Glicolízis és glükoneogenezis 2024

Szénhidrátok anyagcseréje  A szénhidrátok anyagcseréje - Glikolízis - Glükoneogenesis - A glükóz szekundér oxidációi (pentóz- foszfát ciklus, glükuronsavas út) - Egyéb monoszacharidok átalakulása glikolitikus köztitermékekké - A glikogén anyagcseréje - A szénhidrátok emésztése, f...

Szénhidrátok anyagcseréje  A szénhidrátok anyagcseréje - Glikolízis - Glükoneogenesis - A glükóz szekundér oxidációi (pentóz- foszfát ciklus, glükuronsavas út) - Egyéb monoszacharidok átalakulása glikolitikus köztitermékekké - A glikogén anyagcseréje - A szénhidrátok emésztése, felszívódása Este interzisă copierea și distribuirea neautorizată a  NADH + H+ G  GLIKOLÍZIS ÉS GLÜKONEOGENESIS A glikolízis magába foglalja a glükóz lebomlását piroszőlősavvá, ezáltal ATP és NADH+H+ termelődik. A glikolízis igen intenzív az agyban, izomszövetben, májban, vesékben, és bizonyos sejttípusok számára, mint például a vörösvértestek, neuronok, a fő energiatermelő folyamatot képviseli. A glükoneogenesis a glükóz szintézisét jelenti nem cukor természetű előanyagokból, mint például a piruvát, laktát (tejsav), glicerin, a citrátkör köztitermékei. A standard aminosavak közül 18 glükoplasztikus vagy vegyes szénláncú (csupán a leucin és lizin nem vesz részt a glükoneogenesisben). Ezek az előanyagok oxálacetáttá alakulnak, amely a Este interzisă copierea și distribuirea neautorizată a  GLIKOLÍZIS ÉS GLÜKONEOGENESIS A glükoneogenesis székhelye elsősorban a máj és másodlagosan a vesék. A folyamat intenzitása az anyagcsere állapotától függ. Alapállapotban a máj a szervezet számára szükséges glükóz 85-95%-át szolgáltatja. Intenzív fizikai munka esetén gyorsan elhasználódik a májban és izmokban található glikogén, amely serkenti a májban zajló glükoneogenesist, olyan előanyagokból, mint a laktát, amely az anaerob glikolízis végterméke, vagy glicerinből, amely a hormonfüggő lipolízis végterméke. A glikolízis és glükoneogenesis fontos folyamatok az energianyerés, illetve a glükóz homeosztázisa szempontjából. Sejtszinten való lokalizációjukat tekintve a glikolízis citoplazmatikus folyamat, míg a glükoneogenesis részben citplazmatikus, részben Este interzisă copierea și distribuirea neautorizată a  GLIKOLíZIS folyamat első és harmadik lépése reverzibilis, ezeknél ATP bevitelre van zükség aktiváció céljából. A fruktóz-1,6-difoszfát ettéhasad két trióz-foszfátra, amelyek közül a hidroxiaceton-foszfát átalakul glicerinaldehid-3- oszfáttá, ez utóbbiból 2 molekula folytatja az nyagcsereutat, 2 NADH+H+ képződéséhez vezet, mely aerob körülmények között az ingarendszerek tal a mitokondriumba szállítódik, anaerobiózis setén a piruvát tejsav átalakulásban felhasználódik. Az 1,3-DPG makroerg vegyület, amely szubsztrát szinten történ foszforilációval ATP képződéshe vezet. A következő makroerg vegyület a foszfoenolpiruvát. Malát-aszpartát ingarendszer (máj, vese, miocardium) a glikolízis által képződött 2NADH+H+ mitokondriumba való szállítására szolgál, változatlan formában (belőle 2x3 ATP keletkezik) Glicerol-foszfát ingarendszer (vázizmok, agy) a glikolízis által képződött 2NADH+H+ mitokondriumba való szállítására szolgál, 2FADH2 formájában jut a mitokondriumba (2x2ATP keletkezik belőle)  GLIKOLÍZIS CH2OH CH2OPO32- H OH +ATP Mg2+ H OH H H O H O H + ADP + Hexokináz + H H O Glükokináz H H OH O H O H (a májban) O H O H Glucoza Glükóz-6-foszfát H H NH2 IRREVERZIBILIS REAKCIÓ C N N C CH C HC N O O O N - O P O P O P O O CH2 H H - O - O - O 2+ H H Mg O O  GLIKOLÍZIS CH2OPO32- CH2OPO 3- 2 H OH O CH2OH H O H foszfoglüko- H HO H H OH H O H O izomeráz OH HO H Glükóz-6- H Fruktóz-6- foszfát foszfát A PGI (foszfoglüko-izomeráz) sav-bázis katalízissel működő enzim.  