Glükogeeni metabolism Glükoosi katabolismi pentoosfosfaadi rada 1. Termin glükoneogenees tähistab uute glükoosi molekulide sünteesi metaboliitidest, mis pole süsivesikud. Millistes organites ja millises raku kompartmendis glükoneogenees toimub? Maksas, neerudes. Protsess algab mitokondris, põhiprotsess toimub tsütoplasmas. 2. Tasakaalustatud dieedi puhul on imetajate organismis glükoneogeneesi aktiivsus väga madal. Mille poolest peab imetajate dieet olema tasakaalustamata, et suureneks glükoneogeneesi aktiivsus?
Teine test 3.10 esmaspäev Teemad: fermentatsioonireaktsioonid pentoosfosfaadi rada uurea tsükkel transaminaasid lipiidede oksüdatsioon NADH, NADHP, FADH2, tiamiinpürofosfaat, püridoksaalfosfaat 15 min (pikem) Fermentatsioonireaktsioonid – toimub tsütoplasmas Fermentatiivsete anaeroobsete) reaktsioonide ainsaks eesmärgiks on muuta NADH NAD+-iks (et hiljem seda glükolüüsis kasutada). - Energiat ei teki - Märkimisväärne erinevus – fermentatiivse metabolismi (anaeroobne) korral - toodetakse 2 ATP, aeroobsel hingamisel - 36 ATP-d
küsimustele: a) Kus paikneb eukarüootses rakus hingamisahela I kompleks. b) Millised kofaktorid kuuluvad hingamisahela I kompleksi struktuuri. c) Mis on kompleksis I oksüdeeritav substraat. d) Mis on kompleksis I redutseeritav substraati. 5. Millised järgmestest vaidetest on korrektsed: a) Ornitiin on koensüüm. b) Ensüüm. c) Katabolismi jääkprodukt. d) Aminohape. 6. Milline teodud reaktsioonidest ei ole vajalik pentoosfosfaadi rajas. a) Ribuloos-5-fosfaat Riboos-5-fosfaat. b) Ksüloos-5-fosfaat+ riboos-5-fosfaat Sedoheptuloos-7- fosfaat+glütseraldehüüd-3-fosfaat. c) Ribuloos-5-fosfaat+ glütseraldehüüd-3-fosfaat Sedoheptuloos-7-fosfaat. d) Sedoheptuloos-7-fosfaat+ glütseraldehüüd-3-fosfaat Fruktoos-6- fosfaat+erütroos-4-fosfaat. e) Ribuloos-5-fosfaat Ksüluloos-5-fosfaat. 7. Selgitage 2-4-lausega mille poolest erineb maksas ja lihastes leiduva glükogeeni
5. Aminohapete kuus biosünteetilist perekonda ja seitse eellasmolekuli. 1. 3-fosfoglütseraadi perekond Seriin 2. -ketoglutaraadi perekond Glutamaat 3. Oksaalatsetaadi perekond asparataat, treoniin 4. Püruvaadi perekond alaniin 5. Riboos-5-fosfaadi perekond Histidiin 6. fosfoenoolpüruvaat + erütroos-4-fosfaat fenüülalaniin 6. Alaniini, aspartaadi ja glutamaadi üheetapiline biosüntees. Kõik aminohapped on sünteesitavad glükolüüsi, TCA tsükli või pentoosfosfaadi raja vaheühenditest. Süntees leiab aset tsütosoolis ja/või mitokondris. Substraatideks on oksaalatsetaat, püruvaat ja alfa-ketoglutaraat. Aspartaadi aminotransferaasi abil viiakse aminorühm glutamiinilt oksaalatsetaadile ja tekib aspartaat ja alfa-ketoglutaraat. Alaniini aminotransferaas viib aminorühma glutamiinilt püruvaadile ja tekib alatiin ja alfa-ketaglutaraat. Kõik käib läbi PLP. 7. Glutamaadi perekonna aminohapete biosüntees.
