Glikolízis. emberi szervezet napi glukózigénye: kb. 160 g

Átírás

1 Glikolízis Minden emberi sejt képes glikolízisre. A glukóz a metabolizmus központi tápanyaga, minden sejt képes hasznosítani. glykys = édes, lysis = hasítás emberi szervezet napi glukózigénye: kb. 160 g központi idegrendszer, agy: 120 g ATP- szintézis: 40 g Intermedierjei anabolikus szerepet is betölthetnek. Lehetıvé teszi az ATP termelést anaerob körülmények között is.

2 A glikolízis 1. hat szénatomos szakasza 1. glukóz + ATP glukóz-6-foszfát + ADP enzimek: glukokináz, hexokináz irreverzibilis 2. glukóz-6-foszfát fruktóz-6-foszfát enzim: foszfoglukóz-izomeráz, reverzibilis 3. Fruktóz-6-foszfát + ATP fruktóz-1,6-biszfoszfát + ADP enzim: foszfofruktokináz I irreverzibilis a glikolízis elkötelezı reakciója

3 Glukoneogenezis Glukóz szintézis nem szénhidrát prekurzorokból (tejsav, glukoplasztikus aminosavak, glicerol, propionsav). Három lépés kivételével a glikolízis megfordítása. Kivételek az irreverzibilis lépések és azıket katalizáló enzimek: 1. Hexokináz 2. Foszfofruktokináz I 3. Piruvát kináz

4 A foszfoenolpiruváttól a fruktóz- 1,6-biszfoszfátig a köztes termékek keletkezését a glikolízisnél megismert enzimek katalizálják

5 A glikolízis és a glukoneogenezis szabályozása A közös intermedierek és enzimek révén összefüggı folyamatok. A glukoneogenezis néhény kivételtıl eltekintve a glikolízis a feje tetejére állítva Bármelyik folyamat gátlása a másik stimulálását jelenti Mindkét folyamat szabályozása az irreverzibilis lépéseket katalizáló enzimeken keresztül történik. Glikolízis: 1. Hexokináz 2. Foszfofruktokináz I 3. Piruvát-kináz Glukoneogenezis: 1. Piruvát karboxiláz 2. Fruktóz-1,6-biszfoszfatáz

6 A szabályozás alapja: - milyen az adott sejt energiaállapota (ATP, AMP, citrát) - változik-e az intracelluláris ph - milyen a szervezet energiaállapota (fruktóz-2,6-biszfoszfát), hormonális szabályozás

7 1. Sejt energiaállapota, az ATP és az AMP hatása ATP: allosztérikusan gátolja a foszfofruktokináz I-t és a piruvát kinázt ATP-koncentráció növekedése lassítja a glikolízist adenilát-kináz 2 ADP ATP + AMP [ATP] >> [ADP] >> [AMP] Kis csökkenés az [ATP] nagy emelkedés az [AMP] AMP: allosztérikus aktívátora a foszfofruktokináz I-nek allosztérikus gátlója a fruktóz-1,6-biszfoszfatáznak a glikolízist, gátolja a glukoneogenezist serkenti

8 Citrát: a foszfofruktokináz I allosztérikus gátlószere Citrát kör szénhidrátok zsírsavak, ketontestek zsírsavat oxidáló sejtekben csökken a glukózfelhasználás Glukózszint megtartása, csak glukózt felhasználó szervek kímélése A zsírsavoxidációkor keletkezı Ac-CoA aktíválja a piruvát karboxilázt serkenti a glukoneogenezist Ugyanakkor gátolja a piruvát kinázt

9 A foszfofruktokináz I allosztérikus szabályozása

10 2. Intracelluláris ph csökkenése (H + koncentráció emelkedése) a foszfofruktokináz I gátlását okozza. Anaerob glikolízis laktát, H + Keringésen keresztül a májba jut Cori-kör glukoneogenezis

11 3. Hormonális szabályozás, a glukagon és az inzulin hatása Glukagon: 29 aminosavból áll, a pancreas α-sejtjei termelik Inzulin: 51 aminosavból áll a pancreas β-sejtjei termelik Glukagon a glikolízis szabályozásában

12 A májsejtekben a glukagon hatása a glikolízisre és a glukonogenezisre a fruktóz-2,6- biszfoszfát szintjének változásán keresztül érvényesül. A fruktóz-2,6-biszfoszfát pozitív allosztérikus regulátora a glikolízis sebességmeghatározó lépését katalizáló foszfofruktokináz I enzimnek és negatív allosztérikus regulátora a fruktóz-1,6- biszfoszfatáznak Enzim: foszfofruktokináz II A fruktóz-2,6-biszfoszfát fruktóz-6-foszfát átalakulást is képes katalizálni. A reakció irányát az enzim foszforiláltsága dönti el.

13 A glukagon hatása a glikolízisre a fruktóz-2,6-biszfoszfáton keresztül

14 A glukagon a fruktóz-2,6-biszfoszfát szint mellett a piruvát kináz aktivitását is befolyásolja. A camp függı protein kináz foszorilálja, ezáltal inaktíválja a piruvát kinázt.

15 Szabályozás a hexokinázon és a glukokinázon keresztül glukóz + ATP glukóz-6-foszfát + ADP Hexokináz: eltérı szöveti izoenzimek, mindegyik esetben: - K M < 1 mm - gátolható glukóz-6-foszfáttal Glukokináz: kizárólag májsejtekben fordul elı: - K M : ~ 10 mm - nem gátolható glukóz-6-foszfátal - génjének átírását az inzulin fokozza

16 A glikolízis és a glukoneogenezis allosztérikus szabályozása

17 Glikogén szintézis, lebontás szabályozása Glikogén: a glukóz raktározott formája Két legfontosabb glikogénraktár: máj, vázizom elınye: gyorsan, glukózként mobilizálható

18 Glikogén bioszintézise enzim: foszfoglukomutáz enzim: UDP-glukóz-pirofoszforiláz enzim: glikogén-szintáz

19 A glikogén lebontása Enzim: glikogén-foszforiláz A reakcióhoz szervetlen foszfátra van szükség végterméke: glukóz-1-foszfát glukóz-6-foszfát elágazás bontása: debranching enzim végcél izomban glikolízis májban glukóz, keringésbe jut

20 A glikogén anyagcsere szabályozása A szabályozás a szintézis (glikogén-szintáz) és lebontás (glikogénfoszforiláz) kulcsenzimein keresztül történik. Mindkét enzim foszforilált és defoszforilált állapotban létezhet: - glikogén-szintáz foszforilált állapotban inaktív - glikogén-foszforiláz foszforilált állapotban aktív A foszforiláció ellentétesen befolyásolja a két enzim aktivítását Izomban és májban eltérı a metabolizmus és más a szabályozás is.

21 A glikogén foszforiláz szabályozása

22 A glikogénlebontás allosztérikus és kovalens szabályozása vázizomban

23 A glikogén-foszforiláz glukóz szenzorként viselkedik a májban

24 A vércukorszint szabályozása Vércukorkoncentráció normál értéke: 3,5-6,0 mm Szigorú szabályozása nagyon fontos (idegsejtek csak glukózt használnak fel). Az eltérést azon nyomban korrigálja a szervezet

25 Az inzulin hatása a GLUT-4 glukóztranszporterre GLUT 4: inzulindenendens glukóztranszporter izom és zsírsejtekben

26 Orális glukóz tolerancia teszt Éhgyomri vércukorérték meghatározása 100 g (75 g) glukózt tartalmazó oldat itatása A vércukorértékek óránkénti meghatározása A kapott eredmények ábrázolása