Biokemi 10

Question 1

Glykolysen overordnet

Answer 1

Glukosemolekyle til to pyruvat molekyler, om samtidig høstes der energi til dannelse af ATP.

Question 2

Hvor foregår glykolysen?

Answer 2

I cytosol.

Question 3

Hvad kan glykolysen forløbe uden?

Answer 3

Ilt tilstede.

Question 4

Hvilke måder dannes ATP på?

Answer 4

Substratniveuafosforylering: Donormolekyler overfører fosfat direkte til ADP og danner ATP.

Oxidativ fosforylering i mitokondriet: Elektronflow benyttes til at levere energi til syntese af ATP.

Question 5

Hvor mange ATP dannes i glykolysen?

Answer 5

2 ATP ved substratsniveaufosforylering, samt høstet elektroner.

Elektronerne overføres til NAD+ som H+, hvorved der dannes 2 NADH + H+ fra hvert glukosemolekyle, der kataboliseres til pyruvat.

Question 6

Forskel på aerob og anaerob.

Answer 6

Aerob glykolyse hvis der er ilt og mitokondrier tilstede i cellen, og slutproduktet af glykolysen er pyruvat (selv hvis der ikke bruges ilt). Fører til dannelse af 28-30 ATP molekyler.

Anaerob glykolyse, hvis der enten ikke er mitokondrier, eller er utilstrækkelig ilttilførsel. Her dannes laktat som slutprodukt. Elektronerne bruges ikke til dannelse af ATP, og laktat eksporteres fra cellerne og omsættes i andre aerobe væv. Ved anaerob glykolyse dannes 2 ATP pr glukosemolekyle.

Question 7

Glukose transport fra blod til celler

Answer 7

Gennem membrantransportere. Dette er glukosetransportere, der findes i alle celler, og transporterer gennem faciliteret diffusion.

Denne transport drives af koncentrationsforskelle.

Da celler bruger ATP, så er deres kocentration af dette som regel ret lav.

Transportere typer: GLUT 1 til 14.
GLUT3 –> I neuroner, høj affinitet Km 1,4-1,6 mmol/L
GLUT1 –> Alle væv især erytrocytter Km 3-7 mmol/L
GLUT2 –> Hepatocytter, pancreas, enterocytter Km 15-20
GLUT4 –> Myocytter, adipocytter Km 5-7 mmol/L

GLUT4 vises først på overfladen når insulin stimulerer cellen, eller i muskelceller når de akkumulerer AMP.

Question 8

Glykolysens trin

Answer 8

1) investeringsfasen (aktiveringsfasen) reaktion 1-3
2) spaltningsfase - reaktion 4-5
3) afkastningsfasen (oxidations/reduktions-fasen) reaktion 6-10

Question 9

Investeringsfasen i aerob glykolyse (Fase 1)

Answer 9

Her bruges to ATP til at omdanne glukosemolekylet til fosforylerede forbindelser.

Question 10

Spaltningsfase i aerob glykolyse (Fase 2)

Answer 10

Det modificerede glukosemolekyle kløbes til to halvdele.

Question 11

Afkastningsfasen i aerob glykolyse (fase 3)

Answer 11

Der frigives energi til syntese af ATP.
Høstes elektroner til dannelse af NADH+H+.

I denne fase dannes 4 ATP, og 2NADH+H+.
Da der bruges 2 ATP i investeringsfasen, så er nettoudbytter ikke 4, men 2 ATP. Grunden til at der dannes 2 NADH+H+ er, at der i spaltningsfasen blev dannet to GAP, som hver især undergår trin 6-10.

Question 12

Detaljeret glykolyse trin 1

Answer 12

Der påsættes en fosfatgruppe på glukosemolekylet, så det ikke kan diffundere ud af cellen. Dette gøres af hexokinase.

I leveren, pancreas og få andre væv bruges dog glukokinase.

Da processen foregår ved at sætte P fra ATP på glukose, og da bindingen i glukose er op et lavere energiniveau (så noget energi går tabt i varme), så er det en irreversibel reaktion.

Question 13

Detaljeret glykolyse trin 2

Answer 13

Glukose-6-fosfat omdannes til fruktose-6-fosfat, der nemmere kan kløves i fase 4. Dette er reversibelt.

Question 14

Detaljeret glykolyse trin 3

Answer 14

PFK-1 (Fosfofruktokinase-1) omdanner fruktose-6-fosfat til fruktose-1,6-bifosfat.

Dette foregår ligesom i reaktion 1 ved hjælp af ATP, og da den dannede binding er på et lavere energileje, så tabes der energi som varme, og reaktionen er irreversibel. Det er det første unikke trin for glykolysen, og kaldes committed step. De andre trin var ikke unikke/committed, da fruktose-6-fosfat og glukose-6-fosfat kan bruges i andre reaktioner.

