34
1 1 Glikoliza glikis = sladak lisis = rastvaranje 2 glukoza C 6 H 12 O 6 6CO 2 + 6H 2 O 2840 kJ/mol Izgaranje glukoze Glukoza se u prisutnosti kisika oksidira do CO 2 i H 2 O uz oslobađanje značajne količine energije 6O 2

Glikoliza - · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

1

1

Glikoliza

glikis = sladaklisis = rastvaranje

2

glukoza C6H12O6

6CO2 + 6H2O

2840 kJ/mol

Izgaranje glukozeGlukoza se u prisutnosti kisika oksidira do CO2 i H2O

uz oslobađanje značajne količine energije

6O2

Page 2: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

2

3

U aerobnim uvjetima, stanice proizvode ATP kontroliranim “izgaranjem” glukoze u tri stupnja

1. glikoliza

2. ciklus limunske kiseline

3. oksidacijska fosforilacija

4

Embden-Meyerhofov put

Metabolički proces: razgradnja glukoze do 2 piruvata

Mjesto: citosol

Uvjeti:

anaerobni

aerobni

citosol

Otto Meyerhof

1884-1951.

Page 3: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

3

5

GLIKOLIZAje razgradnja glukoze do piruvata kroz

9 reakcijskih koraka

glukoza

Dijeli se u TRI STUPNJA

6

ATP

piruvat

aktivacija glukoze:

stvaranje spoja koji se lako može cijepati na fosforilirane trikarbonske jedinice

ulaganje energije: utrošak 2ATP

I. Stupanj glikolize

ATP

glukoza

F-1,6-BP

Page 4: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

4

7

ADP

ADP

glukoza (G)

glukoza-6-fosfat (G6P)

fruktoza-1,6-difosfat(FBP)

fruktoza-6-fosfat(F6P)

fosfogluko-izomeraza

heksokinaza

fosfofrukto-kinaza-1

ATP

ATP

O5

4

3 2

1H

OH

OH

H

H

CH26

H

OHOH

H

OHREAKCIJE I. stupnja glikolize

O5

4

3 2

1H

OH

OH

H

H

CH26

H

OHOH

H

OPi

4 3

2

O

5

CH26

OH

H

H

OH

OHH

CH21 OHOPi

OCH2

OH

H

H

OH

OHH

CH2

O OPi Pi

8

Cijepanje na fosforiliranetrikarbonske jedinice

DHAP GAP

F-1,6-BP

piruvat

glukoza

II. Stupanj glikolize

Page 5: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

5

9

aldolaza

fruktoza-1,6-

difosfat(FBP)

dihidroksi-aceton-fosfat

(DHAP)

gliceraldehid-3-fosfat(GAP)

Na glavnomputu glikolize

ketotriozaaldotrioza

trioza-fosfat-izomeraza

II. stupanj glikolize

OCH2

OH

H

H

OH

OHH

CH2

O OPi Pi

CH2

C OHH

CHO

OPi CH2

C

CH2

OH

O

O Pi

10

2NAD+ + 2Pi

F-1,6-BP

GAP DHAP

piruvat piruvat

Iz jedne molekuleglukoze nastajudvije molekulegliceraldehid-3-fosfata Izomerizacija

Trioza-fosfat-izomerazaspašava (eng. salvage)fragmente od C3-atoma

1,3-BPG 1,3-BPG

3PG 3PG

2PG 2PG

PEP PEP

2ADP

2ADP

GAP

Page 6: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

6

11

Oksidoredukcija-fosforilacija

NADH

ATP

ATP

piruvat

glukoza

III. Stupanj glikolize

12

ADP

ATP

3-fosfoglicerat(3PG)

2-fosfoglicerat(2PG)

1,3-difosfoglicerat(1,3-BPG)

fosfoglicero-mutaza

fosfoglicerat-kinaza

gliceraldehid-3-fosfat(GAP)

