Upload
spalloc
View
57
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
KARBOHİDRAT METABOLİZMASI- I
Zihnioğlu Biyo2-7
Sindirim ve Sindirim ve AbsorbsiyonAbsorbsiyonNon-ruminant
Ruminant
CHO (diyet)Sindirim enzimleri
Glukoz İnce Barsak
Kan dolaşımına absorbsiyon
Mikrobiyal Fermentasyon
Yağ
asitleri (mide)
(salivary and pancreatic)
(intestinal epithelium)
Karbohidratların Sindirimi
Mide öncesi
–Tükrük
amilazı
: α
1-4 endoglikozidaz
GG
GG
G
GG
Gα
1-4 bağıG
G
GG α
1-6 bağı
GG
G
GGG G G G
GG
G
G G
G
maltoz
G
GG
izomaltoz
amilaz
maltotrioz
G
G
G
G
α
Limit dekstrinler
Karbohidratların Sindirimi
MideMide•
Karbohidrat
sindirimi fazla değil
•
Asit ve pepsin proteinleri parçalar•
Ruminantlar;
mikrobiyal
bir ortam
içerirler ve bu sayede anaerobik ferment besinleri yıkıma uğratabilirler.
İİnce Barsaknce Barsak•
Pankreatik
enzimler:α-amilaz
G G GG G
G
G G G
G G GG
GG G
amiloz
amilopektin
G G G G G
α
amilaz
+
G
G G
G G
maltotrioz maltoz
α
Limit dekstrinler
G
G
G G
G G
G
G
G
G G
G
G
Glukoamilaz
(maltaz) veya
α-dekstrinaz
G G
G
G
G
α-dekstrinaz
G GG
G
G G
Gmaltaz
sukrazα
Limit dekstrinler G
İİnce Barsak(devam)nce Barsak(devam)
KarbohidratKarbohidrat AbsorbsiyonuAbsorbsiyonu
Heksoz transporter
Monosakkaritlerin
ince barsağa alınması
KARBOHİDRAT METABOLİZMASI
GLGLİİKOLKOLİİZZ EmbdenEmbden--MeyerhofMeyerhof
(Warburg)(Warburg)
KarbohidratKarbohidrat MetabolizmasMetabolizmasııTüm organizmalar glukoz
ve diğer
karbohidratları
enerji kaynağı
olarak kullanırlar.
Bazı
hücreler ve organizmalar için glukoz
ana enerji kaynağıdır.
* Beyin* Eritrositler * Bir çok bakteri
GlukozGlukoz MetabolizmasMetabolizmasıı
KarbohidratKarbohidrat MetabolizmasMetabolizmasııGlikoliz;Glukoz
oksidasyonundaki
ana metabolik
yol; pruvat
oluşumu
Pentoz
fosfat yolu:
Hayvanlarda glukoz
oksidasyonu için yardımcı
yol; riboz-5-fosfat oluşumu
Glukoneojenez:
Pruvattan
glukoz
sentezi
KarbohidratKarbohidrat MetabolizmasMetabolizmasıı
Food
Polysaccharides Fats Proteins
Sugars Glycerol Fatty acids Amino acids
Amino groups
Glycolysis Acetyl-CoA
KrebsCycle Electron
Transport
SelSelüülerler SolunumSolunum
Karbohidrat
ve diğer moleküllerden adım-adım enerji eldesi.
Bu reaksiyonlar sonucu açığa çıkan enerji ATP moleküllerinin sentezinde kullanılır.
Bu
aerobik
bir prosestir, oksijene
(O2
) gereksinim vardır ve karbon
dioksit(CO2
) açığa çıkar.
Karbohidrat
katabolizması(tam oksidasyon); glukozun
karbon dioksit ve suya yıkımını
kapsar.
GlukozunGlukozun Aerobik YAerobik Yııkkıımmıı;;
1.
Glikoliz
–
Sitoplazmada glukozun
2 molekül pruvat’a yıkımı, oksijen gereksinimi yoktur, 2 ATP oluşur.
(Glc
→ 2 pruvat)
2. Geçiş
reaksiyonu
– Pruvatın
oksidatif
dekarboksilasyon ile Asetil-CoA’ya
dönüşümü
(2 pruvat
→ 2 Asetil-CoA)
Hidrojen atomlarının uzaklaştırılması
ile glukoz
oksidasyonu
4 fazda gerçekleşir:
3. Sitrat
Çevrimi
–
2 Asetil-CoA
→ 2 Sitrat
Çevrimi
4. Elektron
transport sistemi
–
elektron taşıyıcılarının seri bir şekilde transferi ile
O2 li
ortamda, su ve ATP
oluşumu.