Aspartaat (glükoneogeneesi substraat) Glükogenees- glükogeeni süntees Etapid: Glc aktiveerimine Glc-6-P-ks (UDP-glükoos) Ahelate pikendamine sidemete (1,4) abil (glükogeeni süntaas) Hargnemispunktide loomine (1,4) abil (glükosüül (4:6) transferaas) Glükogenolüüs- glükogeeni lõhustamine Ahelate lühendamine (1,4) abil (glükogeeni fosforülaas) Hargnemispunktide elimineerimine (1,4) abil (glükosüül (4:4) transferaas) Glc-1-P muundamine Glc-6-P-ks (fosfoglükomutaas) Pentoosfosfaadi tsükkel (PFT): ( 3 Glc-6-P + ja NADP= 2 Glc-6-P+ 6 NAPDH+ 3 CO2 + GAP glükoosi oksüdatsioon pentoosiks ja NADPH Koht: piimanääre, rasvkude, neerupealised, erütrotsüüdid Etapid: Glc-6-P muundumine riboos-5-P-ks (Glc-6-PDH, NADPH/NADP ja atsüül-CoA) Riboos-5-P 2C-fragmendi interkonversioon (transketolaasne reaktsioon) Riboos-5-P 3C-fragmendi interkonversioon (transaldolaasne reaktsioon) Tähtsus: Intensiivne taandav süntees (Glc-6-P -> Rib-5-P)+ NADPH
Insuliin toimetatakse pankreasest maksa värativeeni kaudu, mis on ainus veen, mis toidab organit. Stimuleerib glükogeneesi sünteesi ja inhibeerib glükogeeni degradatsiooni (kahandamine), alandades nii glükoosi taset veres. Epinefriin vabastab kiiresti suuredenergiahulgad. Glükagoon aitab hoida pikemaajaliselt glükoosi taset veres. Aktiveerib glükogeeni degradatsiooni ja glükogeneesi maksas. 4. Glükoosi oksüdatsiooni pentoosfosfaadi rada: roll, millistes kudedes toimub, kuidas reaktsioone rühmitatakse. Raja oksüdeerivate ja mitteoksüdeerivate reaktsioonide ülesanded. Lähteühend ja tekkivad produktid ning nende edasine kasutamine. Tegemist on aeroobse rajaga, mis toodab pentoosfosfaati, CO2 ja redutseerijat. Algab glükoos-6- fosfaadist ja koosneb kaheksast etapist. Kolm oksüdatiivset protsessi, millele järgneb viis mitte-oksüdatiivset protsessi (4 ensüümi).
Ainukene arvestatav kütus ajukoe, erütrotsüütide, spermatosoidide, neerupealiste, silma võrkkesta jaoks Glükoosi metabolismi põhirajad Vereglükoosi metaboolne Vereglükoosi metaboolne tootmine kulutamine Glükogenolüüs Glükolüüs B-Glükoos Glükogenees 3,3...5,5 Pentoosfosfaadi tsükkel mmol/L Lipogenees Glükoneogenees Aminohapete süntees Joonis 1. Glükoosi metabolismi põhirajad Glükoosi metabolismi põhirajad Organismis säilitatakse kindel glükoosi tase (B-Glükoos 3,3...5,5mmol/L) Vereglükoosi taseme säilitamisel on keskne roll maksal: Salvestab (liigse) glükoosi glükogeenina Lõhustab glükoosi puudusel glükogeeni
moo du stuvad fotoke e miliste st e reaktsioonid e produktide s s e kätketud en ergia arvel metab olis mi s univers a als elt kasutatavad en erg e etilise d faktorid (ATP ja NADPH). Teis el etapil toimu b CO 2 assimilatsioon ja hulk teisi prots e s s e , mis kasutavad nim etatud en erg e etilisi faktoreid. · CO2 põhiliseks assimilatsioonirajaks rohelistes taimedes on reduktiivne pentoosfosfaadi tsükkel Calvini tsükkel Avastati Calvini, Ben s o ni ja Bas sh a mi uurimistöö tulemu s e n a 50. aastatel. 1961 Clvinile Valgu Nobeli s on preme amgina.e e tilin e kiirgu s, elektro moo du stab kogu elektrom a g n e e tilis e st spektrist kitsa osa, mille lainepikku s e d on inimsilmale nähtavad + UV ja infrapun a s e d lainepikku s e d. Kuid eksiste erivad olulised