Pi + NAD+

NADH + H+

gliceraldehid-3-fosfat-

dehidrogenaza

REAKCIJE III. stupnja glikolize

CH2

C

OH

H

C

O

O

OPiPi

CH2

C

OH

H

C

H

O

OPi

CH2

C

OH

H

C

O

O

OPi

CH2

C

O

H

C

O

O

OH

Pi

Page 7: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

7

13

ATP

enolaza

ADP

2-fosfoglicerat(2PG)

fosfoenolpiruvat(PEP)

piruvat

piruvat-kinaza

CH3

C C

O

OO

Energijom bogati spojenolfosfat

CH2

C

O

H

C

O

O

OH

Pi

CH2

C

O

C

O

OPi

14

glukoza + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+ →

2 piruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

Energijski prinos pri pretvorbi glukoze u piruvat

Slo

bo

dn

a e

nerg

ija

2 C3 jedinice

C6 jed

inic

a

GLUKOZA

PIRUVAT

PIRUVAT

Page 8: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

8

15

piruvat

laktat acetil-CoAacetaldehid

etanol oksidacija

Održavanje redoks ravnoteže: sudbina piruvata nastalog glikolizom

Anaerobna(alkoholna fermentacija)

Anaerobna(homolaktička fermentacija)

Aerobna oksidacija

CO2 CO2

16

piruvat acetaldehid etanol

piruvat-

dekarboksilaza

alkohol-dehidrogenaza

Alkoholna fermentacijaU anaerobnim uvjetima, kvasci i neki mikroorganizmi

regeneriraju NAD+ prevođenjem piruvata u etanol

glukoza

2 piruvatRegeneracija NAD+ radi

održavanja kontinuiteta glikolize

2 acetaldehid

2 etanol

Page 9: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

9

17

Homolaktička fermentacijaU mikroorganizmima i stanicama viših organizama,

u nedostatku kisika piruvat se reducira u laktat

laktat-dehidrogenaza

piruvat laktat

Regeneracija NAD+ radiodržavanja kontinuiteta glikolize

glukoza

2 piruvat

2 laktat

18

-27,2 kJ/mol

-25,9 kJ/mol

-13,9 kJ/mol

glukoza

fruktoza-6-fosfat

fruktoza-1,6-difosfat

fosfoenolpiruvat

piruvat

heksokinaza

piruvat kinaza

Tri su ireverzibilna koraka u glikolizi (visoka negativna slobodna energija)

ΔG’ u fiziološkim uvjetima

Glikoliza

fosfofruktokinaza-1

Glukoneogeneza

oksaloacetat

Page 10: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

10

19

Enzim Aktivator Inhibitor

heksokinaza AMP, ADP, fruktoza-6-fosfat

glukoza-6-fosfat

fosfofruktokinaza-1 fruktoza-2,6-difosfat

citrat, ATP,

NADH

piruvat kinaza AMP, fruktoza-2,6-difosfat

ATP, acetil-CoA

Alosterički regulatori glikolize

U metaboličkim putovima, enzimi koji kataliziraju esencijalneireverzibilne korake ključna su mjesta regulacije

20

Page 11: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

11

21

U mitohondriju se odvija:

1. oksidacijska dekarboksilacija piruvata u acetil-CoA

2. ciklus limunske kiseline (CLK)

3. oksidacijska fosforilacija

glukoza

piruvat

glukoza

glikoliza

ATP

ATP

ATP

ATP

ATP

ATP

NADHNADH

piruvat

U aerobnim uvjetima piruvat se prenosiu matriks mitohondrija

acetil-CoA

CLK

Nosač piruvata: antiport koji prenosi

piruvat u zamjenu za OH- ione

22

Acetil-CoA nastaje u matriksu mitohondrija oksidacijskom dekarboksilacijom piruvata

piruvatHS-CoA acetil-CoA

piruvat-

dehidrogenaza

nosač protein

Page 12: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

12

23

KREBSOV CIKLUS

Metabolički proces:

niz oksido-reduksijskih reakcija u kojima se acetilna skupina oksidira do 2CO2

Mjesto:

matriks mitohondrija

Uvjeti: aerobni

Hans Krebs

1900-1981.

