Glikoliza: razlika između inačica

Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj

Prikaz u jednom stupcu

Inačica od 24. kolovoza 2015. u 18:40

Glikoliza je glavni metabolički put razgradnje glukoze koji se događa u citosolu svih sisavaca, a pretvara glukozu C₆H₁₂O₆u piruvat CH₃COCOO⁻ + H⁺. Slobodna se energija oslobođena u tom procesu koristi za sintezu energijom bogatih spojeva kao što su ATP (adenozin trifosfat) i NADH (reducirani oblik nikotinamid adenin dinukleotida).

Glukoza je najčešće najvažnije metaboličko gorivo, a potrebe se za istom razlikuju među tkivima pa je tako mozak organ s iznimno velikim potrebama za glukozom. Glikoliza se može odvijati areobno i anaerobno ovisno o dostupnosti kisika i lancu za prijenos elektrona. Osim glukoze, glikoliza je glavni metabolički put i fruktoze, galaktoze i drugih ugljikohidrata iz hrane.

Biomedicinsko značenje

U uvjetima nedostataka kisika za metabolizam iznimno je važna mogućnost opskrbe ATP-om iz glikolize za što je najbolji primjer intenzivan rad skeletnih mišića u uvjetima nedostatne opskrbe kisikom. Također, ovo je način pomoću kojeg većina tkiva može preživjeti u epizodama nedostatne opskrbe kisikom. Nasuprot tome, srčani mišić, koji je prilagođen radu u iznimno aerobnim uvjetima, ima relativno nisku glikolitičku aktivnost pa stoga i slabo preživljenje u uvjetima ishemije. Boesti u kojima su enzimi glikolize nedostatni (npr. piruvat-kinaza) nazivaju se hemolitičkim anemijama, a zbog nedostatka glikolitičkih enzima u skeletnim mišićima dolazi do zamora.

U brzo rastućim tumorskim stanicama povećan je metabolizam glukoze pri čemu nastaju velike količine piruvata koji se reducira u laktat i izlučuje iz stanica. Na ovaj način nastaje relativno kiseli okoliš u tumoru što može biti značajno u razvoju terapija. Laktat se zatim iskorištava u jetrima u procesu glukoneogeneze koji je odgovoran za hipermetabolizam uočen u tumorskoj kaheksiji. Laktatna ili mliječna acidoza ima nekoliko uzroka, a jedan je od njih i smanjena aktivnost piruvat-dehidrogenaze.^[1]

Reakcije glikolize

Ukupna jednadžba glikolize glasi:

glukoza + 2 ADP + 2 P_i→ 2 laktat + 2 ATP + 2H₂O odvija se u 10 koraka:

1. Glukoza ulazi u glikolizu fosoforilacijom pri čemu nastaje glukoza-6-fosfat. Tu reakciju katalizira enzim heksokinaza koja je alosterički inhibirana svojim produktom, glukoza-6-fosfatom. Donor fosfata u reakciji je ATP. Stanice jetre sadrže izoenzim heksokinaze - glukokinazu koja ima visoku vrijednost Michaelisove konstante K_mšto znači da do zasićenja tog enzima dolazi tek pri velikim koncentracijama glukoze. Ona uklanja glukozu iz krvi nakon jela, a u slučaju prekoračenja potrebe za glikolizom, glukoza se koristi za sintezu glikogena i lipogenezu.

glukoza + heksokinaza + ATP → ADP + glukoza-6-fosfat _{(heksokinaza je enzim pa sudjeluje samo kao katalizator koji se kemijski ne mijenja)}

2. Glukoza-6-fosfat se prevodi u svoj izomer fruktozu-6-fosfat pomoću enzima fosfoheksoza-izomeraza. Sumarno:

glukoza-6-fosfat + fosfoheksoza-izomeraza → fruktoza-6-fosfat

3. Fruktoza-6-fosfat se fosofrilira u fruktozu-1,6-bisfosfat pomoću enzima fosfofruktokinaza gdje je donor fosfata opet ATP. Sumarno:

fruktoza-6-fosfat + fosfofruktokinaza + ATP → ADP + fruktoza-1,6-bisfosfat

4. Fruktoza-1,6--bisfosfat se cijepa pomoću enzima aldolaze na 2 trioze: gliceraldehid-3-fosfat i dihidroskiaceton-fosfat. Sumarno:

fruktoza-1,6-bisfosfat + aldolaza → gliceraldehid-3-fosfat + dihisdroksiaceton-fosfat

