Гликолиза: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
Редакция без резюме |
Редакция без резюме |
||
Ред 1:
'''Гликолизата''' (или '''глюколизата''') представлява катаболитна поредица от реакции, при които от една [[молекула]] [[глюкоза]] се получават две молекули [[пируват|пирува̀т]]. При анаеробни условия той се преобразува в [[лактат]] или [[алкохол]]. Смята се, че гликолизата е един от първите [[метаболизъм|метаболитни]] пътища в [[клетка|клетките]], възникнал преди повече от 3,5 милиарда години. Гликолизата е процес, протичащ в [[цитоплазма]]та на всички клетки: от най-нисшите [[бактерии]] до най-висшия бозайник – [[човек]]а. При някои тя е единственият метаболитен път за доставяне на [[енергия]]
== Видове гликолиза ==
Ред 73:
|-
|2
|Глюкозо-6-фосфат<sup>2−</sup>
|[[Фосфохексо изомераза|фосфохексо изомераза (хексофосфо изомераза)]]
|1.67
Ред 85:
|-
|4
|Фруктозо-1,6-бисфосфат<sup>4−</sup>
|[[алдолаза А]]
|23.9
Ред 97:
|-
|6
|Глицералдехид-3-фосфат<sup>2−</sup> + Ф<sub>i</sub><sup>2−</sup> + НАД<sup>+</sup>
|[[глицералдехид-3-фосфо дехидрогеназа|глицералдехид-3-фосфат дехидрогеназа]] ([[ГАФДХ]])
|6.30
Ред 103:
|-
|7
|1,3-Бисфосфоглицерат<sup>4−</sup> + АДФ<sup>3−</sup>
|[[фосфоглицерат киназа]]
| -18.9
Ред 109:
|-
|8
|3-Фосфоглицерат<sup>3−</sup>
|[[Фосфоглицерат мутаза]]
|4.4
Ред 115:
|-
|9
|2-Фосфоглицерат<sup>3−</sup>
|[[Енолазата|Енолаза]]
|1.8
Ред 134:
<br />
[[Файл:S08-14-gljukoneogenez-2-reakcii.jpg|alt=Малат – оксалацетатна совалка.|мини|Малат – оксалацетатна совалка за прехвърляне и окисление на редуциращи еквиваленти от цитоплазмата към митохондриите.]]
=== Глицеролфосфатна совалка ===
Тази совалка функционира в скелетна мускулатура и мозък, добре кръвоснабдени тъкани. Цотоплазмената изоформа на ензимът [[Глицерол-(3)-фосфат Дехидрогеназа]] ([[ГФДХ]]) използва за кофактор НАД, а митохондриланта ФАД.Това е причината при използването на тази совалка да се генерира по-малко количество АТФ 36 (30 по Hinkle).
<br />
== Енергитична равносметка ==
[[Файл:S08-12-jenergija-glikoliza-3.jpg|alt=Гликолиза при анаеробни условия|мини|Анаеробна гликолиза, краен продукт от разграждането лактат.]]
Line 214 ⟶ 213:
# [[Индукция]] и [[репресия]] на [[Ключови ензими|ключовите ензими]] изисква няколко часа
Промените в ензимната активност в черния дроб, които настъпват при различни, метаболитни условия са дадени в таблицата по-долу. Включените ензими, катализират физиологично необратими неравновесни реакции. Ефектите като цяло се
{| class="wikitable"
|+
Line 317 ⟶ 316:
Ензимите, участващи в утилизацията на глюкозата (т.е. тези на гликолиза и липогенеза) са по-активни, при излишък от глюкоза и при тези условия ензимите на глюконеогенезата са с ниска активност. [[Инсулин]]ът, секретиран от β-клетките на панкреасът, в отговор на повишени нива на глюкоза в кръвта засилва синтеза на ключовите ензими в гликолизата ([[глюкокиназа]], [[ФФК1]], [[ФФК2]], [[пируват киназа]], [[глицерол-3-фосфат дехидрогеназа]]; [[ацетил-КоА карбоксилаза]], [[МК синтаза]]; [[β-ХМГКоА редуктаза]]) и чрез дефосфорилиране активира [[фосфатази фосфофруктокиназа 2]] ([[ФФК2]]) ([[киназна активност]]), [[пируват киназа]] в мускули и [[ПДХК]]. Той също така антагонизира ефекта на глюкагон и глюкокортикоидите, стимулиращи синтезът на [[цАМФ]], които индуцират синтеза на ключовите за глюконеогенезата ензими, чрез стимулиране на ензими разграждащи цАМФ до [[5َ-АМФ]], наречени [[Фосфодиестераза|фосфодиестерази]] ([[ФДЕ]]). Инсулинът проявява антагонистично действие по отношение на глюкогеназата и като инхибира експресията на ключови ензими ([[ФЕПКК]], [[фруктозо-1,6-бисфосфатаза]], [[глюкозо-6-фосфатаза]]) и дефосфорилира [[фосфофруктокиназа 2]] ([[ФФК2]]), като инхибира фосфатазната и′ активност.
