GLIKOLIZA I GLUKONEOGENEZA

Question 1

Što je glikoliza?

Answer 1

Embden-Meyerhofov put
- glavni put metabolizma glukoze (i fruktoze, galaktoze i ostalih ugljikohidrata iz hrane)
- anaerobna
- citoplazma
- glukoza –> 2 piruvata + 2 ATP

Question 2

Kako dobivamo glukozu iz hrane probavom?

Answer 2

škrob i glikogen + alfa- amilaza (gušterača i slina)
–> kida alfa-1,4-veze –> maltoza i maltotrioza (granični dekstrin, alfa-1,6-veze) + maltaza (za ostale oligosaharide alfa-glukozidaza)

• alfa-dekstrinaza (alfa-1,6-veze)
• laktaza
• saharaza

Question 3

Navedi transportere glukoze.

Answer 3

GLUT1 – sva tkiva sisavaca
GLUT2 – jetra; β-stanice gušterače
GLUT3 – sva tkiva sisavaca
GLUT4 – mišić i masne stanice
GLUT5 – tanko crijevo

Question 4

Koliko faza ima glikoliza? Što se ukratko događa u svakoj fazi?

Answer 4

1. faza odvija se u tri koraka i njome se glukoza prevodi u fruktoza-1,6-bisfosfat
   fosforilacija, izomerizacija, druga fosforilacija
2. faza fruktoza-1,6-bisfosfat kida se u dva fragmenta od po tri C-atoma
3. faza nastaje ATP oksidacijom fragmenata u piruvat

Question 5

Zašto je važna prva fosforilacija u prvoj fazi glikolize?
Koji enzim katalizira prijenos fosforilne skupine?

Answer 5

1. glc-6-P ne može proći kroz membranu
   (nije supstrat transportera glukoze)
2. fosforilacija destabilizira glc, te se ona lakše metabolizira
   enzim: heksokinaza

Question 6

Koja je važnost izomeracije u prvoj fazi glikolize?
Enzim?

Answer 6

aldoza se prevodi u ketozu
enzim: fosfoglukoza-izomeraza

Question 7

Koja je važnost druge fosforilacije u prvoj fazi glikolize?

Answer 7

• nastaje fruktoza-1,6-bisfosfat
• kontrola brzine glikolize

enzim: fosfofruktokinaza

Question 8

Što se događa u drugoj fazi glikolize?
Koji enzim to katalizira?

Answer 8

iz jednog šećera sa šest C-atoma nastaju produkti od po tri C-atoma (DHAP i GAP)
enzim: aldolaza

Question 9

Zašto je važna izomeracija DHAP u GAP?
Enzim?

Answer 9

izomerizacija ketoze u aldozu
GAP je na izravnom putu glikolize, DHAP nije
enzim: trioza-fosfat-izomeraza

aktivno mjesto enzima ostaje zatvoreno sve 	dok se ne dogodi poželjna reakcija
kinetički savršen enzim

Question 10

Koja je važnost prevođenja gliceraldehid-3-fosfata u 1,3-bisfosfoglicerat?
Enzim?

Answer 10

enzim: gliceraldehid-3-fosfat-dehidrogenaza
nastali 1,3-BPG ima visoki potencijal za prijenos fosforilne skupine na ADP

Question 11

Što se daljnje dešava sa 1,3- bisfosfogliceratom?
Enzim?

Answer 11

1,3-BPG ima viši potencijal za prijenos fosforila od molekule ATP – zato može fosforilirati ADP u ATP
„fosforilacija na razini supstrata”
nastaje 3 fosfoglicerat
enzim: fosfoglicerat-kinaza

Question 12

Kako iz 3-fosfoglicerata nastaje piruvat i ATP?

Answer 12

1. pregrađivanje: intramolekulski pomak skupine
   enzim: fosfoglicerat-mutaza
2. reakcija dehidracije (uvodi se dvostruka veza)
   enzim: enolaza
3. pretvorba enola u keton (piruvat) gotovo je ireverzibilna
   enzim: piruvat-kinaza

Question 13

Kako glasi sumarna reakcija glikolize?