5. Dihidroskiaceton-fosfat može prijeći u gliceraldehid-3-fosfat pomoću enzima fosfotrioza-izomeraza pa vrijedi:

fruktoza-1,6-bisfosfat + aldolaza + fosfotrioza-izomeraza → 2 gliceraldehid-3-fosfat

6. Gliceraldehid-3-fosfat se dehidrogenira (uklanjanje vodika) pomoću enzima ovisnog o NAD⁺-u koji se naziva gliceraldehid-3-fosfat-dehidrogenaza. Vodik koji se oslobađa prima NAD⁺, a na dehidrogenirani produkt se dodaje anorganski fosfat i konačno nastaje 1,3-bisfosfoglicerat. Sumarno:

a) gliceraldehid-3-fosfat-dehidrogenaza + 2 H^- + 2 NAD⁺→ 2 NADH + 2 H⁺ b) gliceraldehid-3-fosfat-dehidrogenaza + 2 P_i+ 2 gliceraldehid-3-fosfat → 2 1,3-bisfosfoglicerat

7. U idućoj reakciji pomoću enzima fosfoglicerat-kinaze dolazi do prijenosa fosfatne skupine s 1,3-bisfosfoglicerata na ADP pri čemu nastaje ATP što nazivamo fosforilacijom na razini supstrata, a zaostaje 3-fosfoglicerat. Sumarno:

2 1,3-bisfosfoglicerat + fosfoglicerat-kinaza + 2 ADP → 2 ATP + 2 3-fosfoglicerat

8. 3-fosfoglicerat prelazi u svoj izomer 2-fosfoglicerat pomoću enzima fosfoglicerat-muatze. Sumarno:

2 3-fosfoglicerat + fosfoglicerat-mutaza → 2 2-fosfoglicerat

9. Slijedi dehidratacija pomoću enzima enolaza pri čemu iz 2-fosfoglicerata nastaje fosfoenolpiruvat (PEP). Sumarno:

2 2-fosfoglicerat + enolaza → 2 PEP

10. Enzim piruvat-kinaza prenosi fosfatnu skupinu s fosfoenolpiruvata na ADP pri čemu nastaje ATP, a PEP zaostaje kao enolni oblik priruvata. Sumarno:

2 PEP + 2 ADP → 2 ATP + piruvat

Anaerobno i aerobno

Enolni oblik priuvata spontano prelazi u keto oblik koji se uz NADH reducira do laktata pomoću enzima laktat-dehidrogenaze. Zahvaljujući toj reakciji NADH se može reoksidirati u NAD⁺koji će moći primiti vodik nastao u 6. reakciji pa se glikoliza može nastaviti i u anaerobnim uvjetima.

U aerobnim se uvjetima u mitohondrijima piruvat oksidacijski dekarbokslilira (uklanjanje karboksilne skupine kao CO₂) u acetil-CoA (acetil koenzim A) koji se u ciklusu limunske kiseline oksidira do CO_2,a NADH se u ovom slučaju reoksidira u respiracijskom lancu.^[1]^[2]^[3]

Regulacija glikolize

Većina je reakcija glikolize reverzibilna, a 3 su reakcije izrazito egzergone te se kao takve u fiziološkim uvjetima smatraju ireverzibilnima. To su reakcije koje kataliziraju heksokinaza, fosfofruktokinaza i priruvat-kinaza (reakcije 1,3 i 10) te su stoga one glavna mjesta regulacije glikolize.

Fosfofruktokinaza je značajno inhibirana pri uobičajenim unutarstaničnim koncentracijama ATP-a. Ta se inhibicija može brzo ukloniti pomoću 5'-AMP-a koji se stvara u početku nakupljanja ADP-a signalizirajući tako potrebu za povećanjem brzine glikolize.
Stanice koje vrše glukoneogenezu (stvaranje ugljikohidrata) imaju 4 enzima koji mogu ireverzibilne reakcije glikolize pretvoriti u reverzibilne. To su: glukoza-6-fosfataza, fruktoza-1,6-bisfosfataza, piruvat-karbokislaza i fosfoenolpiruvat-karboksikinaza.
Fruktoza se razgrađuje tako da se prvo fosfolirira u fruktozu-1-fosfat čime se premošćuje glavni regulacijski korak pa nastaje puno više piruvata, nego što je potrebno za sintezu ATP-a. To u jetrima i masnom tkivu vodio do povećane lipogeneze pa prekomjerno unošenje fruktoze može dovesti do debljine ili čak i masne jetre.^[1]

Literatura

↑ ^a ^b ^c Robert K. Murray, David A. Bender, Kathleen M. Botham, Peter J. Kennelly, Victor W. Rodwell, P. Anthony Weil ''Harperova ilustrirana biokemija'' 28. izdanje, Medicinska naklada, Zagreb 2011., 149.-155.
↑ 10 Steps of Glycolysis pristupljeno 1. listopada 2014.
↑ Lubert Styer ''Biokemija'' Školska knjiga 2013., Zagreb

[:0-1] Robert K. Murray, David A. Bender, Kathleen M. Botham, Peter J. Kennelly, Victor W. Rodwell, P. Anthony Weil ''Harperova ilustrirana biokemija'' 28. izdanje, Medicinska naklada, Zagreb 2011., 149.-155.

