karbohidr

109
KARBOHİDRAT METABOLİZMASI- I Zihnioğlu Biyo2-7

Upload: spalloc

Post on 28-Oct-2014

52 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: Karbohidr

KARBOHİDRAT METABOLİZMASI- I

Zihnioğlu Biyo2-7

Page 2: Karbohidr

Sindirim ve Sindirim ve AbsorbsiyonAbsorbsiyonNon-ruminant

Ruminant

CHO (diyet)Sindirim enzimleri

Glukoz İnce Barsak

Kan dolaşımına absorbsiyon

Mikrobiyal Fermentasyon

Yağ

asitleri (mide)

Page 3: Karbohidr

(salivary and pancreatic)

(intestinal epithelium)

Karbohidratların Sindirimi

Page 4: Karbohidr

Mide öncesi

–Tükrük

amilazı

: α

1-4 endoglikozidaz

GG

GG

G

GG

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

Presenter
Presentation Notes
Key- We must breakdown these very large oligosaccharides into monosaccharides in order to absorb them. Alpha amylase. – Cannot attack a1-4 linkase close to 1-6 branch points.
Page 5: Karbohidr

MideMide•

Karbohidrat

sindirimi fazla değil

Asit ve pepsin proteinleri parçalar•

Ruminantlar;

mikrobiyal

bir ortam

içerirler ve bu sayede anaerobik ferment besinleri yıkıma uğratabilirler.

Page 6: Karbohidr

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

Page 7: Karbohidr

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)

Presenter
Presentation Notes
Maltase – specifically removes a single glucose from the nonreducing end of a linear a1-4 glucose chain…breaking down maltose into glucose. (exosaccharidases) Alpha dextinase – cleaves 1,6-alpha glucosidic linkages
Page 8: Karbohidr

KarbohidratKarbohidrat AbsorbsiyonuAbsorbsiyonu

Heksoz transporter

Monosakkaritlerin

ince barsağa alınması

Presenter
Presentation Notes
Monosaccharides are still too large for passive diffusion across brush border membrane. We use facilitated diffusion to absorb these molecules. Glucose and galactose use a sodium-glucose symport (SGLUT1) while fructose uses the glut5 We must transport Na out of the cell to maintain proper electrochemical gradient (sodium potassium pump) Water will also follow sodium into enterocyte. This is critical to maintain proper water balance.
Page 9: Karbohidr

KARBOHİDRAT METABOLİZMASI

GLGLİİKOLKOLİİZZ EmbdenEmbden--MeyerhofMeyerhof

(Warburg)(Warburg)

Page 10: Karbohidr

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

Page 11: Karbohidr

GlukozGlukoz MetabolizmasMetabolizmasıı

Page 12: Karbohidr

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

Page 13: Karbohidr

KarbohidratKarbohidrat MetabolizmasMetabolizmasıı

Page 14: Karbohidr

Food

Polysaccharides Fats Proteins

Sugars Glycerol Fatty acids Amino acids

Amino groups

Glycolysis Acetyl-CoA

KrebsCycle Electron

Transport

Page 15: Karbohidr

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.

Page 16: Karbohidr
Presenter
Presentation Notes
Almost all organisms, whether they reside on land or in the water, carry on cellular respiration, which is most often glucose breakdown coupled to ATP synthesis.
Page 17: Karbohidr

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.

Page 18: Karbohidr
Presenter
Presentation Notes
The complete breakdown of glucose consists of four phases. Glycolysis in the cytoplasm produces pyruvate, which enters mitochondria if oxygen is available. The transition reaction and the citric acid cycle that follow occur inside the mitochondria. Also, inside the mitochondria, the electron transport system receives the electrons that were removed from glucose breakdown products. The net result of glucose breakdown is 36 to 38 ATP, depending on the particular cell.
Page 19: Karbohidr

SitozolMitokondri

GlikolizGlukoz 2 Pruvat

2Asetil-CoA

KrebsCycle

ElektronTransport

Direkt sentez

Direkt sentez

ATPSentaz

Max/glukoz

Page 20: Karbohidr

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;

Page 21: Karbohidr

Glukoz

2 Pruvat

Page 22: Karbohidr
Page 23: Karbohidr

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.

Page 24: Karbohidr
Page 25: Karbohidr

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.

Page 26: Karbohidr

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

Page 27: Karbohidr

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

Page 28: Karbohidr

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

Page 29: Karbohidr

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

Page 30: Karbohidr

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

Page 31: Karbohidr

Hazırlık fazı; Enerji harcanması; glukozun

fosforilasyonu

ve gliseraldehit-3-fosfat’a dönüşümü

Page 32: Karbohidr

Enerji Eldesi

Fazı; Gliseraldehit-3-fosfat’ın pruvat’a

okdidatif

dönüşümü; ATP ve NADH oluşumu

Page 33: Karbohidr

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

Page 34: Karbohidr
Page 35: Karbohidr

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

Page 36: Karbohidr

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

Page 37: Karbohidr

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

Page 38: Karbohidr

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

Page 39: Karbohidr

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.

Page 40: Karbohidr

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

Page 41: Karbohidr

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

Page 42: Karbohidr

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

Page 43: Karbohidr

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

Page 44: Karbohidr

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

Page 45: Karbohidr

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

Page 46: Karbohidr
Page 47: Karbohidr

-

2 ATP Fosforilasyon

+ 4 ATP Substrat

Düzeyinde Fosforilasyon

+ 6 veya 4 ATP Oksidatif

Fosforilasyon

Net:

8 veya 6 ATP

Page 48: Karbohidr

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:

Page 49: Karbohidr
Presenter
Presentation Notes
Substrate-level phosphorylation during glycolysis and the citric acid cycle accounts for four ATP. Oxidative phosphorylation accounts for 32 or 34 ATP, and the grand total of ATP is therefore 36 or 38 ATP. Cells differ as to the delivery of the electrons from NADH generated outside the mitochondria. If they are delivered by a shuttle mechanism to the start of the electron transport system, 6 ATP result; otherwise, 4 ATP result.
Page 50: Karbohidr

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

Page 51: Karbohidr

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

Page 52: Karbohidr

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

Page 53: Karbohidr

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

Page 54: Karbohidr

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.