Answer 13

glc + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+ →
2 piruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2H+ + 2 H2O

Question 14

Koje su 3 sudbine piruvata?

Answer 14

etanol
laktat
ugljikov dioksid

Question 15

Kako nastaje EtOH iz piruvata?
Kako glasi sumarna jednađba?

Answer 15

piruvat (piruvat-dekarboksilaza)–>acetalaldehid (alkohol-dehidrogenaza)–>etanol
anaerobno
glc + 2 Pi + 2 H+ →
2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O

Question 16

Kako nastaje laktat iz piruvata?
Kako glasi sumarna jednađba?

Answer 16

piruvat (laktat dehidrogenaza)–>laktat
mliječno-kiselo vrenje
glc + 2 Pi + 2 ADP →
2 laktat + 2 ATP + 2 H2O
odvija se i u stanicama viših organizama pri slaboj opskrbi kisikom – mišićne stanice

Question 17

Što omogućava regeneracija NAD*?

Answer 17

Regeneracija NAD+ redukcijama piruvata u laktat ili etanol omogućuje kontinuiranu glikolizu i u anaerobnim uvjetima

Question 18

Kako se piruvat pretvara aerobno?

Answer 18

Aerobno se dobiva mnogo više energije iz glc!

acetil-koenzim A: nastaje u mitohondrijima oksidativnom dekarboksilacijom piruvata
enzim: piruvat-dehidrogenaza

piruvat + NAD+ + CoA → acetil-CoA + CO2 + NADH

Question 19

Kako se metabolizira fruktoza?

Answer 19

većina pojedene fruktoze metabolizira u jetrima:
fru → fru-1-P
druga tkiva:
fru → fru-6-P uz heksokinazu

Question 20

Koji su kontrolni mehanizmi glikolize?

Answer 20

1. heksokinaza
2. fosfofruktokinaza*
3. piruvat-kinaza
   Enzimi koji kataliziraju gotovo ireverzibilne reakcije!
   * glavna kontrolna točka glikolize u sisavaca

Question 21

Objasni fosfofuktokinazu.

Answer 21

katalitička mjesta odvojena od alosteričkih
visoke konc. ATP inhibiraju enzim
veznjem ATP na regulacijsko mjesto, smanjuje se afinitet enzima za fru-6-P
sniženje pH vrijednosti inhibira fosfofruktokinazu – zaštita mišića od oštećenja (mliječna kiselina!)

Question 22

Objasni heksokinazu?

Answer 22

inhibirana vlastitim produktom – glc-6-P
visoke koncentracije glc-6-P signaliziraju da stanici ne treba više glc za energiju ili sintezu glikogena
inhibicija fosfofruktokinaze dovodi do inhibicije heksokinaze

Question 23

Objasni piruvat kinazu.

Answer 23

inhibirana ATP-om
ATP usporava glikolizu kada je energetski naboj visok
inhibicija alaninom

Question 24

Objasni regulaciju glukoze u jetri.

Answer 24

• složenija regulacija
• jetra održavaju razinu glc u krvi
• pohranjuju višak glc u obliku glikogena
• otpuštaju glc iz glikogena kad je konc. glc u krvi niska

fosfofruktokinazu inhibira citrat
fru-2,6-bisfosfat smanjuje inhibicijski učinak ATP

> > konc glc u krvi
→ > konc fru-6-P
ubrzava se sinteza fru-2,6-bisfosfata
fru-2,6-BP povećava afinitet PFK prema fru-6-P i smanjuje inhibicijski učinak ATP
tzv. dalekometna stimulacija
niski pH nije signal, u jetrima ne nastaje laktat (koristi se za sintezu glc, ali se ne sintetizira)
heksokinaza – izozim glukokinaza ima 50x niži afinitet za glc i fosforilira glc samo kad je koncentracija glc visoka (niski afinitet glukokinaze za glc u jetrima daje mozgu i mišićima glc kad su njene zalihe male (i ne rasipa se kad je ima dovoljno)).