SitozolMitokondri
GlikolizGlukoz 2 Pruvat
2Asetil-CoA
KrebsCycle
ElektronTransport
Direkt sentez
Direkt sentez
ATPSentaz
Max/glukoz
GlGlikolizikolizGlukozun
2 molekül pruvata
yıkım yoludur ve
sitoplazmada gerçekleşir.
Oksijen gerekmez.
GlGlikolizikoliz: : ““az harca az harca ççok kazanok kazan””
•
Hazırlık fazında 2 ATP molekülü
aktivasyon için kullanılır, Daha sonra 4 ATP kazanılır(“pay off“).
•
Son ürün pruvat
organizmanın ihtiyacına/durumuna göre değerlendirilir.
Her bir glukoz
molekülü
için;
Glukoz
2 Pruvat
PruvatPruvat’’ıınn Kaderi;Kaderi;
Oksijenli ortamda ve enerji ihtiyacı olduğunda pruvat
mitokondriye girer ve ileri
düzeyde yıkılır(oksidasyon).
Oksijensiz ortamda, fermentasyon gerçekleşir
ve pruvat
indirgenir.
-
Fermentasyon
anaeorbik
bir prosestir ve oksijen gereksinimi yoktur.
-
İnsanlarda, pruvat
bu prosesle laktik asit’e indirgenir.
Hayvanlar
Pruvat
(veya Laktat) (3 C bileşik)
Bitkiler Pruvat
(3 C bileşik)
Etanol
(2 C bileşik)
Mayalar Etanol
(2 C bileşik)
Bakteriler
Alkoller ve asitler
Farklı
organizmalarda glikoliz
prosesi mekanizmaları
benzerdir, ancak farklı
son
ürünler oluşur.
Overview of glycolysis - 1GlukozGlukoz
MetabolizmasMetabolizmasıı;;
glucose-6-phosphate glucoseglycogen( 6 carbons)
(3 carbons)lactatepyruvate
GLU
CO
NEO
GEN
ESIS
GLYCOGEN SYNTHESIS
GLYCOGENOLYSIS
GLYC
OLYSIS
Acetyl-CoA
Branched structure of starch and glycogen
NiNişşasta ve glikojenin dallanmasta ve glikojenin dallanmışış
yapyapııssıı
α1→6 links: branch points inamylopectin and glycogen O
OH
OH
CH2OH
OOH
OH
CH2OH
O O
OOH
OH
CH2OH
OOH
OH
CH2
O O O
O
O
OOH
OH
CH2OH
O
OOH
OH
CH2OH
Hydrolysis of starch by amylaseNişastanın amilaz ile hidrolizi;
glukoz
maltoz
izomaltoz
α1→6 links: branch points inamylopectin and glycogen O
OH
OH
CH2OH
OOH
OH
CH2OH
O O
OOH
OH
CH2OH
OOH
OH
CH2
O O O
O
O
OOH
OH
CH2OH
O
OOH
OH
CH2OH
Sources of glucose 6-phosphate for glycolysisGlikolizin
başlangıç substratı
glukoz-6-fosfattır.Diyetle alınan glukoz
ATP ile fosforillenir.
Açlık durumunda ise karaciğer ve kasta glikojenden glukoz-6-fosfat oluşturulur.
OOH
OHOO
CH2OH
P
OOH
OH
CH2OH
HO
OOH
OH
CH2OH
OOH
OH
CH2OH
O O O
OOH
OHOHO
CH2OH
glycogen phosphorylase
H
glucose 1-phosphate
H
glucose 6-phosphate
isomerase
H
ATPADP
hexokinase
glucose
glycogen
H3PO4
POCH2
O OHOH
OHO
GlGlikolizikoliz::
GiriGirişş
GlikolizGlikoliz 2 Fazda ger2 Fazda gerççekleekleşşir.ir.
Faz 1
Faz 2Faz
2:
G-3-P’ın Pruvat, 4 ATP ve
2 NADH’a
dönüşümü
Faz
1:Bir 6C’lu
glukozun
2 tane
3-karbonlu bileşik oluşturması, 2 ATP
gerekli
Hazırlık fazı; Enerji harcanması; glukozun
fosforilasyonu
ve gliseraldehit-3-fosfat’a dönüşümü
Enerji Eldesi
Fazı; Gliseraldehit-3-fosfat’ın pruvat’a
okdidatif
dönüşümü; ATP ve NADH oluşumu
1. 1. GlukozunGlukozun
glukozglukoz--66--fosfatfosfat’’a a fosforilasyonufosforilasyonu
Hekzokinaz
:ATPden
glukoza
fosfo
grubunu transfer eder. 1.ATP kullanımı
Yaygın form heksozların fosforilasyonu (D-glc, D-man, D-fru)Karaciğer hücrelerinde, glukokinaz
aynı
reaksiyonu katalizler.
Mg2+ gereksinimi; ATP ile kompleksleşmeKompleksleşmemiş
ATP potansiyel kompetitif inhibitördür.