GLIKOLÍZIS CH2OPO32- CH2OPO 32- O CH2 O CH2OPO3 2 2+ Mg H HO OH H H H fosfofructo- H O OH kinaza HO H OH + HO H Fruktóz-6- ATP ADP+ Fruktóz-1,6- foszfát difoszfát H IRREVERZIBILIS reakció. PFK1: szabályozási központ, allosztérikus serkentői az AMP és a fruktóz-2,6-P2, gátlószerei az ATP és citrát.  GLIKOLÍZIS CH2OPO32 CH2OPO32- C O C O C H HO CH2 HO Dihidroxiaceton foszfát H Aldoláz A + C OH H C O H C 2-OH CH 2OPO 3 H C OH 2- Fruktóz- CH 2OPO 3 1,6-difoszfát Glicerinaldehid 3-foszfát Az Aldoláz A sav-bázis katalízissel működő enzim. Hatására trióz-foszfátok keletkeznek.  GLIKOLÍZIS HO CH2 C H C O triózfoszfát O izomeráz CH2OPO3 2- CH2OPO32 H Dihidroxiaceton Glicerinaldehid 3- foszfát (DOAP) foszfát (GA-3-P) C OH Csak az egyik triózfoszfát alakul tovább, a GA-3-P, amely a DOAP-ból is származik. A TPI (triózfoszfát- izomeráz) sav-bázis katalízissel fejti ki a hatását.  GLIKOLÍZIS H C O gliceraldehid-3-foszfát- O C OPO32- dehidrogenáz H C H C OH OHCH OPO 2- 2- 2 3 CH OPO 2 3 Glicerinaldehid NAD++Pi NADH+H 1,3-Difoszfo- 3-foszfát + glicerát A GA-3-P eloxidálódik egy makroerg vegyületté, 1,3- difoszfogliceráttá (1,3-DPG). A (GA-3-P-DH) Cys tartalmú tiol-enzim.  GLIKOLÍZIS O C OPO32- - foszfoglicerát O C= kináz H C OH O CH2OPO32- CH2OPO32- ADP H 1,3-Difoszfo- glicerát ATP 3- C Foszfoglicerát A makroerg 1,3-DPG-ből szubsztrát szinten OH történő foszforilációval, Mg jelenlétében ATP képződik.  GLIKOLÍZIS - fosfoglicerát O C O O- mutáz O =C OPO 32- H C H C OH CH2OPO32- CH OH 2 3- 2- Foszfoglicerát Foszfoglicerát Foszfoglicerát mutáz (PGM) katalizálta folyamat.  GLIKOLÍZIS Gliceraldehid-3-foszfát GAPDH difoszfoglicerá 1,3-Difoszfoglicerát t mutáz O C - O PGK Pi H C OPO32- 3-Foszfoglicerát CH2OPO32- 2,3- 2,3-Difoszfoglicerát PGM difoszfoglicerát foszfatáz 2-Foszfoglicerát Az eritrocitákban 2,3-DPG képződik (Rappaport-Luebering sönt). Kimarad az ATP szintézisének lépése 1,3-DPG-ből.  GLIKOLÍZIS - O C - O C O O 2 enoláz 2 H C 3- H C OPO3 - +H2 OPO O CH2OH CH2 2- Foszfoenolpiru Foszfoglicer vát át Az enoláz Mg2+ vagy Mn2+ függő. Fluorral gátolható.  GLIKOLÍZIS O C O- piruvát O C O- 2- kináz H C OPO3 C CH2 + O Foszfoenolpiruvát ADP CH3 A makroerg foszfoenolpiruvátból (PEP) szubsztrát ATP szinten történő foszforilációval ATP képződik.Piruvát Aerob körülmények között a piroszőlősav oxidatív dekarboxilezésen megy keresztül. Anaerob körülmények között a piruvát tejsavvá alakul, NADH+H+-ot felhasználva. IRREVERZíBILIS reakció  A GLIKOLÍZIS SZABÁLYOZÁSA Kulcsenzimek: a glikolízis irreverzibilis reakcióit katalizáló enzimek: hexokináz/glükokináz, 6- foszfofruktokináz-1, piruvát kináz. Allosztérikus szabályozás: a fruktóz-2,6-difoszfát nem glikolítikus köztitermék, a foszfofruktokináz-1 serkentésével elősegíti a glikolízist. Az ATP gátolja a foszfofruktokináz-1-t és a piruvát kinázt, míg az AMP aktiválja ezeket. Az acetil-CoA gátolja a piruvát kinázt. Hormonális szabályozás: az inzulin defoszforilációt elősegítve aktiválja a piruvát kinázt (serkenti a glikolízist), míg a glükagon és az adrenalin foszforiláció által gátolja a piruvát kinázt, ezáltal gátlás alá kerül a glikolízis. Este interzisă copierea