2. Ковалентна модификация чрез обратимо [[фосфорилиране]]/[[дефосфорилиране]] осъществява бърза регулация на ензимната активност
[[Глюкагон]]ът и [[Епинефрин|епинефринът]], са хормони, които реагират на намалените нива на глюкоза в кръвобръщението, инхибират гликолизата и стимулират глюконеогенезата в черния дроб чрез повишаване на концентрацията на цАМФ. Това от своя страна активира цАМФ-зависимата протеин киназа ([[Протеин киназа А]] ([[ПКА]])), водеща до фосфорилиране и инактивиране на [[пируват киназата]].
Line 327 ⟶ 324:
Те също повлияват концентрацията на фруктоза 2,6-бисфосфата, чрез повлияване активността на [[фосфофруктокиназа 2]] ([[ФФК2]]) регулирайки по този начин активността на двата реципрочнни ензима [[фосфофруктокиназа 1]] ([[ФФК1]]) и [[фруктозо-1,6-бисфосфатаза]] и следователно [[Гликолиза|гликолизата]] и глюконеогенезата.
Ензимите хексокиназа и глюкокиназа са отговорните за първата неспецифична реакция на гликолизата, която е обща за всички метаболитни пътища, свързани с утилизацията на глюкоза в клетките. Фосфорилирането на глюкозата до глюкозо-6-фосфат от ензимите, придава отрицателен заряд на фосфатният остатък в молекулата на глюкозата, пречейки на фосфорилираната глюкоза да напусне клетките и активирайки пътища свързани с обмяната на глюкозата, като гликогеногенеза (гликоген синтаза) и Пентозо Фоафатен път (6-фосфоглюконат дехидрогеназа). Разликите между двта ензима са дадени в таблицата по-долу.
{| class="wikitable"
|+
!
!
!Хексокиназа
!Глюкокиназа
!
|-
|1
|Название
|хексокиназа (преди смятана за
един ензим; сега се знае че има
4 изоензима)
|глюкокиназа
(хексокиназа IV)
|
|-
|2
|Застъпеност
|широко застъпена,
вкл. и в черен дроб
|преобладаващ ензим в черният дроб
експресира се и в остравните клетки
на панктреасът
|
|-
|3
|Специфичност
|по-ниска специфичност,
активира не само глюкоза,
но и други хексози
|смятана преди за строго специфична
към глюкоза, но в действителност по
специфичност прилича на другите хексокинази
|
|-
|4
|Регулация
|инхибира се от продукта на
реакцията глюкозо-6-фосфат
|не се инхибира от глюкозо-6-фосфат
|
|-
|5
|Афинитет към глюкозата
|висок
(K<sub>m</sub> = 0,1 mM)
|нисък
(Km = 10 mM)
|
|-
|6
|При нормални концентрации на
глюкозата в кръвта (5mM) ензимът е
|напълно<br />
|
|
|-
|7
|Зависимост на скоростта от
концентрацията на глюкоза
|
|
|
|-
|8
|Зависимост на активността от
концентрацията на глюкоза в кръвта
|
|
|
|-
|9
|Синтезът на ензима се индуцира
от инсулин
|
|
|
|-
|10
|Биологична роля
|
|
|
|}
[[Глюкозо-6-фосфатаза|Глюкозо-6-фосфатазата]] е ензим, експресиращ се само в черен дроб и бъбреци, чиято функция е тясно свързана с поддържане на постоянни кръвно-захарни нива, чрез дефосфорилиране на глюкозо-6-фосфатът до свободна не фосфорилирана глюкоза, даващо и възможност да премине от клетките в кръвообръщението. Общ ензим на [[Глюконеогенеза|глюконеогенезата]] и [[Гликогенолиза|гликогенолизата]].
