Glycolyse Flashcards
algemeen glycolyse
- reactie
- omzetting van glucose (hexose) naar pyruvaat (triose)
- glucose + 2ADP + 2P + 2NAD+ -> 2 pyruvaat + 2ATP + 2NADH + 2H2O - vervolg = omzetting naar ATP aeroob of anaeroob
- aeroob = oxidatieve fosforylering
- anaeroob = fosforylering op substraat niveau = lactaat vorming
- sommige cellen obliquaat anaeroob: RBC, thrombocyten, hersenen & gistcellen (alchoholische fermentatie - fases van reactie
- hexose stadium = investering = stap 1-3
- splitsingsreacties = stap 4-5
- triose stadium = winst = stap 6-10
investeringsfase
= hexose stadium
= stap 1-3 van glycolyse
stap 1)
α-D-glycose + ATP -> α-D-glucose-6-fosfaat + ADP + H+
- gekatalyseerd door hexokinase (alle cellen) & glucokinase (in lever)
- irriversibel = sterk gereguleerde enzymen
–> beide inhibitie door glucose-6-fosfaat
- hexokinase: Km = 10^-6 dus hoge affiniteit -> altijd actief
- glucokinase: Km = 10^-2 dus lage affiniteit -> enkele actief bij hoge suiker concentratie = sleutelenzym
stap 2)
α-D-glucose-6-fosfaat (aldose) -> α-D-fructose-6-fosfaat (ketose)
- gekatalyseerd door glucose-6-fosfaat isomerase = fosfoglucose isomerase = PGI
- nodig voor beter fosforylatie in volgende stap
stap 3)
α-D-fructose-6-fosfaat + ATP -> D-fructose-1,6-bisfosfaat + ADP + H
- gekatalyseerd door fosfofructokinase PFK-1
- sterke regulatie door compitie glycolyse & gluconeogenese
- allosterisch activeren door AMP, ADP & fructose-2,6-bisfisfaat
- allesterisch inhiberen door ATP & citraat
–> totaal 2 ATP
splitsingsfase
4) D-fructose-1,6-bifosfaat -> DHAP dihydroxyacetonfosfaat uit C1-3 + GAP glyceraldehyde-3-fosfaat uit C4-6
- door aldolase
- door hoge substraat concentratie = positieve gibs vrije energie naderd 0
1. elektron aanzuigende groep X: zoogdieren = klasse I = lysine = basisch
2. polarisatie carbonylgroep op C2
3. verwijdering proton C4 hydroxylgroep
4. C3-4 klieving
5) DHAP -> GAP
- door triosefosfatase = stereospecifiek op D-isomeer
- diffusie controle ≈ theoretische limiet
- na reactie = steady-stade = onderhouden flux
proton shuffle
1. DHAP x imidazolgroep GLU-65 door H-brug
2. protonshift van C1 naar GLU-165
3. eerste enediolaat tranisitie molecuul
4. enediolaat intermediair
5. tweede enediolaat transitie molecuul
6. GAP
winstfase (stap 6-7)
= triose stadium
= stappen 6-10
stap 6)
GAP + NAD+ + Pi <=> 1,3-bisfosfaatglyceraat + NADH + H+
- gekatalyseerd door GAP dehydrogenase
- oxidatie & fosforylering van GAP
- standaard gibsvrije energie positief: toch voorkomen doordat product concentratie laag is door meteen volgende reactie
–> associatie van dehydrogenase & fosfoglyceraat kinase van volgende stap = werkelijke concentratie bijna 0
stap 7)
1,3-bisfosfaatglyceraat + ADP <=> 3-fosfaatglyceraat + ATP
- gektalyseerd door fosfoglyceraat kinase (omgekeerde reactie)
- overdracht mogelijk door hogere fosforylgroep potentiaal = nog energie over = fosforylatie op substraat niveau
- omweg mogelijk: 2,3-BPG in rode bloedcellen
bypass reactie stap 7 glycolyse
in erythrocyten = rode bloedcellen
1. 1,3-bifosfaatglyceraat = 1,3-BPG
2. 1,3-BPG -> 2,3-BPG door bifosfaatglyceraat mutase
3. 2,3-BPG = allosterische inhibitor van oxyhemoglobine
4. betere O2 afzetting door hemoglobine
5. ophoping van 2,3-BPG
- inhibitie van bifosfaatglyceraat mutase
- negatieve feedback
6. 2,3-BPG -> 3-fosfoglyceraat door 2,3-fosfatase
7. verdere glucolyse
- verminderde ATP synthese voor verhoogde O2 afgave
- 80% volgt deze weg in RBC (geen mitochondrion = enkel glycolyse)
winstfase stap 8
3-fosfoglyceraat <=> 2-fosfoglyceraat
- gekatalyseerd ddoor fosfoglyceraat mutase = PGM = isomerase
– iPGM = independent = cofactor-onafhankelijk PGM
1) fosforylgroep transfer naar zijketen van enzym
2) gedefosforyleerd intermediair (substraat) blijft gebonden
3) fosforylgroep transfer naar 2e site subtraatmolecuul = C2
– dPGM = dependent = cofactor-afhankelijk PGM
