Glikoliza Flashcards
Koje su moguće sudbine glukoze u stanici?
Pohranjivanje za kasnije iskorištavanje energije
Oksidacija glikolizom za instantno dobivanje energije
Oksidacija u putu pentoza fosfata
Sinteza strukturnih polimera
Što je produkt glikolize i koje su njegove moguće sudbine?
Piruvat
U aerobnim uvjetima -> oksidira se do acetil - koenzim A koji ulazi u ciklus limunske kiseline te se oksidira do CO2
Anaerobni uvjeti -> fermentacija piruvata do etanola (alkoholno vrenje) ili fermentacija piruvata do laktata (mliječno-kiselo vrenje)
Koja je svrha glikolize?
Dobivanje energije u obliku ATP-a i NADH
Gdje se događa glikoliza i pri kakvim uvjetima?
U citosolu te se može događati i pri aerobnim i anaerobnim uvjetima
Na koje dve faze se dijeli proces glikolize?
Na preparatornu fazu (troši se 2 ATP-a) i fazu isplate (dobiva se 4 ATP-a)
Opiši korake preparatorne faze glikolize
- Heksokinaza fosforilira glukozu na C6 uz utrošak ATP-a
- Fosfoheksoza izomeraza pretvara glukozu-6-fosfat u fruktozu-6-fosfat
- Fosfofruktokinaza 1 pretvara fruktozu-6-fosfat u fruktozu-1,6-bisfosfat uz utrošak ATP-a
- Aldolaza cijepa fruktozu-1,6-bisfosfat u gliceraldehid-3-fosfat i dihidroksiacetonfosfat
- izomeraza trioza fosfata izomerizira dihidroksiaceton fosfat u gliceraldehid-3-fosfat
Opiši korake faze isplate glikolize
- Gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaza pretvara gliceraldehid-3-fosfat u 1,3-bisfosfoglicerat uz utrošak anorganskog fosfata (umjesto ATP-a) i dobiva se NADH i H+ iz NAD+
- Fosfoglicerat kinaza pretvara 1,3-bisfosfoglicerat u 3-fosfoglicerat te se dobiva ATP iz ADP-a
- Fosfoglicerat mutaza pretvara 3-fosfoglicerat u 2-fosfoglicerat
- Enolaza pretvara 2-fosfoglicerat u fosfoenolpiruvat
- Piruvat kinaza pretvara fosfoenolpiruvat u piruvat te se dobiva ATP iz ADP-a
Koje su reakcije glikolize ireverzibilne pri staničnim uvjetima?
1, 3 i 10
Heksokinaza, fosfofruktokinaza-1 i piruvat kinaza
Opiši uloge i svojstva heksokinaze
Fosforilira glukozu tako da ne može proći kroz staničnu membranu
Postoji 4 izozima heksokinaze
Glukokinaza je izozim u stanicama jetre te ima specifična kinetička i regulatorna svojstva
Heksokinaza ima mehanizam induciranog pristajanja -> ATP i glukoza se vezanjem približuju tako da ne dođe do ulaza vode i hidrolize
Opiši mehanizam fosfoheksoza-izomeraze
Prevodi glukozu-6-fosfat u fruktozu-6-fosfat
Koristi međuprodukt enediol
U linearnom obliku glukoze, Glutamat uzima proton s C2 atoma te nastaje C1=C2 veza, a protonacijom dolazi do nastajanja hidroksilne skupine na C1 atomu
Zatim C=C veza reagira kao nukleofil i uzima vodik od Glutamata te na C2 nastaje karbonilni kisik
Objasni svojstva i važnost fosfofruktokinaze 1
Fosforilira fruktozu-6-fosfat
Reakcija katalizirana PFK1 je ireverzibilna pri staničnim uvjetima
Prvi “obvezujući” korak glikolize jer i glukoza-6-fosfat i fruktoza-6-fosfat mogu ići u različite metaboličke puteve
Važno je mjesto kontrole glikolitičkog puta
Aktivnost raste s porastom c(AMP) ili c(ADP), a opada s porastom c(ATP)
Kako aldolaza cijepa frukto-1,6-bisfosfat?