Regülasyon adımı
H O
OH
H
OHH
OH
CH2OH
H
OH
H H O
OH
H
OHH
OH
CH2OPO32−
H
OH
H
23
4
5
6
1 1
6
5
4
3 2
ATP ADP
Mg2+
glucose glucose-6-phosphate Hexokinase
Glycolysis –
isomerization fructose6-phosphate2. 2. İİzomerizasyonzomerizasyon fructosefructose 66--phosphatephosphate
Fosfoglukoz
izomeraz:Aldozun
ketoza
izomerizasyonu
Halka açılması-izomerizasyon-halka kapanması.
H O
OH
H
OHH
OH
CH2OPO32−
H
OH
H
1
6
5
4
3 2
CH2OPO32−
OH
CH2OH
HOH H
H HOO
6
5
4 3
2
1
glucose-6-phosphate fructose-6-phosphate Phosphoglucose Isomerase
Glycolysis –
phosphorylation fructose 1,6-bisphosphate
3. 3. FosforilasyonFosforilasyon frufruktozktoz 1,61,6--bisbisfosfat olufosfat oluşşumuumu
Fosfofruktokinaz(PFK) :İkinci ATP kullanım adımıGlikolizdeke
hız belirleyici adımlardan biridir.
Regülasyon adımı
CH2OPO32−
OH
CH2OH
HOH H
H HOO
6
5
4 3
2
1 CH2OPO32−
OH
CH2OPO32−
HOH H
H HOO
6
5
4 3
2
1ATP ADP
Mg2+
fructose-6-phosphate fructose-1,6-bisphosphate
Phosphofructokinase
Glycolysis –
cleavage 2 x triose phosphates
4. Par4. Parççalanmaalanma 2 x 2 x trioztrioz fosfat olufosfat oluşşumuumu
Aldolaz:Aldol
parçalanması; aldol
kondenzasyonunun
tersi
(6C → 2x3C)
Enolat
ara ürünü
oluşur.Aldolazlar;Sınıf I
(hayvan, bitki): Enolat
schiff
bazı
ile stabillenir.
Sınıf II (fungi, alg, bakteri): enolat
divalent katyonlar ile (Zn2+ veya Fe2+)
stabillenir.
6
5
4
3
2
1CH2OPO32−
C
C
C
C
CH2OPO32−
O
HO H
H OH
H OH
3
2
1
CH2OPO32−
C
CH2OH
O
C
C
CH2OPO32−
H O
H OH+
1
2
3
fructose-1,6-bisphosphate
Aldolase
dihydroxyacetone glyceraldehyde-3- phosphate phosphate
Triosephosphate Isomerase
Glycolysis –
cleavage 2 x triose phosphates
5. 5. TriozTrioz
fosfat fosfat İİzomerizasyonzomerizasyon
Triozfosfat
izomeraz
(TIM):Dihidroksiaseton
fosfat
(DHAP) glikolitik
yola devam
edemez ve D-gliseraldehid-3-fosfat
(GAP)’a dönüşür.
6
5
4
3
2
1CH2OPO32−
C
C
C
C
CH2OPO32−
O
HO H
H OH
H OH
3
2
1
CH2OPO32−
C
CH2OH
O
C
C
CH2OPO32−
H O
H OH+
1
2
3
fructose-1,6-bisphosphate
Aldolase
dihydroxyacetone glyceraldehyde-3- phosphate phosphate
Triosephosphate Isomerase
Glycolysis –
cleavage 2 x triose phosphates
5. 5. 2 x 2 x trioztrioz
fosfat fosfat İİzomerizasyonzomerizasyon
C
C
CH2OPO32−
O
C
C
CH2OPO32−
H O
H OH
C
C
CH2OPO32−
H OH
OH
H
H OH H+ H+ H+H+
dihydroxyacetone enediol glyceraldehyde- phosphate intermediate 3-phosphate
Triosephosphate Isomerase
Endiol
ara ürünü
üzerinden reaksiyon yürür.G-3-P kullanıldıkça, DHAP hızlıca G-3-P’
a dönüşür.
Glycolysis –
oxidation of glyceraldehyde 3-phosphate
6. 6. GliseraldehitGliseraldehit--33--fosfatfosfat’’ıın n OksidasyonuOksidasyonu
Gliseraldehit-3-fosfat Dehidrogenaz:Bir oksidasyon
ve bir fosforilasyon
reaksiyonunu katalizler.