Ciklus limunske kiseline

24

Sudjeluje u anabolizmu i katabolizmu

konačni zajednički put oksidacije molekula goriva: aminokiselina, masnih kiselina i ugljikohidrata

većina molekula goriva ulazi u ciklus kao acetil-CoA

važan izvor preteča za sintezu biomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin)

Ciklus limunske kiseline je amfibolički put

GLIKOLIZA

glukoza

gliceraldehid-3-fosfat

piruvat

proteini ugljikohidrati masti

CLK

aminokiseline

masnekiseline

glicerol

ACETIL-CoA

šećeri

oksidacijskafosforilacija

Page 13: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

13

25

piruvat

acetil-CoA

citrat

izocitrat

-ketoglutarat

sukcinil-CoAsukcinat

fumarat

malat

oksaloacetat

CIKLUS LIMUNSKE KISELINE

26

Kondenzacija acetil-SCoA i oksaloacetata

citrat

sintaza

H2O

CoASH

CH3

C

O

S CoA

C

CH2

COO-

COO-OH

CH2

COO-

acetil-SCoA

oksaloacetat

COO-

C O

CH2

COO-

citrat

C

CH2

COO-

COO-OH

CH2

COO-

Page 14: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

14

27izocitrat

citrat

akonitaza

akonitaza

C

C

COO-

COO-

CH2

COO-

H

OH H

H2O

H2OC

CH

COO-

COO-

CH2

COO-C

CH2

COO-

COO-OH

CH2

COO-

citrat

izocitrat

akonitaza

Izomerizacija citrata

28

C

C

COO-

COO-

CH2

COO-

H

O

CO2

NAD+

NADH, H+

izocitrat

-ketoglutarat

C

C

COO-

COO-

CH2

COO-

H

OH H

Oksidacijska dekarboksilacija izocitrata

izocitrat

dehidrogenaza

CH2

C

COO-

CH2

COO-

O

Page 15: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

15

29

CH2

COO-

CH2

COO-

-ketoglutarat

NAD+NADH

CO2

Oksidacijska dekarboksilacija

CoASH

-ketoglutarat

dehidrogenaza

Oksidacijska dekarboksilacija-ketoglutarata

CH2

C

COO-

CH2

COO-

O

sukcinil-CoA

GDP + Pi

GTP

Energijom bogata veza

CH2

C

CH2

COO-

O

S CoA

sukcinat

CoASH

30

Oksaloacetat se obnavlja

oksidacijom sukcinata

Page 16: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

16

31

FADH2

FAD

sukcinat

sukcinatdehidrogenaza

Sukcinat dehidrogenaza jeintegralni dio mitohondrijskemembrane

Promjena slobodne energijenije dovoljna za redukcijuNAD+

Oksidacija sukcinata

COO-

CH2

CH2

COO-

COO-

CH

CH

COO-

fumarat

Sukcinat dehidrogenaza je izravno vezana

na elektron-transportni lanac

32

NADH, H+

H2O

NAD+

fumarat

Hidracija fumarataOksidacija malata

fumaraza

malat

dehidrogenaza

oksaloacetat

malat

COO-

CH

CH

COO-

COO-

C

CH2

COO-

OH H

COO-

C

CH2

COO-

O

Page 17: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

17

33

Proizvodi CLK

• 2 CO2

• 8 elektrona bogatih energijom u obliku

– 3 NADH

= 3 x 2,5 ATP

= 7,5 ATP

– 1 FADH2

= 1 x 1,5 ATP

= 1,5 ATP

• 1 GTP

GTP + ADP = GDP + ATP

Po jednoj C2 jedinici nastaje 10 ATP

NADHCO2

FADH2

NADH

NADH

CO2GTP

acetil-SCoA

Energija oslobođena tijekom ciklusa pohranjuje seu reduciranom obliku NADH i FADH2, te u obliku ATP