Ugljici 1,2 i 3 završe kao dihidroksiacetonfosfat, a ugljici 4,5, i 6 završe kao gliceraldehid-3-fosfat
Opiši mehanizam aldolaze
Nastaje schiffova baza između enzima i supstrata
Lizin napada karbonilni ugljik u linearnom obliku fruktoze-1,6-bisfosfata te nastaje tetraedarski međuprodukt te dolazi do protonacije karbonilnog kisika
Deprotonacijom dušika s lizina dolazi do stvaranja imina te se cijepa C3-C4 veza supstrata i oslobađa se gliceraldehid-3-fosfat
Izomerizacijom preostalog produkta i hidrolizom imina dolazi do odvajanja drugog produkta -> dihidroksiaceton fosfat
Opiši ulogu, struturu i karakteristike trioze-fosfat-izomeraze
Ona pretvara dihidroksiacetonfosfat u gliceraldehid-3-fosfat izomerizacijom
Trioza-fosfat-izomeraza je katalitički savršen enzim - ograničen je brzinom kojom supstrat može difundirati u i izvan aktivnog mjesta
Zatvaranje omče preferentno veže labilni enediolni međuprodukt te sprečava njegovu disocijaciju i eliminaciju fosfata -> sprječava raspadanje na metil-glioksal (toksin) i anorganski fosfat
Opiši ulogu i učinak gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaze
Ona pretvara gliceraldehid-3-fosfat u 1,3-bisfosfoglicerat
Aldehidna skupina se oksidira, ali ne u karboksilnu skupinu nego u anhidrid karboksilne kiseline s fosfornom kiselinom -> ne troši se ATP nego Pi
Takva vrsta anhidrida (acil fosfat) ima vrlo negativnu promjenu standardne Gibbsove energije hidrolize -> potrebno za stvaranje ATP-a
Troši se NAD+ -> on se mora negdje opet dobiti da bi glikoliza mogla funkcionirati nesmetano
Opiši mehanizam gliceraldehid-3-fosfat-dehidrogenaze
- Sumpor Cys napada karbonilni ugljik ugljik te nastaje tiohemiacetal
- NAD+ oksidira supstrat uzimanjem vodika te se regenerira karbonilni kisik
- Događa se Sn2 reakcija s anorganskim fosfatom na karbonilnom ugljiku (koji je vezan na cistein)
- Oslobađa se 1,3-bisfosfoglicerat
Opiši ulogu fosfoglicerat-kinaze
Katalizira prijenos fosforilne skupine s 1,3-bisfosfoglicerata na ADP te nastaju ATP i 3-fosfoglicerat
Kako može nastati ATP u stanici?
Fosforilacijom na nivou suspstrata -> fosfoglicerat-kinaza i piruvat-kinaza
Fosforilacija povezana s respiracijom -> oksidativna fosforilacija
Opiši ulogu i svojstva fosfoglicerat mutaze
Katalizira reverzibilni prijenos fosforilne skupine s C3 na C2 glicerata
Mg(2+) je bitan za ovu reakciju
Potrebna je fosforilirana fosfoglicerat mutaza za početak enzimske aktivnosti, događa se prenošenjem fosforila s 2,3-bisfosfoglicerata
Opiši mehanizam fosfoglicerat-mutaze
- Katalitički histidin je fosforiliran te se njegova fosforilna skupina prenosi na C2 atom, čija je hidroksilna skupina deprotonirana drugim histidinom
- Zatim kisik vezan na C3 deprotonira histidin, a prenosi se fosforilna skupina s C3 na katalitički histidin
Opiši ulogu enolaze
Stvara drugi spoj s visokim potencijalom prijenosa fosforilne skupine
Katalizira eliminaciju molekule vode iz 2-fosfoglicerata pri čemu nastaje fosfoenolpiruvat
Opiši ulogu i svojstva piruvat-kinaze
Katalizira treću ireverzibilnu reakciju glikolize - prijenos fosforilne skupine s fosfoenolpiruvata na ADP -> događa se fosforilacija na nivou supstrata
Piruvat prvo nastaje u enolnom obliku, a zatim tautomerizira brzo bez enzima u keto oblik koji prevladava pri pH=7
Kako se regenerira NAD+?
U aerobnim uvjetima -> oksidacijom NADH jer prenosi elektrone na O2 kroz lanac prijenosa elektrona u sklopu membrane mitohondrija
U anaerobnim uvjetima -> oksidcijom NADH redukcijom piruvata u lakat, etanol ili neki drugi produkt
Kako se dobiva etanol iz piruvata?
Piruvat dekarboksilaza pretvara piruvat u acetaldehid -> uz pomoć TPP-a i Mg(2+) te se oslobađa CO2
Piruvat dekarboksilazu sadrže određeni enzimi koji fermentiraju glukozu do etanola
Alkohol dehidrogenaza pretvara acetaldehid u etanol uz pretvaranje NADH u NAD+
Kako se dobiva laktat iz piruvata?
Laktat dehidrogenaza katalizira prevođenje piruvata u L-laktat uz nastajanje NAD+ iz NADH
Koje enzimski katalizirane reakcije ovise o tijamin-pirofosfatu (TPP) ?
Piruvat dekarboksilaza
Piruvat dehidrogenaza
alfa-Ketoglutarat dehidrogenaza
Transketolaza
Opiši mehanizam piruvat-dekarboksilaze
Reakcija se događa uz pomoć prostetičke skupine TPP -> tijamin pirofosfat (dobiven je iz vitamina B1)
- Kiseli proton na C2 TPP-a se deprotonira te nastaje karbanion
- Karbanion napada karbonilni ugljik piruvata
- Dolazi do dekarboksilacije i nastajanja C=C veze između TPP-a i piruvata
- Protonacijom C1 nastalog acetaldehida nastaje tetraedarski međuprodukt
- Deprotonacijom (regeneracijom karbonilnog ugljika na acetaldehidu) i otpuštanja TPP-a dolazi do nastajanja produkta -> acetaldehid
Kako galaktoza utječe na ciklus glikolize?
Galaktoza se dobiva razgradnjom laktoze na galaktozu i glukozu
Ona se može pretvoriti u UDP-glukozu koja se dalje može pretvoriti u glukozu-1-fosfat te ona može ići u ciklus glikolize