Yüksek enerjili ürün; 1,3-bisfosfogliserat(1,3-BPG) oluşumu.G-3-P→1,3BFG; ekzergonik, NAD→NADH; endergonik
C
C
CH2OPO32−
H O
H OH
C
C
CH2OPO32−
O OPO32−
H OH+ Pi
+ H+
NAD+ NADH 1
2
3
2
3
1
glyceraldehyde- 1,3-bisphospho- 3-phosphate glycerate
Glyceraldehyde-3-phosphate Dehydrogenase
Glycolysis –
substrate-level phosphorylation -
1
7. 7. SubstratSubstrat
ddüüzeyinde zeyinde fosforilasyonfosforilasyon
Fosfogliserat
Kinaz
:Glikolizin
ilk ATP oluşum adımı
Zıt reaksiyona bağlı
olarak enzim “kinaz”
olarak isimlendirilir.Mg2+ gereksinimi; ADP ile kompleksO2
yokluğunda ATP üretimi substrat düzeyinde fosforilasyon
C
C
CH2OPO32−
O OPO32−
H OH
C
C
CH2OPO32−
O O−
H OH
ADP ATP1
22
3 3
1
Mg2+
1,3-bisphospho- 3-phosphoglycerate glycerate
Phosphoglycerate Kinase
Glycolysis –
isomerization 2-phosphoglycerate
8. 8. İİzomerizasyonzomerizasyon 22--fosfogliseratfosfogliserat
Fosfoglisero
mutaz(Fosfogliserat
mutaz
):Bir
“mutaz”
moleküldeki fonksiyonel bir grubun bir pozisyondan
diğerine transfer reaksiyonlarını
katalizler. Basit intramoleküler
fosforil
grup transferi.
Farklı
organizmalarda farklı
mekanizmalara sahiptir.Maya enzimi 2,3BPG’ı
kofaktör
olarak kullanır.
Buğday filizi enzimi intramoleküler
fosforil
grubu kovalent
bağ üzerinden gerçekleşir.
C
C
CH2OH
O O−
H OPO32−
2
3
1C
C
CH2OPO32−
O O−
H OH2
3
1
3-phosphoglycerate 2-phosphoglycerate
Phosphoglycerate Mutase
C
C
CH2OPO32−
O O−
H OPO32−
2
3
1
2,3-bisphosphoglycerate
Glycolysis –
dehydration phospho-enolpyruvate
9. 9. DehidrasyonDehidrasyon FosfoenolpruvatFosfoenolpruvat
Enolaz:Dehidratasyon
reaksiyonunu katalizler.
Katalitik aktivite
Mg2+iyonları
ile gerçekleşir.2-PG ve PEP yüksek enerjili bağ
içerirler.
Enolaz
yüksek enerjili bağları
düzenler.Florofosfat; enolaz
inhibitörüdür.
C
C
CH2OH
O O−
H OPO32−
C
C
CH2OH
−O O−
OPO32−
C
C
CH2
O O−
OPO32−
OH−
2
3
1
2
3
1
H+
2-phosphoglycerate enolate intermediate phosphoenolpyruvate
Enolase
Glycolysis –
substrate-level phosphorylation -
2
10. 10. SubstratSubstrat
DDüüzeyinde zeyinde FosforilasyonFosforilasyon
Pruvat
Kinaz
:İkinci ATP oluşum adımıKatalitik aktivite için
K+ ve Mg2+ gereklidir.
Enol
tautomerin
keto
form:pruvat’a
dönüşümüAşırı
ekzergonik
Regülasyon adımıATP, Asetil-CoA, F-1,6,P, AMP ve Ala ile allosterik
olarak
düzenlenir.
C
C
CH3
O O−
O2
3
1ADP ATPC
C
CH2
O O−
OPO32−
2
3
1
phosphoenolpyruvate pyruvate
Pyruvate Kinase
The glycolytic pathwayHC O
C
CH
OH
C
HO
C
OH
CH2OH
OH
H
H
H
HC O
C
CH
OH
C
HO
C
OH
CH2O
OH
P
H
H
H
CH2OH
C
CH
O
C
HO
C
OH
CH2O
OH
P
HH
CH2O
C
CH
O
C
HO
C
OH
CH2O
OH
P
P
H
H
CH2O
C
CH2OH
O
P
H
H
C
C
O
CH2O
OH
P
H
COO
C
CH2O
OH
P
P
H
COOH
C
CH2O
OH
P
H
COOH
C O P
CH2OH
COOH
C
CH2
O P
COOH
C
CH3
O
ATPADP
ATPADP
NAD+
NADH
ADPATP
ADPATP
glucose
glucose 6-phosphatase
hexokinase
glucose 6-phosphate fructose 6-phosphate
phosphofructokinase
fructose 1,6bisphosphatase
fructose 1,6-bisphosphate
aldolase
dihydroxyacetone phosphate
glyceraldehyde3-phosphate
glyceraldehyde 3-phosphatedehydrogenase
triosephosphateisomerase
bisphosphoglycerate
phosphoglyceratekinase
3-phosphoglycerate
phosphoglyceromutase
2-phosphoglycerate
enolase
phosphoenolpyruvate
pyruvate kinase
pyruvate
H3PO4H3PO4
H3PO42 x 3 carbon sugar molecules per glucose
phosphohexoseisomerase
-
2 ATP Fosforilasyon
+ 4 ATP Substrat
Düzeyinde Fosforilasyon
+ 6 veya 4 ATP Oksidatif
Fosforilasyon
Net:
8 veya 6 ATP
2 Pruvat
→ Oksidatif
Dekarboksilasyon
→ 2Asetil-CoA2 NADH → + 6 ATP
2 Asetil-CoA
→ 2 Sitrat
Çevrimi → 12 x 2 = 24 ATP
Glikoliz: (Glc
→ 2Pruvat): Net Kazanç;
8 veya 6 ATP
Toplam → 36 ATP veya 38 ATP oluşur.