Ciklus limunskekiseline

34

aminokiseline

masne

kiseline

kolesterol

aminokiseline

glukoza

aspartat

fenilalanin

tirozin

porfirini

izoleucin

metionin masne kiseline s

valin neparnim lancem

CLK

oksaloacetat

citrat

izocitrat

-ketoglutarat

sukcinil-CoA

sukcinat

fumarat

malat

acetil-CoA

piruvat

CLK je izvor biosintetskih preteča

CO2

Page 18: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

18

35

malat: ion jabučne kiseline

nezrelo grožđe ima previše jabučne kiseline koja vinu daje opori okus

mliječna kiselina je slabija kiselina od jabučne kiseline

laktat vinu daje mekši okus

Malolaktička fermentacija: bakterijaLeuconostoc oenos prevodi malat u laktat i CO2

malat laktat

C CH2

O

-O

C C

O

OOH

H

CH3

C C

O

OOH

H

CO2

+

36

Page 19: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

19

37

U aerobnim uvjetima: respiracija ili stanično disanje

respiracija fermentacija

CLK

acetil-CoA

elektroni

glukoza

piruvatpiruvat

laktat

etanol

38

Nosači elektrona su veza između CLKi respiracijskog lanca

CLK

2NADH

2NADH

2NADH

2NADH

2FADH2

2oksaloacetat

2citrat

2izocitrat

2-ketoglutarat

2sukcinil-CoA

2sukcinat

2fumarat

2malat

2piruvat

piruvat

dehidrogenaza

2acetil-CoA2acetil-CoA

2NAD+

2NAD+

2NAD+

2FAD

2NAD+

Page 20: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

20

39

Respiracijski lanac

Mjesto: respiracijske nakupine na unutrašnjoj membrani mitohondrija

Niz nosača elektrona prenosi elektrone s NADH i FADH2 na kisik

Nosači: prostetičke skupine proteina

vanjskamembrana

kriste

unutrašnjamembrana matriks

40

Supramolekulski proteinski kompleksi dio su lanca prenositelja elektrona u mitohondriju

Kompleks I NADH dehidrogenazaKompleks II sukcinat dehidrogenazaKompleks III citokrom reduktazaKompleks IV citokrom c oksidaza

koenzim Q: mobilni prenositelj elektrona s kompleksa I i II na kompleks IIIcitokrom c: prenositelj elektrona s kompleksa III na kompleks IV

NADH NAD+ + H+

međumembranski prostor

matriksmitohondrija

membranamitohondrija

e-

e-

Supramolekulski proteinski kompleksi dio su lanca prenositelja elektrona u mitohondriju

Kompleks I NADH dehidrogenazaKompleks II sukcinat dehidrogenazaKompleks III citokrom reduktazaKompleks IV citokrom oksidaza

koenzim Q: mobilni prenositelj elektrona s kompleksa I i II na kompleksIIIcitokrom c: prenositelj elektrona s kompleksa III na kompleks IV

NADH NAD+ + H+

međumembranski prostor

matriksmitohondrija

membranamitohondrija

NADH NAD+ + H+

sukcinat fumarat

½ O2 H2O

2H+ 4H+

4H+

2H+

2x2H+

2H+

2H+

e-

e-

Page 21: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

21

41

Kompleks I: NADH dehidrogenaza(NADH-Q oksidoreduktaza)

prenosi elektrone s NADH na

koenzim Q

NADH

QFe-S

ADP + Pi → ATP + H2O ΔGo´= + 30,5 kJ mol-1

NADH + CoQ → NAD+ + CoQH2

ΔGo´ = - 2 x 96494 x 0,360 = - 65,5 kJ mol-1

Kompleks I osiguravadovoljno

slobodne energijeza sintezu ATP

Kompleks I je protonskapumpa

42

jedini enzim CLK koji je vezan za membranu

prenosi elektrone sa sukcinata na koenzim Q

Kompleks II: sukcinat dehidrogenaza(sukcinat-koenzim Q reduktaza)

