Seega saadakse 1 mooli glükoosi täielikul oksüdatsioonil CO2ks ja H2Oks kokku 28-30 mooli ATPd.) Glükolüüsi reaktsioonid Glükolüüsi rada on vastavalt reaktsioonide energeetikale jaotatav kaheks faasiks. Esimeses faasis tarbitakse energiat ATP kujul, teine faas on energiat salvestav. Esimeses faasis kasutatakse 2 ATPd glükoosi konverteerimisel fruktoos 1,6- bisfosfaadiks (F1,6BP). Teises faasis degradeeritakse F1,6BP kaheks püruvaadiks, sellega kaasneb 4 ATP ja 2 NADH teke. 1. Heksokinaasi reaktsioon. ATP sõltuv glükoosi fosforüülimine glükoos-6-fosfaadiks (G6P) on glükolüüsi raja esimene reaktsioon. Seda reaktsiooni katalüüsivad koespetsiifilised isoensüümid heksokinaasid. Fosforüülimisel on mitu eesmärki. Esiteks konverteeritakse laenguta glükoos aniooniks, mis on lõksustatud rakku, sest rakkudel puudub fosforüülitud suhkrute jaoks transpordisüsteem. Teiseks konverteeritakse bioloogiliselt inertne
Ära on vaja tunda struktuuri järgi valk, sahhariid, rasv (milline rasv on tahke, milline vedel) Valk-kaksikside C ja O vahel. Sahhariid- H-C-OH Rasvad-rasvade agregaatolek (vedel või tahke) sõltub nende koostises olevate küllastumata rasvhappejääkide hulgast. Mis on ensüüm? Seleta, milline on ensüümi toimemehhanism? Mis iseloomustab biokatalüüsi? Ensüümid on valgud, mis reguleerivad biokeemiliste reaktsioonide kiirust Glükoosi (substraadi) seostumine heksokinaasi aktiivtsentrisse kutsub esile muudatuse ensüümi molekuli konformatsioonis. Biokatalüüs on orgaaniliste ühendite keemilise muundamise protsess, mis viiakse läbi looduslikke katalüsaatoreid – ensüüme – kasutades Kuidas liigitatakse sahhariide? Too iga liigi kohta näide. Iseloomusta looduses kõige enam esinevat polüsahhariidi (tselluloosi) Monosahhariid-aldoosid, ketoosid Disahhariid-sahharoos, laktoos, maltoos Polüsahhariidid-tselluloos, tärklis
Atsetüül-CoA (atsetüül koensüüm A) 5. Arvutage ATP teoreetiline saagis glükoosi kataboliseerimisel: a) Anaeroobsetel tingimustel laktaadiks, kui protsessi summaarne G = -196 kJ/mol b) Täielikul aeroobsel oksüdeerimisel CO2-ks ja H2O-ks, kui protsessi summaarne G = -2850 kJ/mol. Pidage silmas, et raku tingimustes ATP sünteesi G = -50 kJ/mol. Millised on ATP praktilised saagised antud protsessides? 6. Heksokinaasi reaktsiooni G0 = -17,6 kJ/mol ja raku tingimustes on G väärtus sellele lähedane. Arvutage, milline on standardtingimustel glükoos-6-fosfaadi ja glükoosi suhe, kui [ATP]:[ADP] = 10:1 7. Aju kasutab ainsa energeetilise kütusena glükoosi. Ajukoe heksokinaas (katalüüsib glükoosi fosforüleerimist glükoos-6-P ks) Km väärtus glükoosile on ~ 100 korda madalam kui glükoosi kontsentratsioon veres (5mM). Millist efekti avaldab see madal Km väärtus reaktsioonile?
GLÜKOLÜÜSI RAJA KONTROLL 1. Nimetada glükolüüsi rada reguleerivad võtmeensüümid. Heksokinaas, glükoos-6-fosfaadi isomeraas, fosfofruktokinaas-1, aldolaas, troosfosfaadi isomeraas, glütseraadi kinaas, fosfoglütseraadi mutaas ja enolaas, püruvaadi kinaas. 2. Kirjeldage fosfofruktokinaasi allosteerilist regulatsiooni. 3. Fruktoos-2,6-bisfosfaadi roll fosfofruktokinaasi regulatsioonil. Fruktoos-2,6-bisfosfaadi moodustumine ja lagunemine. 4. Heksokinaasi regulatsioon. Glükokinaasi ja heksokinaasi füsioloogilised funktsioonid inimese organismis. Heksokinaasid I, II ja III on allosteeriliselt inhibeeritud produkti G6P akumuleerumisel, glükokinaas ei ole. See võimaldab akumuleerida maksal glükoosi varu glükogeenina sel ajal, kui glükoos on liias ning samas soodustada gükoosi perifeerset tarbimist siis, kui glükoos on vajalik energiaallikana perifeersetes kudedes. 5. Püruvaadi kinaasi regulatsioon.