1 mol
glukozun
tamamen oksidasyonu
sonucu:
NADH NADH MekiMekiğğii•
NADH glikoliz
sırasında
sitozolde
oluşur.•
Mitokondrial
membranlar
NADH
transportuna izin vermezler;–
İndirgen ekivalentler
mitokondriye
“shuttle” (mekik) sistemleri ile
alınarak elektron transport zincirinde ATP ye dönüşürler.
•
2 Tip Mekik(shuttle):–
Malat-aspartat
mekiği
–
Gliserol
fosfat mekiği
GliserolGliserol Fosfat MekiFosfat Mekiğği(i(ShuttleShuttle))
•
Farklı
dokularda minor, ancak kaslarda çok önemlidir ve hızlı
olarak gerçekleşir.
•
Elektron transport zincirinde indirgen ekivalenlerin, sitozolik
NADH dan FAD
ya
transferidir.
–
!!!! 1.5 -
2 ATP
The glycerophosphate
shuttle
CH2O P
C O
CH2OH
CH2O P
CHOH
CH2OH
NADHNAD+
glycerol 3-phosphate dehydrogenase
CH2O P
C O
CH2OH FAD
FADH2
glycerol 3-phosphate dehydrogenase
CH2O P
CHOH
CH2OH
mitochondrion
GliserolGliserol Fosfat MekiFosfat Mekiğği(i(ShuttleShuttle))
2x3 ATP yerine, 2x2 ATP kazanç
Glukozun oksidasyonu
sonucu net kazanç Toplam 36 ATP
MalatMalat--AAspartatspartat MekiMekiğği(i(shuttleshuttle))
•
Karaciğer,kalp ve yavaş
kasılan kas fiberlerinde dominant
mekik(shuttle)
•
Elektron transport zincirinde indirgen ekivalenlerin, sitozolik
NADH dan NAD
ya
transferidir.
–
!!!
2.5 -
3 ATP Glukozun oksidasyonu
sonucu net kazanç Toplam 38 ATP
GlikolizinGlikolizin RegRegüülasyonulasyonu
Diğer metabolik
yollarda olduğu gibi glikolizin
regülasyonu vücut ihtiyaçlarına
göre ve dengeyi korumak için düzenlenir.
•
Allosterik
mekanizmalar•
Pasif
glukoz
membran
transporterları
•
Hormonal regulasyon
Glikoliz
genelde ATP ihtiyacına göre düzenlenir.
Glycolysis: Free Energies
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
GG-6
-PF-
6-P
F-1,
6-bP
GA-3-
P G-3
-P1,
3-bP
G3-
PG2-
PG PEP
PYR
Free
Ene
rgy, kJo
ule/
mol
e 1.
HekzokinazGlikolizin
1. adımı
2. Fosfofruktokinaz-1
3. Pruvat
kinazGlikolizin
son adımı
GlikolizGlikoliz RegRegüülasyonulasyonu ““YYüüksekksek
--
ΔΔGG””
GlikolizinGlikolizin
AllosterikAllosterik
RRegegüülasyonulasyonu
(continued)
ATP ihtiyacı olduğunda glikoliz
aktive olur.
ATP seviyeleri yeterli olduğunda
ise glikoliz
aktivitesi düşer.
1. Reg1. Regüülasyonlasyon;; HekzokinazHekzokinaz•
Hekzokinaz
reaksiyonu metabolikçe
geri
dönüşümsüzdür. •
G6P (ürün); ileri reaksiyon adımlarının inhibisyonu
ile birikir ve bu durumda G6P hekzokinaz izoenzimlerini
(
I, II ve
III) inhibe
eder.
Ürün İnhibisyonu
•
Glukoz
fazla
ise Glukokinaz
karaciğerde
G6P oluşturur
(glikojen sentezi için)
HekzokinazHekzokinaz
İİzoenzimlerizoenzimleri
Hekzokinaz-I
Km
= 0.1 mMG6P(ürün inhibisyonu)
Kas KaraciğerGlukokinaz(HK IV)
KM
= 10 mM
Kan Glukozu
~ 5 mM
İnhibisyonglukokinaz regülatör
proteini ile başlatılır.