Question 15

Detaljeret glykolyse trin 4

Answer 15

Fruktose-1,6-bisfosfat kløves på midten af en aldolase, til to triosefosfater, DHAP og glyceraldehyd-3-fosfat.

Reaktionen er reversibel.

Question 16

Detaljeret glykolyse trin 5

Answer 16

Kun glyceraldehyd-3-fosfat kan omdannes videre, og de to produkter kan frit omdannes til hinanden, så de fleste DHAP omdannes til glyceraldehyd-3-fosfat.

DHAP kan bruges til triacylglycerolsyntesen og som transportør af elektroner fra NADH+H+ til respirationskæden i mitokondrier.

Question 17

Detaljeret glykolyse trin 6

Answer 17

Ud fra hver glyceraldehyd-3-fosfat kan der i princippet dannes 2 ATP.

For at dette kan lykkedes, så laver G3PDH en reaktion, der fanger ortofosfat og indbygger det i G3P. I denne reaktion overføres elektroner til NAD, så der dannes NADH+H+. Det nye molekyle hedder 1,3-bisfofoglycerat.

Der tabes ikke energi i reaktionen og de er reversible.

Question 18

Detaljeret glykolyse trin 7

Answer 18

Det er her at fosfat gives til ADP ved substratniveaufosforylering. Der dannes her 2 ATP, en per 1,3-bisfofoglycerat. Reaktionen er reversibel.
Det nye produkt er 3-fosfoglycerat.

Question 19

Detaljeret glykolyse trin 8

Answer 19

3-fosfoglycerats fosfor binding er ikke stærk nok til at danne ATP, derfor sker der først en omlejring i molekylet. Fosforgruppen flyttes til C2. Dette giver en større frastødelse mellem fosfatgruppen, der er negativt ladet, og resten af molekylet, der også er negativt ladet.

Reaktionen er reversibel.

Question 20

Detaljeret glykolyse trin 9

Answer 20

Der fraspaltes et vandmolekyle, hvilket ændrer molekylets struktur. Reaktionen er reversibel.

Question 21

Detaljeret glykolyse trin 10

Answer 21

Det stof der nu er dannet, fosfoenolpyruvat, overfører dets fosfatgruppe til ADP, hvilket danner ATP. Dette omdanner PEP til pyruvat. Denne reaktion er så favorabel, at der både dannes ATP og frigives energi som varme. Reaktionen er irreversibel.

Question 22

Negativ regulering

Answer 22

Glukose-6-fosfat hæmmer hexokinase og glukokinase.

Question 23

Forskel på Hexokinase og glukokinase.

Answer 23

Hexokinasen har meget højere affinitet, og vil derfor altid forsynes før glukokinase. Hexokinasens Vmax er dog lav, så det vil ofte ske at den er mættet, så glukokinase kan gå i gang. Glukokinase har meget høj Vmax, og kan derfor omdanne alt det overskydende glukose.

Question 24

Hæmning af hexokinase.

Answer 24

Af dens produkt, glukose-6-fosfat. Så hvis produktet ikke bruges videre, så dannes der ikke mere af det.

Hvis reaktionen kunne foregå uhæmmet, så ville hexokinasen kunne “reservere/beslaglægge” en stor del af cellens fosfat, som også bruges i andre reaktioner, blandt andet oxidativ fosforylering af ATP.

Question 25

Hvad kan glukose-6-fosfat bruges til?

Answer 25

Glykolyse, pentose-fosfatvejen og glykogensyntese.

Question 26

Glukokinase funktion.

Answer 26

Indbygger overskydende glukose i glykogen. Glykogen dannes ud fra glukose-6-fosfat. Hæmmes af fruktose-6-fosfat, så der ikke sker en beslaglæggelse af glukose-6-fosfat, hvis det bruges i glykolysen.

Question 27

Regulatorer for PFK-1

Answer 27

AMP (aktiverer)
ATP (inhiberer)
Citrat (inhiberer)
Fruktose-2,6-bifosfat (dannes i leveren som følge af stimuli af insulin) (aktiverer)

Glukagon og adrenalin (vil indirekte gennem F-2,6-BP hæmme PFK-1.

Adrenalin vil dog stimulere PFK-1 i muskler.

Sur/lav pH hæmmer PFK-1. Dette er for at undgå en for stor forsuring af væv, under den anaerobe glykolyse.

Question 28

Puryvatkinase regulering

Answer 28

I muskler: hæmmes allosterisk af ATP.

I leveren:
Hæmmes ved faste, her aktiveres i stedet glukoneogenese.

Allosteriske inhibitorer: ATP og alanin.

Aktiveres af fruktose-1,6-bifosfat.