Glükogeeni lagundamise produktiks on glükoos-1-fosfaat, mis on glükolüüsi substraadiks. Glükogeeni sünteesitakse kui glükoositase on kõrge. Kui glükoositase veres on kõrge, sekreteeritakse pankreasest insuliini, mis toimetatakse maksa, kus see stimuleerib glükogeeni sünteesi ning takistab glükogeeni lagundamist. Lisaks insuliinile reguleerivad glükogeeni lagundamist ka adrenaliin ja glükagoon. Glükolüüsi oksüdatsiooni pentoosfosfaadi rada On rada, mis toodab pentoosfosfaat, CO2 ja redutseerijat. Algab glükoos-6-fosfaadist ja koosneb 8 reaktsioonist. Varustab biosünteesi protsese NADPH'ga ja produtseerib riboos-5-fosfaadiga nukeliinhapete sünteesi. Intermediaadid võivad siseneda glükolüüsi. Toimub maksa ja adipooskoe rakkude tsütoplasmas. Rada lõpetatakse, kui NADPH kontsentratsioon on piisav. Toidurasvad Rasvades on süsinikud peaaegu täielikult taandatud, seega vabaneb nende oksüdatsioonil maksimaalne
TKT ringiga salvestub lõhustumise metaboolne energia 1 ATP, 3 NADH ja 1 FADH2 vormis. Kahest viimasest reosküdeeritakse hingamisahela abil ATP. TKT ja hingamisahel toodavad 1 ringiga 12 ATP: 3) 3 NADH reosüdeerub, andes 3 NAD = 9 ATP 4) 1 FADH2 annab 1 FAD = 2 ATP 4 5) GTP arvel tekib otse TKT tasemel 1 ATP Glükoosimolekuli täieliku lõhustumise saagis on 38 ATP-d. 38. Pentoosfosfaadi tsükkel ja selle bioloogiline tähtsus Glükoosi anaeroobse oksüdatsiooni rada, mille ülesandeks on toota rakufunktsioonideks vajalikke biomolekule (või nende eelühendeid) ja luua redutseerivat energiat (NADPH) Tätsus: · hõlmab 15-30 % maksa, piimanäärmete, neerupealiste, seemnesarjade, rasvkoe, erütrotsüütide totaalsest glükoosi metabolismist · toodab peaaegu poole NADPH-st, mida kasutatakse rasvhapete, steroidide,
transkriptsioonifaktorid. Kui transkriptsioonifaktorit pole, siis asi ei tööta – faktor mõjub positiivselt. Regulaator paneb geenid tööle. Kui regulaatorit pole, siis geen on väljalülitatud. DNA on pakitud kromatiini – DNA tuleb kättesaadavaks teha sünteesiks ja selleks vajatakse regulaatorit. Ilma regulaatorita on geen välja lülitatud. Lac-operon, kolm geeni 1) LacZ – ensüüm β-galaktosidaasi kodeeriv geen, lagundab laktoosi; vajalik pentoosfosfaadi tsüklis. Koosneb neljast valgust. 2) LacY – membraanivalk, permeaasi (transportvalku) kodeeriv geen; võimaldab laktoosil rakku vast võtta. Pääseb väga aeglaselt. Permeaasita on laktoosi kontsentratsioon väiksem raku sees kui ümbritsevas keskkonnas. 3) LacA – transatsülaas, ensüümide aktiveerimiseks; laktoosi esmane lagundaja 50 4) LacI – regulaatorvalk, seondub promootoriga osaliselt kattuvasse piirkonda- operaatorisse; negatiivne kontroll
Süsivesikute lagundamisest saadav ATP-saagis sõltub metabolismiradadest, mida bakter katabolismiks kasutab. EMP rajas lagundatakse heksoos kaheks trioosfosfaadiks fruktoos-bisfosfaadi aldolaasi abil ning laktaadi lagundamisel saadakse saagiseks 2 ATP-d. See on kõige tavalisim glükoosi katabolismirada. Kuid näiteks Acetobacterium xylinum, Lactobacillum (heterofermentatiivsed liigid) ja Leuconostoc spp. lagundavad glükoosi pentoosfosfaadi rajas, kus glükoos muudetakse ksüloosiks, mille fosfoketolaas lagundab atsetüülfosfaadiks ja G3P-ks. G3P konverteeritakse EMP rajas püruvaadiks, mis edasi lagundatakse laktaadiks. Katabolismi saagiseks on 1 ATP- d, laktaat ja etanool. pentoos + 1Pi +1ADP -> laktaat + etanool + 1ATP + 2H2O (NB! järgnev skeem on illustratiivne, seda ei pea peast teadma) 6.2. Oksüdatiivne fosforüülimine Süsivesikute oksüdeerimisega genereeritakse hingamisahelas elektronide
annaabi.ee 