Metabolism aeroobsetes rakkudes jätkub mitokondri maatriksis, kus toimub püruvaadi dekarboksüülimine. 5. Arvutage ATP teoreetiline saagis glükoosi kataboliseerumisel a) anaeroobsetel tingimustel laktaadiks, kui protsessi summaarne G = -196 kJ/mol b) täielikul aeroobsel oksüdeerumisel CO2-ks ja veeks, kui protsessi summaarne G = -2850 kJ/mol. Pidage silmas, et rakutingimustel ATP sünteesi G -50 kJ/mol. Millised on ATP praktilised saagised nimetatud protsessides? 6. Heksokinaasi reaktsiooni (vt glükolüüs!) G0' = -17,6 kJ/mol ja raku tingimustes on G väärtus sellele lähedane. Arvutage, milline on standardtingimustel glükoos-6-fosfaadi ja glükoosi suhe, kui suhe [ATP] : [ADP] = 10 :1. 7. Aju kasutab ainsa energeetilise kütusena glükoosi. Ajukoe heksokinaasi (katalüüsib glükoosi fosforüleerimist glükoos-6-fosfaadiks) Km väärtus glükoosile on ~ 100 korda madalam kui glükoosi kontsentratsioon veres (5 mM). Millist efekti avaldab taoline madal
Glükolüüsi ja glükogenolüüsi regulatsioon Glükolüüsi ja glükogenolüüsi intensiivsust reguleeritakse vastavalt raku energiavajadusele. Regulatsioon realiseerub osaliselt reaktsioonidele vajalike substraatide kontsentratsiooni muutuste kaudu. (meaning mida rohkem substraati, seda suurem on reaktsiooni intensiivsus, sest kõik tuleb ju ära kasutada). Enim muutub reaktsiooni kiirus aga erinevate ensüümide aktiivsuse muutumisel. Kõige rohkem kontrollitakse fosfofruktokinaasi ning heksokinaasi aktiivsust. Praktiliselt kõikide glükolüütiliste ensüümide (va aldolaas) ühiseks tunnuseks on see, et nad vajavad toimimisega Mg2+ ioonide juuresolekut. Süsivesikute aeroobne oksüdatsioon Tsitraaditsükkel ja hingamisahela ensüümid Glükolüüsi protsessis vabaneb glükoosi molekulist ainult 7% võimalikust energiast ehk siis püruvaat (või laktaat) hoiab endas ülejäänud energiat. Siis kui hapnikupuudust rakus ei teki, ei ole vaja ka püruvaadist tingimata laktaati
hüdrolüüsil veest. Glükolüüs – nii nagu sahharoosi süntees, nii ka glükolüüs toimub tsütoplasmas. Glükolüüsi käigus poolitatakse 6-süsinikuline molekul. Molekuli poolitamiseks on vaja äärmised C-d fosforüülida, kulutades selleks 2ATP-d. Selleks tuleb glükoos viia enne lineaarse fruktoosi kujule. Niisiis algab glükolüüs ATP tarbimise mitte selle sünteesiga. Kahest otsast fosforüülitud fruktoos bisfosfaat laguneb vastava heksokinaasi toimel kaheks trioosfosfaadiks. Need oksüdeeritakse, viies 2 elektoni üle NADP+-le, NADH moodustumiseks. Toimub substraatne fosforüülimine. Fosfaadijääk seotakse ensüümiga, kust see koos elektroni ülekandega NAD+le kantakse üle trioosfosfaadile, seda nüüd kahekordselt fosforüülides. Siin elektroni ülekandel vabanevat energiat kasutatakse ATP sünteesiks otseselt, ilma membraani ja prootongradiendi vahenduseta.
