Glükoneogenees 08.09.2005.

Teema esitlus: "Glükoneogenees 08.09.2005."— Esitluse väljavõte:

1 Glükoneogenees

2 Pentoosfosfaadi raja reaktsioonid
Järgmine loeng- Fotosünteetiline süsiniku fikseerimine Enne loengut Meelde tuletada: Pentoosfosfaadi raja reaktsioonid

3 Glükoosi metabolismi ülevaade

4 Glükolüüs- kiire ATP süntees
Glükolüüs 100 korda kiirem kui ATP süntees oksüdatiivse fosforüülimse abil mitokondrites

5 Metabooliitide voo kontroll
f Statsionaarses olekus J = const Statsionaarses olekus on metaboliitide voog läbi raja konstantne ja voogu kontrollitakse: 1) Vastavalt organismi vajadustele võib voogu määrav etapp erineda 2). Voo muutus mõjub kõigile raja etappidele

6 Substraadi tsüklid ja voo kontroll

7 Kui metaboliitide voog suureneb, siis DJ põhjustab [A] suurenemise, seetõttu omakorda Dvf . DJ = Dvf
Asendame Michaelis-Menteni võrrandisse

8

9 vf/(vf-vr) on reaktsiooni kiiruse muutumise tundlikkuse mõõt vastusena substraadi kontsentratsooni muutustele Pöördumatu reaktsiooni korral läheneb vr 0-le ja vf/(vf-vr) 1-le. Seetõttu vajab reaktsioon pea kiiruse muutusega sarnases suurusjärgus olevat substraadi kontsentratsiooni muutust. Tingimustes kus reaktsioon läheneb tasakaalule , läheneb vr vf--le ja seega vf/(vf-vr) lõpmatusele. Seetõttu on reaktsioni kiiruse muutmiseks palju väiksemat muutust substraadi kontsentratsioonis.

10 Metaboliitide voogu kontrollitakse kiirust limiteeriva reaktsiooniga
Kiirust määrav reaktsioon on tavaliselt mitetasakaaluline. Tingimustes, kus vf>>vr , on voo muutus DJ/J proportsionaalne substraadi kontsentratsiooni muuduga. Glükolüüsi raja voog muutub enam kui 100 korda, substraadi kontsentratsiooni nii suures piirides muuta ei saa. Kasutatakse: Allosteerilist regulatsiooni Kovalentset modifikatsiooni Substraadi tsükleid Geneetilist kontrolli

11 Kovalentne modifitseerimine- valkude fosforüülimine

12 Vabaenergia muutused glükolüüsi rajas
Reaktsioon ensüüm DG´ DG 1 Heksokinaas 2 PGI 3 PFK 4 Aldolaas 5 TIM 6+7 GAPDH+PGK PGM 9 Enolaas 10 PK

13 Ainult kolme ensüümi DG on suure negatiivse väärtusega
Heksokinaas, fosfofruktokinaas, püruvaadikinaas Teised ensüümid töötavad tasakaalulistes tingimustes, nende kiirus on suurem kui voog läbi raja. Ensüüm Inhibiitor Aktivaator Heksokinaas G6P ? PFK ATP, tsitraat, PEP ADP, AMP, cAMP F2,6BP, F6P NH4, Pi Püruvaadi kinaas ATP ?

14 PFK: glükolüüsi võtmeensüüm lihaskoe rakkudes

15 PFK aktiivsuse sõltuvus G6P kontsentratsioonist

16 AMP, kuid mitte ATP kontsentratsioon kontrollib glükolüüsi
ATP kontsentratsioon kõigub rakkudes olenevalt olekust (puhke/aktiivne tegevus) vaid 10%. [ATP] puhverdatakse kreatiinfosfaadi ja adenülaatkinaasi poolt. 2ADP ATP + AMP 10% ATP kontsentratsiooni vähendamine põhjustab 5x AMP hulga tõusu. ATP = 50AMP lihastes. AMP aktiveerib PFK adenülaadi kinaasi reaktsiooni toimel.

17 Substraadi tsüklid Fruktoos-6 fosfaat +ATP Fruktoos 1,6-bisfosfaat
Fruktoos 1,6-bisfosfaat Fruktoos -6 fosfaat + Pi Summaarne tulemus on ATP hüdrolüüs. Seda tsüklit kontrollivad 2 ensüümi, PFK and fruktoos 1,6 bisfosfataas. Kui neid mõlemaid ei kontrollitaks, toimuks futiilne tsükkel. Glükolüüsi spetsiifilised efektorid Ensüüm Inhibiitor Aktivaator Fosfataas AMP ATP, tsitraat

18

19 Glükoneogenees Oksaalatsetaat- glükoneogeneesi lähteühend
Glükoneogenees- protsess, milles mitmesugused prekursorid (laktaat, püruvaat, glütesrool, aminohapped) muudetakse glükoosiks.. Vajalik: nälgimise korral kui glükoosi hulk langeb. Enamik prekursormolekule peab sisenema tsitraaditsüklisse ja konverteeritakse oksaalatsetaadiks. Oksaalatsetaat- glükoneogeneesi lähteühend

20

21 Püruvaat muudetakse oksaalatsetaadiks enne konversiooni fosfoenoolpüruvaadiks
Püruvaadi karboksülaas katalüüsib ATP sõltuvat oksaalatsetaadi formeerumist püruvaadist ja CO2-st. 2. PEP karboksükinaas konverteerib oksaalatsetaadi PEP-ks kasutades GTP-d.

22 Biotiin on püruvaadi karboksülaasi kofaktor

23 Glükoneogenees ja glükolüüs ei ole teineteise pöördprotsessid
Kuigi enamus glükolüüsi ja glükoneogeneesi reaktsioone on pöördreaktsioonid, on 3 etappi unikaalsed: 1 Püruvaadi konversioon PEP-ks 2 Fruktoos 1,6-bisfosfaat fruktoos-6-fosfaadiks 3 Glükoos-6-fosfaat glükoosiks

24

25 Biotiin- vitamiin Harilikult pole probleem, sest soolestiku mikrofloora toodab piisavalt. Munad- probleem toorel kujul Avidiin- Kd = Kaitsemehhanism munadele?

26 PEP karboksükinaas

27 AcCoA reguleerib püruvaadi karboksülaasi
Oksaalatsetaadi kontsentratsiooni tõus põhjustab Krebsi tsükli aktiivsuse kasvu ja AcCoA on karboksülaasi allosteeriline aktivator. Kui aga ATP ja NADH kontsentratsioonid on kõrged ja Krebsi tsükkel on inhibeeritud, konverteeritakse oksaalatsetaat glükoosiks.

28 2Püruvaat +2NADH + 4H+ + 2ATP + 2H2O
PFK ja heksokinaasi reaktsioonidest minnakse mööda hüdrolüütiliste reaktsioonidega Fruktoos 1,6-fosfaadi ja glükoos-6-fosfaadi hüdrolüüs on unikaalsed reaktsioonid glükoneogeneesi rajas. Glükoos-6-fosfataas on olemas ainult maksas ja neerudes. Maks on kõige olulisem glükoneogeneesi organ. Glükoos + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2Püruvaat +2NADH + 4H+ + 2ATP + 2H2O 2Püruvaat +2NADH + 4H+ + 4ATP + 2GTP + 6H2O glükoos + 2NAD+ + 4ATP + 2GDP + 4Pi 2ATP + 2GTP + 4H2O ADP + 2GTP + 4Pi

29