Kapittel 8 Glykolysen Flashcards
(61 cards)
Vis hvordan cAMP aktiverer enzymet proteinkinase A (PKA).
PKA består av to deler, regulatoriske enheter og katalytiske subenheter. Når cAMP binder seg til de regulatoriske subenhetene, slipper de taket på de katalytiske subenhetene. De frie katalytiske subenhetene blir aktive og kan utføre arbeid. PKA er et enzym som fosforylerer andre proteiner. Det tar en fosfatgruppe fra ATP og overfører den til bestemte aminosyrer (serin eller treonin) på målproteinene. Dette kan aktivere eller hemme enzymer, ende hvordan ionekanaler fungerer og endre hvordan gener uttrykkes.
Gi eksempler på hormoner som benytter cAMP som intracellulær budbringer.
cAMP fungerer som en budbringer inne i cellen og aktiverer enzymer, som PKA som utfører hormonets ordre.
Glukagon: frigjøres fra bukspyttkjertelen og stimulerer leveren til å bryte ned glykogen og lage glukose.
Vis hvordan adenylsyklase kan aktiveres av GTP-koblede regulatorproteiner.
Et signalmolekyl binder seg til en G-protein-koblet reseptor (GPCR) på cellemembranen. GPCR endrer form og aktiverer det tilknyttede G-proteinet ved å bytte ut GDP (bundet til α-subenheten) med GTP. Ved GTP-binding aktiveres α-subenheten.
Den aktive α-subenheten beveger seg bort fra βγ-subenhetene og binder seg til adenylsyklase i membranen, som dermed aktiveres. Adenylsyklase omdanner ATP til cAMP, som deretter aktiverer andre signalveier, som for eksempel PKA.
Den innebygde GTPase-aktiviteten i α-subenheten hydrolyserer GTP til GDP, og dette gjør at signalet slutter. α-subenheten binder seg igjen til βγ-subenhetene, og hele G-proteinet går tilbake til hvilende tilstand. Uten stimulering stopper adenylsyklase, og produksjonen av cAMP opphører. Til slutt brytes cAMP ned til AMP (av fosfodiesterase), og dermed stopper den cAMP-avhengige aktiveringen av proteinkinase A (PKA).
Skriv reaksjonen som katalyseres av enzymet adenylsyklase (formler ikke nødvendig).
Adenylsyklase omdanner ATP til cAMP + PP1, som fungerer som en sekundær budbringer.
Beskriv 3 ulike former for kommunikasjon mellom celler.
Overflate til overflatekontakt: kommunikasjon ved at molekyler på overflaten av en celle binder til reseptorer på overflaten av en nabocelle. Rask, lokal informasjonsoverføring. (direkte kontakt)
Gap junctions: Små kanaler (lagd av proteiner som kalles connexiner) forbinder cytoplasmaet til to naboceller. Lar ioner, små molekyler og elektriske signaler passere direkte mellom cellene.
Kjemisk signalisering: signalmolekyler som hormoner eller nevrotransmittere slippes ut fra en celle transporteres via blod eller vevsvæske, og binder seg til reseptorer på målceller. Eksempel: insulin som regulerer glukoseopptak. Viktig i energimetabolismen, for koordinering av funksjoner på tvers av hele organismen.
Hvordan kan enzymet fosfodiesterase bidra til å avslutte et hormonsignal?
For at signalet ikke skal være evig, må cAMP brytes ned. Dette gjøres av enzymet fosfodiesterase som er et enzym som spalter cAMP til 5 AMP. 5 AMP har ingen signalfunksjon og signalet stopper. Uten cAMP kan ikke PKA lenger være aktiv. Dette gjør at alle prosessene som ble startet av hormonsignalet(cAMP) gradvis skrur seg av.
Fosfodiesterrase=signalbrems
Hva er typisk for metabolske reaksjonsveier?
Består av mange trinn
- Det er en lang serie koblede reaksjoner, der produktet fra ett trinn er substrat for neste. Hvert trinn katalyseres av et spesifikt enzym
Har reguleringspunkter
- Ofte noen få hastighetsbetemmende trinn som reguleres nøye vanligvis ved allosterisk regulering, fosforylering eller hormonell kontroll. Disse punktene sikrer at hele veien går i riktig retning og med riktig hastighet.
Er irreversible totalt sett
- Enkelte rekasjoner kan være reversible, er den samlede retningen for veien ofte irreversibel.
Er delt inn i katabolsk og anabolske veier:
- Kataboslke veier: bryter ned store molekyler og frigjør energi.
