H16 Glycolyse
om ATP te maken en building blocks
Glycolyse is anearoob.
Glucose is een belangrijke brandstof voor meeste organismen:
1. Het vormt spontaan uit formaldehyde onder prebiotische omstandigheden
2. Het heeft een lage neiging eiwitten te glycosyleren omdat het in ringvorm is
3. hoge relatieve stabiliteit
3 fases:
1.
2 ATP nodig voor elke glucose, gekoppelde reactie.
- Hexokinase vangt glucose in de cel door het te fosforyleren.
Algemeen kenmerk van een kinase = substraat geïnduceerde holte sluiting,
induced fit, die zorgt dat er geen ATP verloren gaat door hydrolyse.
- Phosphoglucose isomerase veranderd aldose in ketose. Voorbereiding om op te
splitsen naar 2.
- Phosphofructokinase (PFK) f osforyleert
, 2.
- Aldolase splitst F-1,6-BP in 2 trioses DHAP (ketose) en GAP (aldose)
- DHAP en GAP kunnen verwisselen door triose fosfaat isomerase (TPI) via een
enadiol intermediaire vorm
- GAP wordt verder gebruikt in glycolyse, TPI blijft GAP aanmaken doordat GAP
verdwijnt.
- TPI kinetically perfect enzyme
- De enadiol vorm reageert sterk met water dus er moet geen water aanwezig zijn in
de enzym pocket van TPI. Een loop zorgt ervoor dat de ‘deksel’ van de pocket pas
opengaat als het substraat de juiste vorm heeft → induced fit release.
3.
geeft 4 ATP en 2 NADH voor elke glucose
- GAP dehydrogenase - gekoppelde oxidatie reactie en dehydratie reactie
- H weg fosfaat bij
, - De reacties zijn gekoppeld door een intermediate die aan het enzym zit met een
thioester binding. De thioester binding heeft veel vrije energie die het kan gebruiken
bij de dehydratie reactie om fosfaat toe te voegen.
- Mechanisme GAP dehydrogenase, in de active site:
- NAD+ -- Cys -- His
- C van GAP bindt aan cysteine die een H overdraagt aan GAP
- GAP oxideert tot thioester intermediate, geeft een H aan His en een H aan
NAD+
- H van NADH wordt afgegeven om vrije NADH te maken
- Thioester intermediate fosforyleert tot 1,3-BPG
- 1,3-BPG heeft groot fosfor transfer potentieel, substraat level fosforylatie,
phosphoglycerate kinase maakt van ADP → ATP
⇒ GAP een aldehyde is geoxideerd tot een zuur 3-phosphoglycerate. De energie die
vrijkomt bij oxidatie van GAP zit tijdelijk vast in 1,3-BPG.
- Phophoglycerate mutase verandert de fosfaat van 3 naar 2 plek
- enolase verwijdert water zodat er een dubbele binding ontstaat
- phosphenolpyruvaat (PEP)heeft groot fosfor transfer potentieel, p
yruvaat kinase
maakt van ADP → ATP
⇒ 3-phosphoglyceraat naar pyruvaat gedreven door oxidatie
Glucose + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+ →
2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H + + 2 H2O
Er is weinig NAD+ dus wordt hergebruikt na het maken van pyruvaat. Als NADH ophoopt
stopt de glycolyse.
Als er geen zuurstof is in de cel zal door fermentatie NADH in NAD+ omgezet worden,
hierdoor ontstaat ethanol en lactaat. Elektronen donor is ook de acceptor.
1. Ethanol
- Pyruvaat decarboxylase haalt een CO2 groep weg
- Alcohol dehydrogenase voegt 2 H toe aan acetyldehyde, NADH + H → NAD+
2. Lactaat
- ook in spieren
- Lactaat dehydrogenase v oegt 2 H toe aan pyruvaat, NADH + H → NAD+
3. CO2
- citroenzuurcyclus en elektronen transport keten
- Acetyl-CoA
- NAD+ wordt weer verkregen als NADH elektronen overdraagt aan zuurstof, de
elektronen acceptor
Site waar NAD+ bindt en is erg geconserveerd in dehydrogenases. Als NAD+ gebonden is
conformeert het naar een Rosmann fold.
,Ook andere suikers kunnen gebruikt worden en in verschillende stages van glycolyse erbij
komen.
Fructose naar GAP heeft 2 ATP nodig.
alactose 1-phosphate uridyl
Galactose wordt gefosforyleerd en reageert dan door g
transferase met UDP-glucose tot UDP-galactose en glucose-1-fosfaat. UDP-galactose
wordt omgezet naar UDP-glucose en kan hergebruikt worden. Glucose-1-fosfaat wordt door
phosphoglucomutase omgezet in glucose-6-fosfaat.
Melk bevat veel lactose wat door l actase wordt omgezet in galactose en glucose. Sommige
mensen zijn lactose intolerant doordat ze geen lactase hebben. De lactose
Verlaagde galactose 1-phosphate uridyl transferase activiteit is ook erg schadelijk.
Evolutie isozymen door duplicatie en mutaties.
Glycolyse wordt sterk gecontroleerd, enzymen die een irreversibele reactie laten verlopen
zijn goede sites voor controle. Dit zijn hexokinase, phosphofructokinase en pyruvaat kinase.
In spieren:
Belangrijk om ATP te hebben voor contractie
● phosphofructokinase
- van fructose-6-fosfaat naar fructose-1,6-bifosfaat is de commited stap
- wordt gereguleerd door de ATP/AMP ratio en pH
- ATP is een allosterische remmer en verlaagt de enzymes affiniteit voor
fructose-6-fosfaat
- AMP heft ATP inhibitie op, enzym activiteit neemt toe als ATP/AMP laag is
- Lage pH werk ook inhiberend op glycolyse. In anaerobe situatie wordt lactic acid
gevormd en daalt de pH. Lactaat is beschadigend dus glycolyse moet op tijd gestopt
worden.
, ● Hexokinase
- De inactiviteit van PFK zorgt voor ophoping van fructose-6-fosfaat waardoor er meer
glucose-6-fosfaat zal zijn
- Hexokinase wordt geïnhibeerd door glucose-6-fosfaat
● Pyruvaat kinase
- wordt geïnhibeerd door ATP (en alanine?)
- In beweging zal AMP PFK activeren wat zorgt fructose-1,6-fosfaat productie en deze
stimuleert pyruvaat kinase activiteit.
In de lever:
Behoudt bloed-glucose gehalte: slaat glucose op als glycogeen als er genoeg glucose is en
zet glycogeen om in glucose als er te weinig is. Maakt koolstof bouwstenen.
● Phosphofructokinase
- als er te weinig glucose is geeft lever glucose vrij
- wordt deels gereguleerd door de ATP/AMP ratio maar niet door pH
want er is hier geen lactaat; lever erg aeroob, wordt hier omgezet in
glucose.
- Hoeveelheid koolstof bouwstenen reguleert ook de PFK activiteit.
PFK wordt geïnhibeerd door citraat, een intermediate uit de
citroenzuurcyclus. Citraat verhoogt het inhiberende effect van ATP.
- Fructose-2,6-bifosfaat belangrijke regulator. Wordt gemaakt van
fructose-6-fosfaat. Het activeert PFK door het verhogen van de
affiniteit voor F-6-P. Hierdoor wordt er sneller F-1,6-BP gemaakt.
- Als er veel glucose in het bloed is zal er meer F-6-P zijn en zo meer
F-2,6-BP waardoor de glycolyse toeneemt.
- Meer F-2,6-BP verlaagt het inhiberende effect van ATP op PFK