și distribuirea neautorizată a  A GLIKOLÍZIS ENERGETIKÁJA Anaerob körülmények között: az 1 glükóz molekulából képződött 2 piruvát átalakul 2 molekula tejsavvá (laktáttá), amely elhasználja a glicerinaldehid-3-foszfát által képződött 2NADH+H+-t). Energetikai nyereség: 2ATP Aerob körülmények között: 2ATP (a glikolízisből: 4 ATP képződik, - 2ATP felhasználódott az elején az aktivációra) 6 ATP (a 2 piruvát oxidatív dekarboxilezése által képződött 2NADH+H+-ból) 24 ATP (a 2 acetil-CoA molekulából, amelyek a Szent- Györgyi Krebs ciklusban hasznosultak: 2x12ATP) 4 vagy 6 ATP (a glikolízis során képződött 2NADH+H+-ból az ingarendszer függvényében, amely a mitokondriumba szállította, szövettípus Este interzisă copierea și distribuirea neautorizată a  A GLIKOLíZIS PATOLÓGIÁS VONATKOZÁSAI Szívizom: igen érzékeny az oxigénhiányra, a sejtek elhalása hamar kialakul, 4-5 órával az ischémia után. Ellentétben a myocardiummal, anaerob glikolízis igen gyakran zajlik a vázizmokban. Malignus (rákos) sejtek: a glikolízis gyors ütemben zajlik, ezáltal nagy mennyiségű sav keletkezik (piroszőlősav, tejsav), emiatt a rákos daganatok pH-ja igen alacsony. Intrauterin hypoxia: anaerob glikolízis zajlik, amely nagy mennyiségű piruvát képződéséhez vezet. A nem megfelelő gázscsere miatt  pO2 és pCO2, amely hasonlít a légzési acidózis okozta elváltozásokhoz. A létfontosságú szervek sérülnek (myocardium, agy, máj), az enzimaktivitások csökkennek. A perifériás keringés zavart szenved, sokk állapot alakul ki, az intrauterin elhalálozás kockázata magas. Kompenzatórikus mechanizmusok zajlanak a magzatban: szimpatikotónia (magas pulzusszám, alacsony vérnyomás). A keringés centralizálódik, hogy fenntartsa a vitális szervek Este interzisă copierea și distribuirea neautorizată a  GLÜKONEOGENESIS A glikolízis 3 irreverzibilis reakciójának megkerülésétől eltekintve a többi reakció azonos a két anyagcsereútnál, csupán ez esetben ellenkező irányban zajlanak. A piroszőlősav–PEP átalakulásra az alábbi utak alkalmasak: PEP út: a szervezet ezt a rövidebb utat használja, ha tejsavból indul ki a glükoneogenesis (amely piroszőlősavvá alakulva NADH+H+-t termel a citoplazmában a folyamat elején). Malát út: a szervezet ezt a hosszabb utat használja, amennyiben a glükoneogenesis előanyaga nem szolgáltat NADH+H+-t a citoplazmában a folyamat elején, ezért néhány reakcióval bővül az anyagcsereút, hogy megvalósuljon egy további Este interzisă copierea și distribuirea neautorizată a PEP út, malát út (szaggatott vonalak jelzik a sajátos reakciókat a hosszabb malát út esetében, a folyamatos nyilakkal jelzett reakciók zöme közös)  Glükoneogenesis A glikolízis első és harmadik lépésének megsöntölését az alábbi reakciók valósítják meg:  GLÜKONEOGENESIS  Szabályozás: - Hormonális szabályozás: az inzulin gátolja a glükoneogenesist, más hormonok, mint pl. a glükagon, adrenalin, ACTH, STH serkentik a glükoneogenesist. - Intenzív lipid katabolizmus esetén (zsírsavak béta-oxidációja) nagy mennyiségű acetil-CoA képződéséhez vezet, amely indukálja a piruvát karboxiláz enzim aktivitását, elősegítve ezáltal a glükoneogenesist.  A glükóz ciklusai felelősek a glükoneogenesishez szükséges előanyagok szállításáért az extrahepatikus szövetekből a májba, a máj pedig exportálja a glükózt a vérbe, amelyet az extrahepatikus szövetek felvesznek. Este interzisă copierea și distribuirea neautorizată a A glükóz ciklusai Glicerin Glicerin