- verschil: gedefosforyleerd intermediair (substraat) blijft niet gebonden
- 2,3-BPG voor fosforylatie van enzym
–> voorkomen bij bacterien, gisten & dieren
winstfase (stap 9-10)
stap 9)
2-fosfoglyceraat <=> PEP fosfoenolpyruvaat+ H20
- gektalyseerd door enolase = 2-fosfoglyceraat dehydratase
- PEP = enolfosfoaat ester
–> door reversibele eliminatie van water op C2 & C3 = dehydratatie
- hoge fosforylgroep transferpotentiaal door onstabile fosfoenolvorm
- Mg2+ als cofactor
- inhibitie door F = bloedafname voor glucose-bepaling
stap 10)
PEP + ADP + H+ -> pyruvaat + ATP
- gekatlyseerd door pyruvaat kinase: sterk gereguleerd
– allosterische modulatoren
– covalente modificaties
– genexpressie hormonaal & nutriënt-geregeld
-> concentratie van PEP hoog genoeg houden voor spontane reactie
stimulering: fructose-1,6-bifosfaat & PEP
inhibitie: ATP, alanine & acteylcoA
samenvatting reactie glycolyse
1) α-D-glycose + ATP -> α-D-glucose-6-fosfaat + ADP + H+
–> hexokinase & glucokinase
2) α-D-glucose-6-fosfaat -> α-D-fructose-6-fosfaat
–> glucose-6-fosfaat isomerase = fosfoglucose isomerase = PGI
3) α-D-fructose-6-fosfaat + ATP -> D-fructose-1,6-bisfosfaat + ADP + H
–> fosfofructokinase PFK-1
4) D-fructose-1,6-bisfosfaat -> glyceraldehyde-3-fosfaat GAP (C4-6) + dihydroxyacetonfosfaat DHAP (C1-3)
–> aldolase
5) DHAP -> GAP
–> triosefosfaat
6) GAP + NADH+ + Pi <=> 1,3-bisfosfaatglyceraat + NADH + H+
–> dehydrogenase enzym
7) 1,3-bisfosfaatglyceraat + ADP <=> 3-fosfaatglyceraat + ATP
–> fosfoglyceraat kinase
8) 3-fosfoglyceraat <=> 2-fosfoglyceraat
–> fosfoglyceraat mutase = PGM
9) 2-fosfoglyceraat <=> fosfoenolpyruvaat
–> enolase = 2-fosfoglyceraat dehydratase
10) fosfoenolpyruvaat + ADP + H+ -> pyruvaat + ATP
–> pyruvaat kinase
anaërobe glycolyse
- fermentatie
- pyruvaat + NAD+ -> NADH -> ethanol + NAD+ + CO2
- bacteriën, wijn, brood = rijzen door CO2, bier = schuim door CO2 - lactaatdehydrogenase
- pyruvaat + NADH -> lactaat + NAD+
- NADH als coenzym
- extra energie & NAD:NADH cyclus in beweging houden ≈ glycolyse in beweging - omgekeerde reactie
- bacterien: lactaat -> proprionaat
- zoogdieren: lactaat -> pyruvaat
- in lever = weefsel afh directionaliteit
lactaatdehydrogenase
process
1. pyruvaat
2. protonopname van hydroxyl C2 -> HIS-195 basische katalysator
3. transfer H+ C2 -> C4 op NAD
4. inonen paar carboxylaat pyruvaat x ARG-171
5. lactaat
isoenzymen
- verschillende M & H genen: M4, M3H, M2H2, MH3, H4
- diagnostiek van specifieke weefselschade
- vb: hepatitis, spierziektes & hartinfarct
- SMI = slug mucosal irritation test
- secretie = LDH: meer = meer
melkzuur bij lopen
lactaat ≠ oorsprong verzuring
ATP-hydrolyse:
ATP + H2O <=> ADP + Pi + H+
= kortstondig door erg snelle omzettingen van ATP
lactaat = indirecte invloed
vrije energieveranderingen van glycolyse
standaard gibbs vrije energie = zowel negatieve als postieve stappen ≠ goede reacties
–> veranderingen in concentraties door afvoering van producten = evenwicht sterk verleggen
= alle reacties zijn negatief of 0
regulatie van glycolyse
1) regulatie van hexose transport
2) hexokinase vs glucokinase
3) fosfofructose kinase
4) pyruvaatkinase
regulatie van hexose transport
transport
- concentratie gradiënt: bloed door voeding > cel door metabolisme
- passief transport door glucose transporters
- eens in cel = hexokinase tot G6P = geen transport meer
- GLUT1&3 = glucose onafh van insuline
- GLUT2 = glucose in lever = vrijediffusie
- GLUT4 = glucose afh van insuline
- binding insuline = hogerre transcriptie
- exocytose vesikels naar opp = meer transporters - GLUT5 = fructose in dunne darm
- GLUT7 = glucose-6-fosfaat van cytosol -> ER
regulatie van hexokinase
- hexokinase
- in cellen
- inhibitie door G6P = product
- opstapelingen in cellen voorkomen - glucokinase
- in lever
- inhibitie door F6P = stap later als hexokinase
- G6P mag opgestapelt worden voor glycogeen synthese
- stimulerig door F1P = na eten