sukcinat fumarat + 2H+

ADP + Pi → ATP + H2O ΔGo´= + 30,5 kJ mol-1

Kompleks II

FADH2 + CoQ → FAD + CoQH2

ΔGo´ = - 2 x 96494 x 0,015 = -2,9 kJ mol-1

Kompleks II nije protonska pumpa: ne osigurava dovoljno slobodne energije za sintezu ATP

Uloga kompleksa II: osigurava dotok elektrona s FADH2 u respiracijski lanac

Page 22: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

22

43

Koenzim Q

mobilni prenositelj elektrona s kompleksa I i II na kompleks III

O

(CH2

CH3

O

O

O

CH3

CH3 CH C

CH3

CH2)nH

nepolarno sidro2e-

2H+

OH

(CH2

CH3

OH

O

O

CH3

CH3 CH C

CH3

CH2)nH

44

prenosi elektrone s koenzima Q

na citokrom c

prenositelji elektrona: citokromi

Kompleks III: citokrom reduktaza(citokrom c oksidoreduktaza)

Kompleks III osigurava dovoljno

slobodne energije za sintezu ATP

ADP + Pi → ATP + H2O ΔGo´ = + 30,5 kJ mol-1

Kompleks III

CoQH2 + citokrom c(oks) → CoQ + citokrom c(red)

ΔGo´ = - 2 x 96494 x 0,190 = - 36,7 kJ mol-1

Kompleks III je protonska pumpa

Page 23: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

23

45

proteini, nosači elektrona, koji kao prostetičku skupinu sadrže hem

prenose po jedan elektron

Fe oscilira između (+2) i (+3) stanja

hem u cyt c i c1 je kovalentno vezan na protein

Citokromi

Hem b

Hem c

Protein

46

prenosi po jedan elektron s citokroma c na O2

O2 je krajnji akceptor elektrona u respiracijskom lancu

prenositelji elektrona: Cu i citokromi

Cu oscilira između (+1) i (+2) stanja

Kompleks IV: citokrom c oksidaza

Kompleks IV je protonska pumpa

O2

ADP + Pi → ATP + H2O ΔGo´= + 30,5 kJ mol-1

Kompleks IV

citokrom c(red) + ½ O2 → citokrom c(oks) + H2O

ΔGo´ = - 2 x 96494 x 0,580 = - 112 kJ mol-1

Kompleks IV osigurava dovoljno slobodne energije za sintezu ATP

Page 24: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

24

47

Ponavljanje

Unutrašnjamembrana

Vanjska membrana

sukcinat fumarat

I II III IV

Cyt b

Međumembranskiprostor

Matriksmitohondrija

48

vanjskamembrana

unutrašnjamembrana

međumembranskiprostor

matriks

visoka H+

niska H+

pH = 1,4

Gradijent protona na unutrašnjoj membrani mitohondrija stvara membranski potencijal (0,14 V) u kojemu je citoplazmatska strana unutrašnje membrane mitohondrija pozitivna: PROTON-MOTORNA SILA

PROTON-MOTORNA SILA

Page 25: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

25

49

F1

F0

središnja

stapka

F0

u unutrašnjoj membrani mitohondrijasadrži protonski kanal

F1

u matriksu mitohondrija i podjedinice stvaraju naizmjeničniheksamer podjedinice sudjeluju u katalizi

F0 i F1 povezani su središnjom stapkom

Na unutrašnjoj membrani mitohondrija nalazi se F1F0-ATPaza (kompleks V)

50

MATRIKS

H+

O2

H2O

++++++

- - - - - -

H+

ATPaza

ATPADP + Pi

ATP se sintetizira kad se protonskim kanalomF1F0-ATPaze protoni vračaju u matriks mitohondrija

