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.

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.

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.

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.

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:

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.

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