[2] 10 Steps of Glycolysis pristupljeno 1. listopada 2014.

[3] Lubert Styer ''Biokemija'' Školska knjiga 2013., Zagreb

[1]

[2]

[3]

@@ Redak 4: / Redak 4: @@
 Glukoza je najčešće najvažnije metaboličko gorivo, a potrebe se za istom razlikuju među tkivima pa je tako [[mozak]] organ s iznimno velikim potrebama za glukozom. Glikoliza se može odvijati areobno i anaerobno ovisno o dostupnosti kisika i [[Oksidacijska fosforilacija|lancu za prijenos elektrona]]. Osim glukoze, glikoliza je glavni metabolički put i [[Fruktoza|fruktoze]], galaktoze i drugih [[Ugljikohidrati|ugljikohidrata]] iz hrane.
+== Biomedicinsko značenje ==
-== Biomedicinsko značenje<ref name=":0">Robert K. Murray, David A. Bender, Kathleen M. Botham, Peter J. Kennelly, Victor W. Rodwell, P. Anthony Weil <nowiki>''</nowiki>''Harperova ilustrirana biokemija<nowiki>''</nowiki> ''28. izdanje, Medicinska naklada, Zagreb 2011., 149.-155.</ref> ==
 [[File:Alpha-D-glucose Haworth formula.png|left|thumb|173x173px|α-D-glukoza]]
 U uvjetima nedostataka kisika za metabolizam iznimno je važna mogućnost opskrbe ATP-om iz glikolize za što je najbolji primjer intenzivan rad skeletnih mišića u uvjetima nedostatne opskrbe kisikom. Također, ovo je način pomoću kojeg većina tkiva može preživjeti u epizodama nedostatne opskrbe kisikom. Nasuprot tome, srčani mišić, koji je prilagođen radu u iznimno aerobnim uvjetima, ima relativno nisku glikolitičku aktivnost pa stoga i slabo preživljenje u uvjetima [[Ishemija|ishemije]]. Boesti u kojima su [[enzimi]] glikolize nedostatni (npr. piruvat-kinaza) nazivaju se hemolitičkim anemijama, a zbog nedostatka glikolitičkih enzima u skeletnim mišićima dolazi do zamora.
-U brzo rastućim tumorskim stanicama povećan je metabolizam glukoze pri čemu nastaju velike količine piruvata koji se reducira u laktat i izlučuje iz [[stanica]]. Na ovaj način nastaje relativno kiseli okoliš u [[tumor]]<nowiki/>u što može biti značajno u razvoju terapija. [[Laktat]] se zatim iskorištava u jetrima u procesu [[Glukoneogeneza|glukoneogeneze]] koji je odgovoran za hipermetabolizam uočen u tumorskoj kaheksiji. Laktatna ili [[mliječna acidoza]] ima nekoliko uzroka, a jedan je od njih i smanjena aktivnost piruvat-dehidrogenaze.
+U brzo rastućim tumorskim stanicama povećan je metabolizam glukoze pri čemu nastaju velike količine piruvata koji se reducira u laktat i izlučuje iz [[stanica]]. Na ovaj način nastaje relativno kiseli okoliš u [[tumor]]<nowiki/>u što može biti značajno u razvoju terapija. [[Laktat]] se zatim iskorištava u jetrima u procesu [[Glukoneogeneza|glukoneogeneze]] koji je odgovoran za hipermetabolizam uočen u tumorskoj kaheksiji. Laktatna ili [[mliječna acidoza]] ima nekoliko uzroka, a jedan je od njih i smanjena aktivnost piruvat-dehidrogenaze.<ref name=":0">Robert K. Murray, David A. Bender, Kathleen M. Botham, Peter J. Kennelly, Victor W. Rodwell, P. Anthony Weil <nowiki>''</nowiki>''Harperova ilustrirana biokemija<nowiki>''</nowiki> ''28. izdanje, Medicinska naklada, Zagreb 2011., 149.-155.</ref>
 {{clear}}
+== Reakcije glikolize ==
-== Reakcije glikolize<ref name=":0" /><ref>Lubert Styer <nowiki>''Biokemija''</nowiki> Školska knjiga 2013., Zagreb</ref><ref>[http://biology.about.com/od/cellularprocesses/a/aa082704a.htm 10 Steps of Glycolysis] pristupljeno 1. listopada 2014.