- Anaboslke veier: bygger opp komplekse molekyler og krever energi.
Er koblet til energibærere
- Bruker og produserer molekyler som ATP, NADH, FADH2 for å overføre energi.
Er ofte lokaliserte i spesifikke deler av cellen
- For eksempel skjer glykolysen i cytoplasma, mens sitronsyresyklusen skjer i mitokondriene.
Hva er den ”kjemiske strategien” i glykolysen?
Hvordan vi får energi ut av glykolysen?
1: Kobler fosfatgrupper til glukose, dette koster 2 ATP
2: Glukosemolekylet spaltes til 3-karbonforbindelser, med hver sin fosfatgruppe
3: Omarrangerer fosfatgruppene slik at de får overføringspotensialet
4:Kjemisk koble spaltingen av fofatgruppene til dannelse av 4 ATP.
Hvordan tas glukose opp i celler? (Beskriv de to hovedmekanismene).
Glukose kan ikke diffundere direkte inn i celler, men kommer inn via en eller to transportmekanismer: et Na + -uavhengig, fasilitert diffusjonssystem eller et Na+-monosakkarid-kotransportsystem.
Na+-uavhengig fasilitert diffusjonstransport:
Dette er et system som består av 14 glukosetranspotører i cellemembranen. De kalles GLUT1-14. De finne si membranen i to konformasjonstilstander. Ekstracellulær glukose binder seg til transportøren, som deretter endrer konformasjon og transporterer glukose over cellemembranen. De ulike GLUT transportørene finnes i ulike vev:
GLUT 1: foster, blod, blod-hjernebarrieren
GLUT 2: lever, pankreas, nyrer
GLUT 3: placenta, nevroner og nyrer
GLUT 4: muskler og fettvev
Ved fasilitert diffusjon følger glukosebevegelsen en konsentrasjonsgradient, fra høy til lavere konsentrasjon. Dette krever ikke energi. GLUT 2 er veldig fleksibel, den finnes i lever og nyrer og kan ta opp glukose når blodsukret er høyt(etter et måltid), og det kan frigjøre glukose når blodsukret er lavet(faste)
Na monosakkarid kotransportsystem:
Dette er en energikrevende prosess som transporterer glukose mot en konsentrasjonsgradient, fra lav til høy. Dette systemet er koblet til konsentrasjonsgradienten til Na, som transporteres inn i cellen samtidig. Bæreren er en natriumavhengig glukosetransportør eller SGLT. Denne typen transport forekommer i epitelcellene i tarmen, nyretubuli og deler av blod-hjerne-barrieren.
. Leverceller (hepatocytter) og betaceller i pankreas (bukspyttkjertelen) har et
spesialenzym for fosforylering av glukose (glukokinase, GK). På hvilke måter skiller
dette seg fra heksokinase (HK) – og hvilken hensikt/funksjon har dette i lever?
Sammenlign metningskinetikken til HK og GK.
Affinitet(hvor lett de binder seg til glukose):
Heksokonase har høy affinitet, den griper tak i glukose lett, selv om det er lite mengde i blodet. Kan fosforylere glukose effektivt selv ved lave glukosekonsentrasjoner.
Glukokinase: har lav affinitet, den trenger høyere glukosekonentrasjoner for å være aktiv.
Kapasitet(Vmax)
Heksokinase har lav kapasitet, har en begrenset kapasitet og fosforylerer bare så mye glukose som cellen kan bruke.
Glukokinase: har en høy kapasitet, kan raskt fosforylere store mengder glukose når konsentrasjonen er høy, feks, etter et måltid.
Produkthemming:
Heksokinase: blir hemmet hvis det hoper seg opp glukose 6-fosfat, så den ikke sløser ATP. Dette hindrer også fosforylerte sukkertarter.
Glukokinase: hemmes ikke av glukose-6-fosfat, det kan fortsette å jobbe selv når glukose-6-fosfat nivåene stiger.
Vevstype og funksjon:
Heksokinase: finnes i de fleste vev, dette sikrer glukoseforsyning til cellene under faste og ved lavt blodsukker.
Glukosekinase: finnes i lever celler og i b-celler i pankreas, det fungerer som en glukosesensor og håndterer store glukosemengder etter et måltid.
Heniskten og funksjonen i lever er at lever hjelper glukokinase med å fange opp og fosforylere store mengder glukose fra blodet etter et karbohydratrikt måltid. Det lagrer glukogen eller omdanner det til fett, i stedet for å slippe det ut i blodbanen(hyperglykemi). Det viker som en buffer som beskytter kroppen mot for høy blosukkerstigning.
