo nove ogljikove vezi (formacija)
- RETROALDOLNE: cepimo ogljikove vozi (glikoliza 🡪 razcep molekule na 2 dela: enolna ki gre lahko v ketolno in aldehidna molekula)
- Aldolne in retroaldone rackije nam omogočajo gradnjo večjih molekul 🡪 ahko prenesemo po več C-atomov hkrati
KAJ JE ALFA IN KAJ BETA OGLJIK
Če imam karbonilne skupine v molekuli, te imajo primat (zelo pomembne pri biokemijskih reakcijah)
Ostale ogljikove atome, ki niso v karbonilu, poimenujemo glede na karbonil.
- ALFA OGLJIK (zraven karbonila, bolj pomemben): protoni, ki so vezani na alfa ogljik so bolj kisli. Taka protone lažje jih izbijemo, v okolici imamo elektronegativen kisik, ki veže nase protone 🡪 lažje pograbi elektron. Vedno poberemo najprej proton na alfa ogljiku
- BETA OGLJIK (dve vezi stran od karbonila)
- GAMA OGLJIK (tri vezi stran od karbonila)
MEHANIZEM DELOVANJA FOSFAT IZOMERAZ
Dobimo 2 produkta: dihidroksiaceton fosfat in gliceralaldehid. Načeloma lahko prehajamo iz ene v drugo obliko, potrebujemo encim (izomeraze)
IZOMERAZE: preko enola lahko pridemo iz acetona v gliceralaldehid-3P
Potrebujemo encim z aktivnim mestom, kjer odcepimo enega od protonov (proton na alfa ogljiku)
Encim tako strukturiran, da pobere proton in elektrone iz alfa ogljika, elektroni končajo vmes in dobimo enol. V naslednji reakciji višek elektronov v dvojni vezi uporabimo, da iz istega mesta na encimu poberemo proton ampak ga vrnemo na drugi ogljik.
- Iz enega tipa molekule dobimo drugo (npr keton v aldehid)
- Izomeraza nam omogoči ponovno transformacijo iz aldehida v keton (ali obratno).