Question 25

Što je glukoneogeneza?
Iz čega može nastati?
Gdje se događa?

Answer 25

Proces sinteze glukoze iz neugkljikohidratnih preteća

laktat
aminokiseline
glicerol

pretežito jetra, bubrezi
u malom postotku prugasti i srčani mišić i mozak

Question 26

Gdje se nalaze enzimi glukoneogeneze?

Answer 26

enzimi glukoneogeneze locirani u citoplazmi osim:
piruvat-karboksilaza (mitohondrij)
glukoza-6-fosfataza (membrana ER)

Question 27

Gdje i što se odvija u prvom koraku glukoneogeneze?

Answer 27

prvi korak glukoneogeneze odvija se u mitohondriju: karboksilacija piruvata
enzim: piruvat-karboksilaza
oksaloacetat se iz mitohondrija u obliku malata prenosi u citoplazmu posebnim transportnim sustavom

Question 28

Koji su koraci karboksilacije piruvata?

Answer 28

1. aktivacija HCO3- u karboksifosfat
   HCO3- + ATP  HOCO2-PO32- + ADP
2. karboksifosfat (aktivirani CO2) veže se na prostetičku skupinu enzima (biotin)
   HOCO2-PO32- + biotin-E <–> CO2-biotin-E + Pi
3. karboksibiotin prenosi CO2 na akceptor (piruvat)
   CO2-biotin-E + piruvat <–> biotin-E + oksaloacetat

piruvat + ATP + GTP + H2O 
fosfoenolpiruvat + ADP + GDP + Pi + 2 H+

Question 29

Kojim enzimom i gdje se oksaloacetat reducira u malat?

Answer 29

u mitohondriju se oksaloacetat reducira u malat
enzim: malat-dehidrogenaza
kad se malat prenese kroz mitohondrijsku membranu u citoplazmu, oksidira se ponovno u oksaloacetat pomoću citoplazmatske malat-dehidrogenaze

Question 30

Što se dalje gogađa sa oksaloacetatom kada je u citoplazmi?

Answer 30

dekarboksilacija i fosforilacija oksaloacetata
enzim: fosfoenolpiruvat-karboksikinaza

fosfoenolpiruvat

Question 31

Koji je zadnji korak glukoneogenze? Gdje se događa?

Answer 31

konačni korak proizvodnje glukoze: hidroliza
glc-6-P u lumenu endoplazmatskog retikula:
enzim vezan uz membranu ER:
glukoza-6-fosfataza

glc-6-P → glc (u citosol se prevodi pomoću transportera)

homeostaza glukoze u krvi – jetra, bubrezi

glc-6-P → glikogen

Question 32

Koja je sumarna reakcija glukoneogeneze?

Answer 32

za sintezu glukoze iz piruvata hidrolizira se šest molekula nukleozid-trifosfata (NTP)

2 piruvat + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H2O →
glc + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD+ + 2H+

glukoneogeneza je stimulirana kad u stanici ima mnogo biosintetskih preteča i ATP
(citrat, alanin, acetil-CoA)

Question 33

Opiši prvo važno regulacijsko mjesto.

Answer 33

PRVO VAŽNO REGULACIJSKO MJESTO:
pretvorba fru-6-P i fru-1,6-bisP

POTREBNA ENERGIJA
* visoka konc. AMP
* AMP stimulira fosfofruktokinazu
* AMP inhibira fru-1,6-bisfosfatazu
* uključuje se glikoliza
* isključuje se glukoneogeneza
*
IMA DOVOLJNO ENERGIJE
* visoka konc ATP
* visoka konc citrat
* ATP i citrat inhibiraju fosfofruktokinazu
* citrat aktivira fru-1,6-bisfosfatazu

Question 34

Opiši drugo važno regulacijsko mjesto.

Answer 34

DRUGO VAŽNO REGULACIJSKO MJESTO:
pretvorba fosfoenolpiruvat / piruvat