Heksokinase når en raskt metning og fungerer effektivt ved lave glukosenivåer, men har lav kapasitet. Det betyr at det kan binde og fosforylere glukose selv når det er lite glukose tilgengelig, sørger derimot for at viktige celler alltid får glukose til energi. Glukosekinase trenger høy glukose for å bli aktiv og har en høy kapasitet, dette er ideelt tilpasset å fange overskuddsglukose etter måltid.
Hva gjør heksokinase?
heksokinase katalyserer det første trinnet i glykolysen. Det tar glukose og tilfører det energi, slik at vi får glukose-6-fosfat. Dette er viktig for fosforylert glukose kan ikke transporteres ut gjennom cellemembranen, fordi det ikke blir gjenkjent av GLUT transportørene. –>cellen bevarer glukosen til eget bruk.
Hva gjør glukokinase?
Glukokinase gjør akkurat det samme som heksokinase, men vi finner det bare i leverceller(hepatocytter) og i b-celler i bukspyttkjertelen.
Regulering av fruktose-6-fosfat og glukose(GKRP)
Hvis det er mye fruktose-6-fosfat inne i cellen , vil glukokinase flytte seg inn i cellekjernen. Det binder seg til et regulatorprotein(GKRP), som holder det inaktivt. resultatet av dette er at glukokinase ikke kan fosforylere glukose. dette skjer når cellen ikke trenger å ta opp glukose akkurat da.
Hvis det er mye glukose inne i leveren, vil glukokinase slippe seg løs fra GKRP og det går tilbake til cytosol, og det begynner fosforyleringen av glukose-6-fosfat og sette igang lagring og nedbryting . Dette systems fungerer kun for glukokinase i leveren.
Hvordan reguleres heksokinase?
Heksokinase regulert direkte av mengden glukose-6-fosfat. Hvis det bygger seg opp mye glukose-6-fosfat i cellen, vil heksokinase bremse. Dette fører til at cellen ikke bruker opp unødvendig ATP, og fosforylerer mer sukker enn det som er nødvendig
Hva er glykolysens viktigste regulatorenzym?
Fosfofruktokinase 1(PFK-1)
Fosfofruktokinase-1 (PFK-1) er glykolysens viktigste regulatorenzym. Dette er ikke
den første reaksjonen i denne sekvensen (fra glukose) - hvorfor er det likevel
”fornuftig” at PFK-1 er hovedregulator for glykolysen? Tips! Se om glukose-6-fosfat
kan gå andre veier enn videre gjennom glykolysen!
god sted å regulere selve glykolyseprosessen. Det er fordi glukose-6-fosfat kan gå flere veier og ikke bare videre i glykolysen. Det kan gå inn i glykolysen, lagres som glykogen og det kan gå inn i pentosefosfatveien for å lage NADPH og ribose-5-fosfat. Så hvis man stoppet på reguleringen på nivået til heksokinase, ville man ikke skille mellom hva cellen skal gjøre med glukosen, bare at den er fanget i cellen.
PFK-1 katalyserer omdannelsen av fruktose-6-fosfat til fruktose-1,6-bisfosfat. Dette trinnet binder glukosen fast til glykolysen, her i fra kan molekylet lett brukes i andre veier. Derfor er det logisk og energieffektivt at hovedreguleringen skjer her, slik at cellen kun setter i gang glykolyse når det virkelig trengs energi eller byggesteiner.
Gjør rede for den hurtig allosteriske reguleringen av PFK-I.
ATP: når ATP-nivåene er høye, binder ATP allosterisk til PFK-1 og hemmer enzymet. Dette gir mening fordi høye ATP-nivåer signaliserer at cellen har nok energi og ikke trenger å kjøre glykolyse for å lage mer.
Sitrat: er et mellomprodukt fra sitronsyresyklusen som også hemmer PFK-1, som er et signal på at energiforsyningen er god,.
AMP: når energilagrene er lave, øker AMP-nivåene i cellen og dette aktiverer PFK-1 allosterisk, slik at glykolysen akselererer og skaffer mer ATP.
Fruktose-2,6-bisfostfar: dette overstyrer ATP-hemming og holder PFK-1 aktiv, selv når ATP nivåene er høye. Det er viktig i leveren for å styre mellom glykolyse og glukogenese.
Hva er hensikten med glykolysen?
