Szerkesztő:SzvorenyAnett/próbalap
Glikolízis[szerkesztés]
Áttekintés[szerkesztés]
A biológiai oxidáció a lebontó folyamatok egyike, mely 3 fő szakaszból áll. Az első a glikolízis, a második a citrát kör és a harmadik lépés az oxidatív foszforiláció.
A glikolízis során egy glükózból két piruvát képződik, és a folyamat során ATP keletkezik. Valamennyi emberi sejt képes a glikolízisre. A glükóz a legfőbb tápanyaga, mivel minden sejt képes hasznosítani. Ez egy energia termelő folyamat. Léteznek olyan sejtek, melyek kizárólag a glükózt képesek hasznosítani például a vörösvérsejtek, leukociták, cornea, szemlencse, részben a vese velőállományát alkotó sejtek, stb. ezekben a sejtekben az ATP szintézise fokozódik. A glikolízis teszi lehetővé anaerob körülmények között is az ATP termelést. Anaerob glikolízisnél nem áll meg a reakció a piruvátnál, hanem laktáttá redukálódik. Azokban a sejtekben, ahol nincs mitokondrium (pl.vörösvértest), aerob körülmények között is laktát termelődik.
Reakciók[szerkesztés]
A glikolízis minden reakciója a citoszolban zajlik. A foszforiláció az első lépésben megtörténik, és mivel a keletkező minden további intermedier negatív töltésű, számukra a plazmamembrán impermeábilis vagyis nem tudják elhagyni a sejtet. Reverzibilis és irreverzibilis reakciók alkotják. A glikolízis két szakaszra osztható fel: az első a befektetési szakasz, itt két ATP energiájának befektetésével keletkeznek az intermedierek, a második szakasz pedig a visszafizető szakasz, ahol négy ATP keletkezik illetve két NADH + két H+. Összességében így a glikolízis során 2 ATP és 2 NADH + H+ keletkezik. A NAD+ a glikolízis oxidálószere, ez a koenzim elektron szállítására képes. Mivel nem áll rendelkezésre minden glükóz lebontásához két NAD+, ezért a NADH/NAD+ átalakulásnak folyamatosan működnie kell.
Hexokináz által katalizált reakció: a glukokináz is katalizálja ezt a reakciót ez azonban csak a májsejtekben található meg, míg a hexokináz minden sejtben jelen van.
Foszfofruktokináz által katalizált reakció: ez az elköteleződő lépése a glikolízisnek, vagyis ha ez a reakció végbemegy, akkor a folyamat mindenképpen lejátszódik. Illetve ez még a sebesség meghatározó lépése is.
Glicerinaldehid-3foszfát-dehidrogenáz által katalizált reakció: Mivel a triózfoszfát-izomeráz létrehozott még egy glicerinaldehid-3-foszfátot, ezért az innen következő lépések kétszer fognak lejátszódni. Ezért van az, hogy a végén 4 ATP-t nyerünk kettő helyett a visszafizető szakaszban.
Foszfoglicerát kináz által katalizált reakció: Ez a reakció anaerob körülmények között is végbemenő szubsztrát szintű foszforiláció, ami azt jelenti, hogy ATP keletkezik közvetlenül egy reakcióban, a légzési lánctól függetlenül.
Piruvát kináz által katalizált reakció: Ez a reakció szintén szubsztrát szintű foszforiláció, azonban irreverzibilis.
Laktát-dehidrogenáz által katalizált reakció: reverzibilis, koenzime NADH. Ez a NADH visszaoxidálása, ami azért kell, hogy a glicerinaldehid-3-foszfát dehidrogenáz NAD+ ellátottsága mindig megfelelő legyen. Ha a keletkezett NADH nem tud a mitokondriumban oxidálódni, akkor a laktát dehidrogenáz hatására történik ez meg, ily módon ez a reakció nélkülözhetetlen a glikolízishez. Ugyanakkor a laktát az anaerob glikolízis végterméke, és NAD+ kell a piruváttá alakulásához. Ebből kifolyólag NAD+ csak akkor áll rendelkezésre, ha újra aerob körülmények közé kerül a folyamat. Ha erre nincs mód, akkor a laktát a vérbe kerül, ahonnan aerob sejtek veszik fel( Cori-kör).