Question 29

Endelige produkt i glykolysen

Answer 29

2 puryvat, 2 ATP, 2NADH+H+

Question 30

NADH+H+ ved aerob glykolyse

Answer 30

NADH+H+ afleverer elektroner til elektrontransportkæden i mitokondrier, så der dannes ATP, mens NAD+ bliver ledigt igen.

Question 31

Pyruvat i aerob glykolyse

Answer 31

Sendes til mitokondriet, hvor det videre omdannes videre i citratcyklus og respirationskæden.

Kan også omdannes til glukose ved glukoneogenese i leveren under faste.

Question 32

NADH+H+ i anaerob glykolyse

Answer 32

Her er NADH+H+ et affaldsstof, der tilbagedannes til NAD+ ved aflevering af deres elektroner til pyruvat. Dette reducerer pyruvat til laktat. Denne reaktion katalyseres af laktakdehydrogenasen (LDH). Da laktat ikke kan videredannes (det er en blindgyde), og kun tilbagedannes til pyruvat, hvilket ikke kan gøres i anaerobe celler, så vil laktat blive eksporteret til blodet.

Både laktat og pyruvat kan forlade cellen via membrantransportere.

Laktat bliver transporteret til væv der kan forbrænde det, som lever, hjerte og skeletmuskler (der ikke udfører hårdt arbejde).

Question 33

Fruktose omdannelse

Answer 33

Alle andre steder end leveren:
Fruktose –> fruktose-6-fosfat, som kan indtræde i glykolysen. Omdannelsen er dog ineffektiv, pga. hexokinasens lave affinitet for fruktose.

I leveren:
Fruktose –> fruktose-1-fosfat (vedhjælp af fruktokinase). Fruktokinase findes kun i lever, nyre og tyndtarmen.

Fruktose-1-fosfat –> glyceralaldehyd og DHAP via aldolase B.

DHAP –> direkte med i glykolyse
Glyceralaldehyd –> Glytceralaldehyd-3-fosfat (fosforyleres af triosekinasen), og indgår nu i glykolysen.

Question 34

Galaktose omdannelse

Answer 34

Omsættes ligesom fruktose i leveren. Kan omdannes til glukose via epimerisering.

Process:
Galaktose –> galaktose-1-fosfat (bruger ATP) –> UDP-Galaktose (Fosfat gruppe udbyttet med UDP gruppe, fra UDP-glukose) (glukose-UDP bliver her til glukose-1-fosfat, der kan omdannes til glukose-6-fosfat). –> UDP-galaktose epimeriseres til UDP-glukose –> UDP-glukose kan nu enten bruges til en anden UDP-galaktose, og derved frigive glukose-1-fosfat, eller kan via en UDP-fosfat-transferasereaktion omdannes til glukose-1-fosfat.

Question 35

Pentosefosfatvejen

Answer 35

Er en sidereaktion til glykolysen, kaldes også for pentosefosfat-shunten eller hexosemonofosfat-shunten.

I denne vej omdannes glukose-6-fosfat til pentosefosfater og NADPH+H+.

Denne vej indledes når cellen har brug for NADPH+H+, der benyttes som elektrondonor i mange biosyntese og afgiftningsreaktioner.

Det bruges blandt andet i syntese af fedtsyrer, kolesterol, galdesalte og steroidhormoner.

De dannede pentosefosfater kan også bruges til syntese af nukleotider.

Question 36

Pentosefosfatvejens trin

Answer 36

Pentosefosfatvejen består af 2 faser:

Fase 1: glukose-6-fosfat omdannes til –> 1 pentosefosfat (ribulose-5-fosfat), 2 NADPH+H+ og samtidigt fra spaltes et CO2 molekyle.

Fase 2: Benyttes hvis cellen ikke har behov for pentosefosfaterne.

I denne fase omdannes overskydende pentosefosfater til fruktose-6-fosfat og glyceraldehyd-3-fosfat, som kan sendes tilbage til glykolysen.

I fase 2 vil 3 pentosefosfater blive omdannet til 2 fruktose-6-fosfat og 1 glyceraldehyd.

Tilbagedannelsen sker med isomerisering af tre ribulose-5-fosfater, efterfulgt af trinvis overførsel af carbonholdige grupper fra et molekyle til et andet. Disse reaktioner katalyseres af transaldolase og transketolase.

Fase 2 er reversibel, så den kan foregå omvendt hvis man har brug for pentosefosfat, men ikke NADPH+H+

NADPH+H+ er inhiberende for dannelsen af NADPH+H+.

Question 37

Tab af energi i pentosefosfatvejen.

Answer 37

Der bruges 18 CO2 grupper, men kun 15 vender tilbage. 12 elektroner går til NADPH+H+.
Disse 3CO2+12 elektroner kunne danne en ekstra ATP og 1 ekstra pyruvat. En pyruvat kan danne 12,5 ATP, så 13,5 ATP går tabt.