Kiiresti fermenteeruvad lahustuvad suhkrud, aeglasemalt tärkis ja pektiinained ning kõige aeglasemalt taimede struktuursed komponendid tselluloos ja hemitselluloosid. Lenduvad rasvhapped etendavad mäletsejalistel kõige suuremat osa (60-80%) energiatarbe katmisel. 36. käärimised. Sahhariidide ainevahetuse eripära mäletsejalistel. Käärimine on suhkrute muundumise anaeroobne faas loomaorganismis. Käärimine algab glükoosi fosforüülimisega glükoos-6-fosfaadiks heksokinaasi toimel. Protsessi edasised etapid kuni püroviinamarihappe moodustumisega ühtivad glükolüüsi reaktsioonidega. Käärimisega kaasnevad kõrvalreaktsioonid, kus tekkinud ained annavad käärimise produktidele iseloomuliku maitse ja lõhna. Ühest glükoosimolekulist moodustub käärimisel 4 ATP molekuli, millest kasutatakse ära 2, järelikult energia ülejääk on 2 ATP mis enamus jääb lõpp-produkti. Oleneval käärimist esilekutsuvast mikroorganismist saab käärimist jagada:
Glükogenolüüs Glükoneogenees (püruvaadist ja laktaadist) Vastusena piiratud glükoosi sisenemisele rakkudesse (diabeet): Moodustatakse rasv- ja ketohappeid kui alternatiivseid energiaallikaid Insuliin toimib läbi membraani retseptori (türosiini kinaasiga seotud), et suurendada glükoosi sisenemist lihas ja rasvarakkudesse. Selleks viiakse GLUT4 (kergendatud transporterid) sisaldavad põikesed rakumembraani. Insuliini seostumine membraani retseptoritega maksas põhjustab heksokinaasi aktiivsuse suurenemist, et vähendada [glükoos]raku sees ja suurendada glükoosi sisenemiseks vajalikku gradienti. GLUT2 (kergendatud transporterid) tegutsevad pidevalt maksa rakkude membraanidel, sest maks on põhiline glükogeeni varu, et varustada teisi kudesid glükoosiga tühja kõhu puhul. 63 28. Endokriinne süsteem: neerupealsete koor ja säsi. Hormoonid ja füsioloogiline roll
Glükolüüsil toimuv substraatne fosforüülimine toodab 2 ATPd 1 molekuli püruvaadini oksüdeeritava glükolüüsi kohta. Suhkur aktiveeritakse fosforüülimisega. Oksüdatiivsed reaktsioonid toodavad NADH-d, mis võidakse reoksüdeerida TCA tsüklis või käärimisproduktide tekkega. Glükoos + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ 2püruvaati + 2ATP + 2NADH + 2H+ Arhedel ei esine tüüpilist glükolüüsi. Neil on modifitseeritud glükolüüs, milles heksokinaasi- ja fosfofruktokinaasireaktsioonis osaleb fosforüüli doonorina mitte ATP vaid kas ADP või pürofosfaat. Erinevad suhkrud lülituvad glükolüüsi erinevalt: Laktoos laktoos glükoos + galaktoos (beeta-galaktosidaas) Galaktoos galaktoos + ATP galaktoos-1-P + ADP (galaktokinaas) Gal-1-P Glc-1-P Glc-1-P Glc-6-P (fosfoglükomutaas) Maltoos maltoos 2Glc (maltaas) Sahharoos sahharoos Glc + Fru (invertaas)
saab abireaktsiooni abil muuta pidevalt jälgitavaks. Uuritav reaktsioon on tugevalt produktinhibeeritud eemaldame [NADH] abireaktsiooniga inhibiitori. Uurime tasakaalulist reaktsiooni vähemeelistatud suunal OK! Rohkem E-d Ntx heksokinaasi reaktsioon: Glükoos+ATPglükoos-6-fosfaat+ADP See reaktsioon pole jälgitav, kasutame abireaktsiooni: Glc-6-P+NAD+Glükonolaktoon-6-P+NADH+H+ t NADH on aga spektrofotomeetriliselt jälgitav, 340nm=6,22mM-1cm-1. Kui küvetis on 1mM, siis on neeldumine 6,2, 1M lahus dA=0,0062. Sellele lisandub veel ka taust vesi annab kvarts küvetis 0,05.
annaabi.ee 