Page 26: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

26

51

Gradijent protona omogućava prijenos ADP i ortofosfatau matriks mitohondrija

ADP/ATP translokaza (antiport):ATP ima više negativnih naboja od ADP -

ATP izlazi, a ADP ulazi u matriks mitohondrija

međumembranskiprostor

matriksmitohondrija

ADP3-+ Pi ATP4-

ATP4-

ATP4- ADP3-

ADP3-

H2PO4- H+

H2PO4- H+

3H+

3H+

-----

+ + + + +

52

ATP nikada ne nastaje u suvišku!

citosol

matriks

međumembranski prostor

odrasla osoba treba 1500-1800 kcal metaboličke energije na dan

odgovara slobodnoj energiji hidrolize 200 mol ATP

koncentracija ATP nije nikada veća od 0,1 mol

treba osigurati stalnu proizvodnju ATP

Page 27: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

27

53

oksidacija NADH pumpa 10 H+ (4 + 2 + 4)

oksidacija FADH2 pumpa 6 H+ (2 + 4)

protok od 3 H+ po molekuli ATP

ATP/ADP translokaza troši 1 H+ po ADP

2,5 ATP po NADH

1,5 ATP po FADH2

Koliko se ATP dobije oksidacijom NADH i FADH2?

54

u toku prijenosa nastaju intermedijeri - radikali

citokrom oksidaza zadržava reaktivne intermedijere do potpune redukcije kisika

reaktivne čestice mogu “iscuriti” iz aktivnog centra enzima: oksidacijski stres

H2O nastaje uzastopnim prijenosom 4 elektrona na O2

zdrava stanica stanica napadnuta stanica podslobodnim radikalima oksidacijskim stresom

Page 28: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

28

55

Uzroci nastajanja slobodnih radikala

metabolizam

upala

onečišćenje zraka

ionizirajućezraćenje

UV zraćenje

pušenje

oštećenjeDNA

56

pojačano stvaranje spojeva s aktivnim kisikom i slobodnih radikala “Reactive Oxygen Species” (ROS):

superoksid radikal anion: O2-.

vodikov peroksid:

2 H++ O2-. → O2 + H2O2

hidroksi radikal:

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO. + OH-

Oksidacijski stres

arginin

Page 29: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

29

57

inaktivacija enzima

depolimerizacija polisaharida

oštećenje DNA

oštećenje membrana

Radikali uzrokuju oštećenja

oštećenje membrane

bolestili

smrtstanice

poremećaj u radu respiracijskog lanca

pad membranskogpotencijala

padproizvodnje

ATP

mutacija

58

superoksid dismutaza

2 O2-. + 2 H+ → H2O2 + O2

katalaza

RH2 + H2O2 → R + 2 H2O

glutation peroksidaza (sadrži Se)

2GSH + R-O-O-H → G-S-S-G + R-OH + H2O

G-S-S-G + NADPH + H+ → 2GSH + NADP+

Stanični obrambeni mehanizam: antioksidansi

Page 30: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

30

59

fenolni antioksidans: -tokoferol (vitamin E)

fenoli stvaraju rezonantno stabilizirane radikale

karotenoidi: β-karoten

u žuto-narančastom i tamno zelenom voću

prekursor retinola (vitamin A)

antioksidans u membranama

askorbinska kiselina (vitamin C)

djeluje u vodenim odjeljcima stanice i u vanstaničnim tekućinama

sprječava peroksidaciju membranskih lipida

60

Flavonoidi su snažni antiksidansi

kakao

Page 31: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

31

61

Glukoneogeneza

62

GLUKONEOGENEZA je proces sinteze glukoze de novoiz neugljikohidratnih preteča

Preteče:

piruvat i laktat

glicerol

ugljikovodični lanci većine aminokiselina

masne kiseline s parnim brojem C-atoma se kod životinja ne mogu prevesti u glukozu

Page 32: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

32

63

Glukoneogeneza NIJE izravni obrat glikolize!