Page 55: Karbohidr

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””

Page 56: Karbohidr

GlikolizinGlikolizin

AllosterikAllosterik

RRegegüülasyonulasyonu

(continued)

ATP ihtiyacı olduğunda glikoliz

aktive olur.

ATP seviyeleri yeterli olduğunda

ise glikoliz

aktivitesi düşer.

Page 57: Karbohidr

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

Page 58: Karbohidr

Glukoz

fazla

ise Glukokinaz

karaciğerde

G6P oluşturur

(glikojen sentezi için)

Page 59: Karbohidr

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.

Page 60: Karbohidr

2. Reg2. Regüülasyon; lasyon; FosfofruktokinazFosfofruktokinaz--II

Page 61: Karbohidr

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.)

Page 62: Karbohidr

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 !!!

Page 63: Karbohidr

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)

Page 64: Karbohidr

PruvatPruvat

KinazKinaz

Enzimlerinin Doku Enzimlerinin Doku Spesifik RegSpesifik Regüülasyonulasyonu

Glukagon;

PK’ı

fosforilleyen

protein kinaz

A’yı

uyarır.

= glukozun

pruvata

dönüşümü

yavaşlar=>glukoz seviyeleri↑

Page 65: Karbohidr

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

Page 66: Karbohidr

Kan Glukoz

Seviyelerinin Düşürülmesinde İnsulin’in

Rolü

Page 67: Karbohidr

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

Page 68: Karbohidr

Kan Glukoz

Seviyelerinin Arttırılmasında Glukagon’un

Rolü

Page 69: Karbohidr

Glukoz

Pruvat

Glikoliz (Katabolik)

Glikoneojenez (Anabolik)

GlikoneojenezGlikoneojenez

Page 70: Karbohidr

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.

Page 71: Karbohidr

Glukoz Sentezinde

Prekürsörler

Page 72: Karbohidr

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

Page 73: Karbohidr

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

Page 74: Karbohidr

1 2

Page 75: Karbohidr

Glikoliz

ve Glikoneogenezin

Regülasyonu

Page 76: Karbohidr
Page 77: Karbohidr

Tüm dokularda;

Sucrose α-D-glucose + β-D-fructosea-Glucosidase(Invertase)

Glycolysis

Mutarotationα-D-fructose

SSüükrozkroz MetabolizmasMetabolizmasıı

(α-glukozidaz

veya invertaz)

Page 78: Karbohidr

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

Page 79: Karbohidr

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

Page 80: Karbohidr

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

Page 81: Karbohidr

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

Page 82: Karbohidr

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

Page 83: Karbohidr

Fruktoz Metabolizması

Karaciğer

Page 84: Karbohidr

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

Page 85: Karbohidr

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

Page 86: Karbohidr

Galaktozun

Fosforilasyonu

Galaktoz-1-fosfat

Page 87: Karbohidr

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

Page 88: Karbohidr

UDP-Galaktozun Epimerizasyonu

Page 89: Karbohidr

GalaktozGalaktoz MetabolizmasMetabolizmasıı

Page 90: Karbohidr

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

Page 91: Karbohidr

PoliolPoliol MetabolizmasMetabolizmasııGlukoz

↓Sorbitol

↓Fruktoz

Page 92: Karbohidr

Galaktoz↓

Galaktitol

PoliolPoliol MetabolizmasMetabolizmasıı

Page 93: Karbohidr
Page 94: Karbohidr

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)

Page 95: Karbohidr
Page 96: Karbohidr

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

Page 97: Karbohidr

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.

Page 98: Karbohidr

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

Page 99: Karbohidr

••

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

Page 100: Karbohidr

Laktik Asit Laktik Asit FermentasyonuFermentasyonu

Page 101: Karbohidr

Glukoz↓↓↓

Pruvat

Laktat

Fermentasyon Anaerobik

Sitrat

Çevrimi Solunum Zinciri

Aerobik

Enerji Enerji BilanBilanççosuosu

Presenter
Presentation Notes
Fermentation consists of glycolysis followed by a reduction of pyruvate. This “frees” NAD+, and it returns to the glycolytic pathway to pick up more electrons.
Page 102: Karbohidr

Katabolik

Proses ∆G°’ (kJ/mol)

Glukoz

=> Laktat -196

Glukoz

=> 6 CO2

+ 6 H2

O -2850

Page 103: Karbohidr

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

Page 104: Karbohidr

Cori

Çevrimi

eksersiz sırasında devreye girer. ATP kullanımı, kas hücrelerinde depolanan fosfokreatin(~P)

üzerinden olur..

Daha ağır eksersizde, ATP Glikoliz den temin edilir.

Page 105: Karbohidr

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.

Page 106: Karbohidr

Cori Çevrimi

Page 107: Karbohidr

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

Page 108: Karbohidr

Alkol Alkol FermentasyonuFermentasyonu

Page 109: Karbohidr

Alkol Toksik

NADH üretimi glikolizi

yavaşlatır.

Laktat

DH ile laktat

üretimi artar.

Etanol Etanol FermentasyonuFermentasyonu: : MetabolizmasMetabolizmasıı

Sitrat Çevrimi