2. Reg2. Regüülasyon; lasyon; FosfofruktokinazFosfofruktokinaz--II
2. Reg2. Regüülasyon; lasyon; FosfofruktokinazFosfofruktokinaz--II•
Yüksek [ATP] enerji ihtiyacının karşılandığı
sinyalini verir. Yüksek sitrat
değerleri de TCA
nın
yavaşladığını
ve bağlantılı
olarak glikoliz
de yavaşlar.
•
Buna karşın, yüksek [ADP] veya
[AMP] daha
fazla ATP ihtiyacının olduğunu gösterir.)
•
F2,6BP;F6P tan fosfofruktokinaz-2 (PFK-2)
ile sentezlenir.
•
Fazla
F-2,6-BP ise yüksek kan şekeri sinyalini verir.
2. Reg2. Regüülasyon; lasyon; FosfofruktokinazFosfofruktokinaz--I I Fruktoz
2,6-bisfosfat
(F2,6BP)
Hormonal Kontrol !!!
•
Memeli dokularında 4 tane PK izoenzimi
bulunur.
•
PK allosterik
olarak
F1,6BP =
ileri besleme aktivasyonu
ve
ATP ile inhibe
olur.
2. Reg2. Regüülasyon; lasyon; PruvatPruvat KinazKinaz(PK)(PK)
PruvatPruvat
KinazKinaz
Enzimlerinin Doku Enzimlerinin Doku Spesifik RegSpesifik Regüülasyonulasyonu
Glukagon;
PK’ı
fosforilleyen
protein kinaz
A’yı
uyarır.
= glukozun
pruvata
dönüşümü
yavaşlar=>glukoz seviyeleri↑
Kan Glukoz
Seviyelerinin Regülasyonu InsulinInsulin
Hiperglisemiye
anabolik
cevap;•
Karaciğer–
Glikojen sentezi, glikoliz, ve yağ
asidi sentezi
düzenlenmesi•
Kas–
Glikojen sentezinin uyarılması
•
Yağ
doku–
Lipoprotein
lipaz’ın uyarılması
ile
şilomikron
ve
VLDL den yağ
asidi oluşumu–
Trigliserid
prekürsörü
olan gliserol
fosfat sentezi
için glikolizin
uyarılması)
HormonalHormonal RegRegüülasyon lasyon
Kan Glukoz
Seviyelerinin Düşürülmesinde İnsulin’in
Rolü
•
Hipoglisemiye katabolik
cevap;•
Karaciğer–
Glikojen degredasyonunu
ve
glikoneogenezi
aktive eder.•
Yağ
Doku
–
Lipolizi
uyarır ve yağ
asidi salınımı gerçekleşir.
Kan Glukoz
Seviyelerinin Regülasyonu GlukagonGlukagon
HormonalHormonal RegRegüülasyon lasyon
Kan Glukoz
Seviyelerinin Arttırılmasında Glukagon’un
Rolü
Glukoz
Pruvat
Glikoliz (Katabolik)
Glikoneojenez (Anabolik)
GlikoneojenezGlikoneojenez
GluGlukkoneooneojjeneenezz•
Glukoz; beyin, sinir sistemi eritrosit, renal
medulla
ve embriyonik doku için major
enerji
kaynağıdır. •
Özellikle karaciğerde sentezinde kullanılan prekürsörler
sınırlıdır.
•
Türevleri ise çok farklı yapısal ve fonksiyonel
metabolik
öneme sahiptir.
Glukoz Sentezinde
Prekürsörler
•
Anabolik
yollar; hücre komponentlerinin sentezinde katabolizma ile oluşturulan enerjiyi
kullanırlar. (ATP, NADH, vb..)•
Genelde redüktiftirler.
•
Glikoliz
ve
glukoneojenez
de
bir çok geri dönüşümlü
reaksiyon ortaktır.
•
Regülasyon ise genelde; erken gerçekleşen, tek ve geri dönüşümsüz(yüksek ekzergonik) reaksiyon adımlarındadır.
GluGlukkoneooneojjeneenezz
•
Glikolizdeki
tersinir olmayan 3 reaksiyon adımı
büyük
negatif ΔG’leri
ile karakterizedir ve hekzokinaz, fosfofruktokinaz
ve pruvat
kinaz
tarafından katalizlenir.•
Glukoneojenezde
bu
adımların her biri tek başına ayrı
bir reaksiyon ile geçilir.
“bypass”•
Bunlar da tersinir olmayacak kadar ekzergoniktir.