3. Алостерична регулация – бърза регулация
В глюконеогенезата пируват карбоксилаза, която катализира синтеза на оксалоацетат от пируват, изисква ацетил-КоА като [[алостеричен активатор]].Добавянето на ацетил-КоА промяна третичната структура на протеина, понижаване ''[[Кm|К<sub>m</sub>]]'' ([[Константа на Михаелис]]) за [[Бикарбонат|бикарбонати]]. Това означава, че ацетил-КоА който е образуван от пируват, автоматично осигурява синтезът на оксалоацетат и по-нататъшното му окислие в Цикълът на Лимонената Киселина, чрез активиране на пируват карбоксилаза. Активирането на пируват карбоксилаза и реципрочното инхибиране на пируват дехидрогеназният комплекс от ацетил-КоА, получена от окисляването на мастните киселини обяснява действието на мастните киселини като щадящи окисляването на пируват (и следователно глюкоза) и стимулиране на глюконеогенеза при високи нива на мастни киселини и глюкафон в плазмата. Реципрочната връзка между тези два ензима променя метаболитната съдба на пирувата, тъй като тъканта преминава от въглехидратно окисление (гликолиза) към β-окисление и глюконеогенеза по време на прехода от хранения до състояние на глад.
Основна роля на мастно киселинното окисляние при насърчаване на глюконеогенезата е снабдяване с АТФ и ГТФ (цикъл на Кребс, [[сукцинат тиокиназата]] в черен дроб и бъбреци използва за кофактор [[ФАД]]).
Line 339 ⟶ 426:
При нормалния вътреклетъчен [АТФ] ензимът е около 90% инхибиран; това инхибиране се обръща от 5'AMP.
5 'AMP действа като индикатор за енергийното състояние на клетката. Наличието на [[Аденилат киназа|аденилат (аденилил) киназа]] в черния дроб и много други тъкани дава възможност за бързо уравновесяване на реакцията
2АДФ ↔ АТФ + 5′-АМФ
По този начин, когато АТФ се използва в процеси, изискващи енергия, водещо до образуване на АДФ, [АМФ] се увеличава. Сравнително малък спад на [АТФ] причинява няколкократно увеличение на [АМФ], така [АМФ] действа като метаболитен усилвател на малките промени в концетрациите на [АТФ], а оттам и чувствителен сигнал за енергийното състояние на клетка. Следователно активността на фосфофруктокиназа-1 се регулира в отговор на енергийното състояние на клетката за регулиране на количеството въглехидрати, подложени на гликолиза преди влизането им в Цикълът на Лимонената Киселина. В същото време
инхибирането на фосфофруктокиназа-1 от
Фруктозо-2,6-бисфосфатът играе уникална роля в регулацията на гликолизата и глюконеогенезата:
Най-мощният положителен алостеричен активатор на фосфофруктокиназа-1 и инхибитор на фруктоза 1,6-бисфосфатаза в черният дроб е фруктоза 2,6-бисфосфат. Той освобождава инхибирането на фосфофруктокиназа-1 от АТФ и повишава афинитета към фруктоза-6-фосфат. Инхибира фруктозата 1,6-бисфосфатаза чрез увеличаване на ''[[Km|K<sub>m</sub>]]'' за фруктозо 1,6-бисфосфат. Концентрацията му е под субстрат ([[Алостеричен ензим|алостеричен]]) и хормонален контрол ([[ковалентна модификация]]).
Фруктозата 2,6-бисфосфат се образува чрез фосфорилиране на фруктоза-6-фосфат от фосфофруктокиназа-2.
| |||