Glükoneogenees 08.09.2005

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

Glükoosi metabolismi ülevaade

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

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

Substraadi tsüklid ja voo kontroll

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

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.

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

Kovalentne modifitseerimine- valkude fosforüülimine

Vabaenergia muutused glükolüüsi rajas Reaktsioon ensüüm DG´ DG 1 Heksokinaas -20.9 -27.2 2 PGI +2.2 -1.4 3 PFK -17.2 -25.9 4 Aldolaas +22.8 -5.9 5 TIM +7.9 +4.4 6+7 GAPDH+PGK -16.7 -1.1 8 PGM +4.7 -0.6 9 Enolaas -3.2 -2.4 10 PK -23.3 -13.9

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 ?

PFK: glükolüüsi võtmeensüüm lihaskoe rakkudes

PFK aktiivsuse sõltuvus G6P kontsentratsioonist

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.

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

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

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.

Biotiin on püruvaadi karboksülaasi kofaktor

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

Biotiin- vitamiin Harilikult pole probleem, sest soolestiku mikrofloora toodab piisavalt. Munad- probleem toorel kujul Avidiin- Kd = 10-15 Kaitsemehhanism munadele?

PEP karboksükinaas

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.

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 2ADP + 2GTP + 4Pi