11
22
33
GluGlukkoneooneojjeneenezz
1 2
Glikoliz
ve Glikoneogenezin
Regülasyonu
Tüm dokularda;
Sucrose α-D-glucose + β-D-fructosea-Glucosidase(Invertase)
Glycolysis
Mutarotationα-D-fructose
SSüükrozkroz MetabolizmasMetabolizmasıı
(α-glukozidaz
veya invertaz)
Fruktozun
Mutarotasyonu
HOCH2 OH
CH2OHH
OH
HO
H
OCH2OH
C
O
H OHCH2OH
CHO HCH OH
CHOCH2
H
CH2OH
OHH
OH
HO
H
O
D-Fructoseβ-D-Fructose α-D-Fructose
FruktozFruktoz MetabolizmasMetabolizmasıı
Kas (Anaerobik)
Büyük miktarda Hekzokinaz
O
HO
HOCH2
H
OH H
CH2OH
OHH
ATP ADPO
HO
POCH2
H
OH H
CH2OH
OHHHexokinase
α-D-Fructose
Glycolysis
Fructose-6-P
FruktozFruktoz MetabolizmasMetabolizmasıı
O
HO
HOCH2
H
OH H
CH2OH
OHH
ATP ADPO
HO
HOCH2
H
OH H
CH2OP
OHHFructokinase
α-D-Fructose
(Committed Step)
Fructose-1-P
Karaciğer (Anaerobik) Az miktarda Hekzokinaz
FruktozFruktoz MetabolizmasMetabolizmasıı
CH2OPCCCCCH2OH
OHHOOHH
H OH
Glycolysis
CHOCHOHCH2OH
Glyceraldehyde
O
HO
HOCH2
H
OH H
CH2OP
OHH
DHAP
CH2OPCCH2OH
O
Fructose-1-P
Fructose-1-P Aldolase
KaraciğerFruktozFruktoz MetabolizmasMetabolizmasıı
CHO
CHOH
CH2OH
ATPADP
CHO
CHOH
CH2OP
NAD+
CH2OH
CHOH
CH2OH
NAD+
CH2OH
C
CH2OP
O
CH2OH
CHOH
CH2OP
Glyceraldehyde
Glyceraldehyde Kinase
Glyceraldehyde-3-P
Glycolysis
AlcoholDehydrogenase
NADH + H+
Glycerol
GlycerolKinase
Glycerol-3-P
Dihydroxyacetone-P(DHAP)
NADH + H+
Glycerol-PDehydrogenase
Triose-PIsomerase
KaraciğerFruktozFruktoz MetabolizmasMetabolizmasıı
Gliserol
Metabolizması
Fruktoz Metabolizması
Karaciğer
Glycolysis
O
O
CH2OH
HHO
HOH
H
H
OH
H
O
CH2OH
H
OH
H
H
OH
H
OH
O
CH2OH
HHO
HOH
H
H
OH
OH
H
Lactose
Glucose
β-D-Galactose
β-Galactosidase
Laktoz MetabolizmasLaktoz Metabolizmasıı
Mutarotasyon
Epimerizasyon
gerekli
OCH2OH
HHO
HOH
H
H
OH
H
OH
OCH2OH
HH
HOOH
H
H
OH
H
OH
GlucoseGalactose
Epimerization
Glikolitik
enzimler spesifiktir ve galaktozu
tanımazlar!!!
GalaktozGalaktoz MetabolizmasMetabolizmasıı
Galaktozun
Fosforilasyonu
Galaktoz-1-fosfat
Galaktozun
Aktivasyonu
O
CH2OH
HOH
HOH
H
H
OH
H
OPO3=
O
CH2OH
HH
OHOH
H
H
OH
H
O P O
O
O–
P O
O–
O
Uridine
O
CH2OH
HOH
HOH
H
H
OH
H
O P O
O
O–
P O
O–
O
Uridine
UMP
Galactose-1-P
Galactose-1-PUridylyl Transferase
UDP-Glucose
Glucose-1-P
UDP-Galactose
Glucose-6-P
Phosphoglucomutase
Glycolysis
UDP-Galaktozun Epimerizasyonu
GalaktozGalaktoz MetabolizmasMetabolizmasıı
Mannoz’un
Fosforilasyonu
OCH2OH
HH
OHOH
H
HO
H
H
OH
ATP ADPO
CH2OP
HH
OHOH
H
HO
H
H
OH
α-D-Mannose
Hexokinase
Mannose-6-P
MannozMannoz MetabolizmasMetabolizmasıı
Mannoz-6-P’ın
İzomerizasyonuO
CH2OP
HH
OHOH
H
HO
H
H
OH
O
HO
POCH2
HH
OH H
CH2OH
OHPhosphomannoseIsomerase
Fructose-6-PMannose-6-P
PoliolPoliol MetabolizmasMetabolizmasııGlukoz
↓Sorbitol
↓Fruktoz
Galaktoz↓
Galaktitol
PoliolPoliol MetabolizmasMetabolizmasıı
FERMENTASYONFERMENTASYON Anaerobik EnerjiAnaerobik Enerji•
Bazı
hücreler kısa süreli de olsa
oksijensiz çalışabilirler.