Az aerob glikolízis nettó egyenlete:
glükóz + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi -> 2 piruvát + 2 NADH + 2H+ + 2 ATP + 2 H2O
Az anaerob glikolízis nettó egyenlete:
glükóz + 2 ADP + 2 Pi -> 2 laktát + 2 ATP + 2 H2O
Szabályozás[szerkesztés]
A glikolízis és a glükoneogenezis a közös intermedierek és enzimek okán egymással összefüggő folyamatok. Bármelyik folyamat gátlása serkenti a másik folyamatot. Mikor a glikolízis sebessége csökken nő a glükoneogenezisé és forítva. A szabályozás az irreverzibilis lépéseket katalizáló enzimeken keresztül történik.
Glikolízisben ilyen enzimek a hexokináz, foszfofruktokináz 1 és a piruvát kináz. Alloszterikusan történik a gátlás, de kovalens módosításoknak is szerepe van bennük.
Hexokináz szabályozása: glükóz-6-foszfát alloszterikus gátló
Foszfofruktokináz 1 szabályozása: ATP, citrát, zsírsavak, H+ koncentráció emelkedése alloszterikus gátlók, aktivátorok pedig az AMP, ADP, fruktóz-2,6-biszfoszfát.
Glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz szabályozása: alloszterikus gátlószere az arzenát, amely képes a foszfát helyére bekötni (kompetitiv inhibitora) így nem keletkezik ATP.
Enoláz szabályozása: fluorid gátolja működését.
Piruvát kináz szabályozása: alloszterikus inhibitora az ATP, acetil-CoA, hosszú C-láncú zsírsavak, alanin, serkenti a fruktóz-1,6-biszfoszfát. Glukagon hatására fosuforilálódik, ezáltal inaktiválja, az inzulin pedig defoszforilálja és ezáltal aktiválja.
A piruvát kináz kovalens módosítással történő szabályozása májsejtben:
PKA= protein kináz A
PP-áz= foszfoprotein-foszfatáz
Hormonális szabályozás: az inzulin és a glukagon által.
A glukagon a pancreas (hasnyálmirigy) alfa-sejtjeiből a vércukorszint-csökkenés hatására kerül a vérkeringésbe. Hatásának lényege, hogy a májban csökkenti a glükózfelhasználást, és serkenti a glükóz szintézis és -mobilizáció folyamatait. A szénhidrát-anyagcsere mellett a lipidek metabolizmusát is befolyásolja. A májsejtekben a glukagon a fruktóz-2,6-biszfoszfáton keresztül fejti ki hatását. A foszfofruktokináz 2-t (PFK-2) gátolja a glukagon, így gátolja a glikolízist és serkenti a glükoneogenezist. A PFK2 egy olyan enzim melynek 2 része van. Az egyik része a PFK-2, amit az inzulin aktvál, fruktóz-2,6-biszfoszfát keletkezik a reakció során és a glikolízist serkenti. A másik része a fruktóz-2,6-biszfoszfatáz, ami glukagon hatására aktiválódik és a glükoneogenezist serkenti. A két enzimrészlet közül mindig csak az egyik lehet aktív, így biztosítva van, hogy a glikolízis és glükoneogenezis ne mehessen végbe egyszerre. Fruktóz-2,6-biszfoszfát nélkül a PFK-1 ativitása elégtelen, a fruktóz-1,6-biszfoszfatázé viszont fokozott.
Az inzulin a glukagonnal ellentétes hatású hormon, amely a pancreas béta-sejtjeiből választódik ki a vércukorszint-emelkedés hatására. Glikolízisre gyakorolt hatásának mechanizmusa még nem tisztázott. Hatására a glikolízis serkentődik, a glükoneogenezis gátlódik.
Betegségek[szerkesztés]
Hivatkozások[szerkesztés]
Ádám Veronika: Orvosi biokémia
Szarka András: Biokémia II. Biomémiai stabályozás
Szarka András, Wunderlich Lividus: A biokémia alapjai