PIRUVAT

GLUKOZA

GLUKOZA-6-FOSFAT

FRUKTOZA-6-FOSFAT

FRUKTOZA-1,6-DIFOSFAT

dihidroksiacetonfosfat

gliceraldehid-3-fosfat

1,3-difosfoglicerat

3-fosfoglicerat

2-fosfoglicerat

FOSFOENOLPIRUVAT

H2O

H2O

ATP

ATP

ADP

ADP

Pi

Pi

ADP

ATP

ATP + CO2

ADP + Pi

GTP

GDP + CO2

OKSALOACETAT

ADP

ATP

ADP

ATP

G

l

u

k

o

n

e

o

g

e

n

e

z

a

G

l

i

k

o

l

i

z

a

glukoza-6-fosfataza

(- 5,1 kJ/mol)

fruktoza-1,6-difosfataza

(- 8,6 kJ/mol)

PEPCK

piruvat

karboksilaza

+ 0,8 kJ/mol

heksokinaza

(- 16,7 kJ/mol)

fosfofruktokinaza

(- 14,2 kJ/mol)

piruvat kinaza

(- 31,4 kJ/mol)

ireverzibilne reakcije glikolize

64

GLIKOLIZAglukoza + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi

2 piruvata + 2NADH + 4H+ + 2ATP + 2H2O

Go´= - 84 kJ/mol

GLUKONEOGENEZA2 piruvata + 2NADH + 4H+ + 4ATP + 2GTP + 6H2O glukoza + 2NAD+ + 4ADP + 2GDP + 6Pi

Go´= - 38 kJ/mol

Σ 2ATP + 2GTP + 4H2O → 2ADP + 2GDP + 4Pi

Stehiometrija glikolize i glukoneogeneze

+ 2ATP

- 6ATP

Page 33: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

33

65

laktat piruvat aminokiseline

aminokiseline oksaloacetat propionat

glicerol triozafosfati fruktoza

glukoza

Sirovine za glukoneogenezu uključuju se uproces samo na određenim mjestima

66

Više biljke pretvaraju triacilglicerole (TG)uC4-međuprodukte CLK

Ricinus communis

TGglioksisom

acetilCoAacetilCoA

MK

citrat

izocitrat

glioksilatOAA

sukcinatmalat

-oksid.

sukcinat

fumaratmalat

malat

OAA

PEP

F-6-P

SAHAROZA

oleosom

mitohondrij

Page 34: Glikoliza -   · PDF filebiomolekula (aminokiseline, kolesterol, porfirin) Ciklus limunske kiseline je amfibolički put GLIKOLIZA glukoza gliceraldehid-3-fosfat piruvat

34

67

FRUKTOZA

gliceraldehid-3-fosfat

DIHIDROKSIACETONFOSFAT

fruktoza-1-fosfat

gliceraldehid +

ATP

ADPfruktokinaza

fruktoza-1-fosfat

aldolaza

ATP

ADP

trioza kinaza

piruvat laktat

glukoza-6-fosfat

glukoneogeneza

glikoliza

Sinteza glukoze iz fruktoze

68

aminokiseline iz proteina unesenih hranom, a u gladovanju razgradnjom proteina skeletnih mišića

alanin, serin, glicin, arginin itd. pretvaraju se u piruvat ili intermedijere ciklusa limunske kiseline, koji se metaboliziraju u oksaloacetat

Sinteza glukoze iz aminokiselina

glukoza

laktat

fumarat

sukcinil-CoA

piruvat

Alanin

Cistein

Glicin

Serin

Treonin

Triptofan

Aspartat

Asparagin

Arginin

Glutamat

Glutamin

Histidin

ProlinIzoleucin

Metionin

Valin

Fenilalanin

Tirozin

-ketoglutarat

glukoneogeneza

izocitrat

sukcinat

malat

oksaloacetat

acetil-CoA

citrat

CLK