Hensikten med glykolyse er å bryte ned glukose (en sekskarbon-sukkerart) til to molekyler pyruvat (tre karboner hver), samtidig som cellen får utbytte i form av energi og byggesteiner. Prosessen skjer i cytoplasmaet og har flere viktige funksjoner:
Energiproduksjon: Glykolysen gir en netto gevinst på 2 ATP (adenosintrifosfat) per glukosemolekyl, som cellen kan bruke til energikrevende prosesser. Den produserer også 2 NADH (nikotinamidadenindinukleotid), som kan brukes videre i cellens respirasjon for mer energiproduksjon.
Forberedelse for videre nedbrytning: Pyruvat fra glykolysen kan videre omdannes til acetyl-CoA, som går inn i sitronsyresyklusen (Krebs-syklusen) under aerobe forhold, eller til laktat eller etanol under anaerobe forhold.
Byggesteiner: Underveis i glykolysen dannes mellomprodukter som kan brukes til syntese av aminosyrer, nukleotider og andre biomolekyler.
Hvilken rolle spiller enzymet Laktatdehydrogenase i glykolysen under anaerobe
forhold?
Under anaerobe forhold (ikke oksygen)stopper den okidative forsoryleringn i mitokondriene, og NADH kan ikke levere elektronenen sin til elektrontransportkjeden. Dette er et problem fordi glykolysen trenger NAD for å fortsette. Laktatdehydrogenase løser dette problemet ved å redusere pyruvat til laktat og samtidig oksideres NADH til NAD. Resultatet av dette er at cellene får regenertt NAD slik at glykolysen kan fortsette å lage litt ATP, selv uten oksygen.
Hvor blir det av laktat produsert i røde blodlegemer (RBC), eller i overarbeidet
skjelettmuskulatur?
I arbeidende skjelettmuskulatur overstiger NADH-produksjonen, den oksidative kapasiteten til respirasjonskjeden. Dette resulterer til en forhøyet NADH/NAD ratio, som favoritiserer reduksjonen av pyruvat til laktat. Derfor inder intens trening, akkumuleres laktat i musklen, dette fører til fall i den intracellulære pH og kan potensialet føre til karmper. Mye av dette laktatet diffunderer etter hvert ut i blodet og kan brukes av leveren til å lage glukose. I leveren brukes laktat til glukoneogenese: laktat gjøres om til glukose igjen.
Hvor kommer fosfatgruppen som inngår i reaksjonen glyceraldehyd 3 fosfat–>1,3 bifosfoglyserat fra?
fosfatgruppen som legges til i denne reaksjonen kommer fra uorganisk fosfat. Det betyr at enzymet glyseraldehyd 3 fosfat dehydrogenase bruker fritt fosfat som finnes løst i cytosol, og låner ikke en fosfatgruppe fra ATP.
Hva heter enzymet som katalyserer reaksjonen glyseraldehys 3 fosfat til 1,3 bisfosfoglyserat?
glyseraldehyd-3-fosfat dehydrogenase
Hva menes med begrepet substratnivåfosforylering? Gi eksempler fra glykolysen.
Substratnivåfosforylering betyr at det skjer en overføring av en fosfatgruppe fra et høyenergisubstrat direkte til ADP, slik at det dannes ATP, uten at det er innvolvert i en elektrontransportkjede eller oksidativ fosforylering i mitokondriene. Cellen lager ATP direkte i en enzymreaksjon i cytoplasma, bare basert på kjemisk energi lagret i et mellomprodukt.
Dette skjer to steder i glykolysen:
Mellom 1,3-bisfosfoglyserat3 fosfoglyserat. Her er det enzymet fosfoglyseratkinase som overfører en fosfatgruppe fra 1,3bisfosfoglyserat til ADP slik at ATP dannes.
Det skjer også mellom fosfoenolpyruvat til pyruvat .
Hva mener vi med at fruktose 1,6 bisfosfat forårsaker en «feed-forward» regulering
av pyruvatkinase?
Feed-forward betyr at et tidlig mellomprodukt i en reaksjon vei aktiverer er enzym som kpmmer lenger ned i samme vei. Det er at slags forhåndsvarsel til enzymet om at substrater er på vei, slik at det kan forberede seg på å jobbe raskere. Frutose 1,6 bisfosfat dannes tidlig i glykolysen. Dette molekylet aktiverer pyrovatkinase som er et enzym i et av de siste trinnene i glykolysen. Når fruktose 1,6 bifosfat er høyt, signaliserer det at glykolysen allerede er i gang og det produseres masse mellomprodukter. Da skrur fruktose 1,6 bifosfat opp aktiviteten til pyrovatkinase slik at slutten av glykolysen går effektivt og uten opphopning.