-</ref> ==
 Ukupna jednadžba glikolize glasi:
@@ Redak 68: / Redak 67: @@
 * Enolni oblik priuvata spontano prelazi u keto oblik koji se uz NADH reducira do laktata pomoću enzima laktat-dehidrogenaze. Zahvaljujući toj reakciji NADH se može reoksidirati u NAD<sup>+ </sup>koji će moći primiti vodik nastao u 6. reakciji pa se glikoliza može nastaviti i u '''anaerobnim uvjetima'''.
-* U '''aerobnim se uvjetima''' u mitohondrijima piruvat oksidacijski dekarbokslilira (uklanjanje karboksilne skupine kao CO<sub>2</sub>) u [[acetil-CoA]] (acetil koenzim A) koji se u [[Krebsov ciklus|ciklusu limunske kiseline]] oksidira do CO<sub>2, </sub>a NADH se u ovom slučaju reoksidira u [[Oksidacijska fosforilacija|respiracijskom lancu]].
+* U '''aerobnim se uvjetima''' u mitohondrijima piruvat oksidacijski dekarbokslilira (uklanjanje karboksilne skupine kao CO<sub>2</sub>) u [[acetil-CoA]] (acetil koenzim A) koji se u [[Krebsov ciklus|ciklusu limunske kiseline]] oksidira do CO<sub>2, </sub>a NADH se u ovom slučaju reoksidira u [[Oksidacijska fosforilacija|respiracijskom lancu]].<ref name=":0" /><ref>[http://biology.about.com/od/cellularprocesses/a/aa082704a.htm 10 Steps of Glycolysis] pristupljeno 1. listopada 2014.
+</ref><ref>Lubert Styer <nowiki>''Biokemija''</nowiki> Školska knjiga 2013., Zagreb</ref>
 {{clear}}
-== Regulacija glikolize<ref name=":0" /> ==
+== Regulacija glikolize ==
 [[File:Glycolysis free energy changes.svg|thumb|377x377px|Promjena slobodne energije kod reakcija glikolize. Kod rekacija 1, 3 i 9 (u članku 10) dolazi do daleko najveće promjene energije te stoga te reakcije smatramo ireverzibilnim jer su daleko od stanja male promjene sl. energije koja bi omogućila laku promjenu smjera reakcije.]]
 Većina je reakcija glikolize reverzibilna, a 3 su reakcije izrazito egzergone te se kao takve u fiziološkim uvjetima smatraju '''ireverzibilnima'''. To su reakcije koje kataliziraju heksokinaza, fosfofruktokinaza i priruvat-kinaza (reakcije 1,3 i 10) te su stoga one glavna mjesta regulacije glikolize.
 * Fosfofruktokinaza je značajno inhibirana pri uobičajenim unutarstaničnim koncentracijama ATP-a. Ta se inhibicija može brzo ukloniti pomoću 5'-AMP-a  koji se stvara u početku nakupljanja ADP-a signalizirajući tako potrebu za povećanjem brzine glikolize.
 * Stanice koje vrše glukoneogenezu (stvaranje ugljikohidrata) imaju 4 enzima koji mogu ireverzibilne reakcije glikolize pretvoriti u reverzibilne. To su: glukoza-6-fosfataza, fruktoza-1,6-bisfosfataza, piruvat-karbokislaza i fosfoenolpiruvat-karboksikinaza.
-* Fruktoza se razgrađuje tako da se prvo fosfolirira u fruktozu-1-fosfat čime se premošćuje glavni regulacijski korak pa nastaje puno više piruvata, nego što je potrebno za sintezu ATP-a. To u jetrima i masnom tkivu vodio do povećane lipogeneze pa prekomjerno unošenje fruktoze može dovesti do debljine ili čak i [[masna jetra|masne jetre]].
+* Fruktoza se razgrađuje tako da se prvo fosfolirira u fruktozu-1-fosfat čime se premošćuje glavni regulacijski korak pa nastaje puno više piruvata, nego što je potrebno za sintezu ATP-a. To u jetrima i masnom tkivu vodio do povećane lipogeneze pa prekomjerno unošenje fruktoze može dovesti do debljine ili čak i [[masna jetra|masne jetre]].<ref name=":0" />
 == Literatura ==