–
Örneğin; kas hücreleri, anaerobik koşullarda ATP üretebilirler.
•
Fermentasyon–
Besin enerjisinin anaerobik hasatı(verimi)
•
İnsan kas hücreleri oksijenli ve oksijensiz ortamda ATP üretebilirler.–
Hızlı(ani) aktiviteler için yeterli miktar ATP’yi
5 saniye için temin edebilirler.–
İkincil enerji desteği
(kreatin
fosfat)
ise ektra
bir 10 saniye kazandırır.–
Kasların bu ani enerji ihtiyacını
karşılayabilmesi için anaerobik proses(fermentasyon) ile ATP oluşturması
gerekir.
İnsan Kas Hücrelerinde Fermentasyon
ATPATPKasta hızlı
enerji
ihtiyacını
karşılar.
Azı
depolanır
Anaerobik proses.
KreatinKreatin
fosfatfosfatİhtyaç
anında hızlı
bir şekilde ATP ye dönişebilen
enerji rezervi
ATP depolarının 4-6 katı
Maksimum kullanıma 10 saniyede ulaşılabilir
Anaerobik proses.
Kas GKas GüüccüüZaman Sınıf Enerji Kaynağı
1 -
4 saniye Anaerobik ATP (kas)
4 -
20 saniye Anaerobik ATP + fosfokreatin
20 -
45 saniye Anaerobik ATP + fosfokreatin
+ kas glikojen
45 -
120 saniye Anaerobik, Lactik Kas glikojen
120 -
240 saniye Aerobik
ve
Anaerobik Kas glikojen
+ Laktik
Asit
240 -
600 saniye Aerobik Kas glikojen
+ Yağ
Asitleri
••
GlikolizGlikoliz
fermentasyonfermentasyon
ssıırasrasıında ATP nda ATP sasağğlayan layan metabolikmetabolik
yoldur. yoldur.
–
Pruvat; NADH ile indirgenerek NAD+
oluşur ki bu da glikolizin
devamlılığında önemlidir.
–
İnsan kas hücrelerinde, laktik
asit(laktat) son üründür.
2 ADP+ 2
Glikoliz
Glc2 NAD+
2 Pruvat + 2 H+
2 NAD+
2 Laktikasit
Laktik Asit Laktik Asit FermentasyonuFermentasyonu
Glukoz↓↓↓
Pruvat
Laktat
Fermentasyon Anaerobik
Sitrat
Çevrimi Solunum Zinciri
Aerobik
Enerji Enerji BilanBilanççosuosu
Katabolik
Proses ∆G°’ (kJ/mol)
Glukoz
=> Laktat -196
Glukoz
=> 6 CO2
+ 6 H2
O -2850
Büyük hayvanların dolaşım sistemlerinde kas aktivitesinin uzun süre devamı
için O2
transportu yeterli değildir.Anaerobik
koşullarda laktat
akümülasyonu
ve
glikojen depolarının azalması
söz konusudur.Kısa periodlu
aktivite sonrası
bir iyileşme
periyodunun olması
gereklidir. Laktik
asidoz
kan pH
sının düşmesine neden
olur.
CoriCori ÇÇevrimievrimiLaLakktattat
DDööngngüüssüü
Cori
Çevrimi
eksersiz sırasında devreye girer. ATP kullanımı, kas hücrelerinde depolanan fosfokreatin(~P)
üzerinden olur..
Daha ağır eksersizde, ATP Glikoliz den temin edilir.
Cori
çevrimi;kastaki her bir 2 ~P
‘a karşın karaciğerde 6 ~P’a mal olur. Net maliyet; 4 ~P
tır.
~P bağları
açısından masraflı
olmalarına rağmen, iskelet kasının dinlenme ve hareket halindeki enerji ihtiyaçlarının karşılanmasındaki büyük dalgalanmarın
düzenlenmesi açısından önemlidir.
Cori Çevrimi
•
Çeşitli tiplerdeki mikroorganizmalar fermentasyon
gerçekleştirebilir.
–
Maya hücreleri değişik tip bir fermentasyon yolu izler, CO2
ve
etil alkol oluşur.
Mikroorganizmalarda Mikroorganizmalarda FermentasyonFermentasyon
2 ADP+ 2
2 ATPGlikoliz
Glc2 NAD+
2 pruvat
2 CO2
salınımı
2 etanol
Alkol Alkol FermentasyonuFermentasyonu
Alkol Toksik
NADH üretimi glikolizi
yavaşlatır.
Laktat
DH ile laktat
üretimi artar.
Etanol Etanol FermentasyonuFermentasyonu: : MetabolizmasMetabolizmasıı
Sitrat Çevrimi