Glukosmetabolism

Glykolys, glukoneogenes, glykogenes, glykogenolys samt reglering för dessa.

Vilka 2 faser består glykolysen av?

1. Förberedande fas: energin hos intermediärerna ökar. 2ATP förbrukas.

2. Energiutvinnande fas: 4ATP, 2NADH och två pyruvat genereras.

Vad sker i första steget i glykolysen?

Glukos omvandlas till glukos-6-fosfat genom enzymet hexokinas. Mg²⁺ beroende och en ATP förbrukas. Irreversibel process. Fosforylering.

Vad sker i steg 2 i glykolysen?

Glukos-6-fosfat → Fruktos-6-fosfat med enzymet fosfohexoisomeras. Här skapas en fri hydroxylgrupp. Reversibel process.

Vad sker i steg 3 i glykolysen?

Fruktos-6-fosfat → Fruktos-1,6-bisfosfat med enzymet fosfofruktokinas. Fosforylering med ATP, Mg²⁺ beroende. Irreversibel process.

Vad sker i steg 4 i glykolysen?

Fruktos-1,6-bisfosfat klyvs till två 3-kolföreningar med enzymet aldolas. Det bildas en glyceraldehyd-3-fosfat och en dihydroxyaceton-fosfat.

Vad händer i steg 5 i glykolysen?

Här omvandlas dihydroxyaceton-fosfat till en till glyceraldehyd-3-fosfat med enzymet trios fosfat isomeras. Då bildas 2 glyceraldehyd-3-fosfat.

Vad händer i steg 6 i glykolysen?

Här kommer molekylerna att oxideras och fosforyleras av icke-organiskt fosfat (2P_i). 2NAD⁺ reduceras till 2NADH. Görs av glyceraldehyd-3-fosfat dehydrogenas. Resultatet blir 1,3-bisfosfoglycerat.

Vad händer i steg 7 i glykolysen?

Här kommer 1,3-bifosfoglycerat att defosforyleras till 3-fosfoglycerat. 2ADP blir till 2ATP. Enzymet kallas fosfoglycerat kinas.

Vad händer i steg 8 i glykolysen?

Här kommer 3-fosfoglycerat att omvandlas till 2-fosfoglycerat med fosfoglycerat mutas.

Vad händer i steg 9 i glykolysen?

Här kommer det omvandlas till fosfoenolpyruvat genom att 2H₂O spjälkas bort med enolas.

Vad händer i steg 10 i glykolysen?

Här omvandlas fosfoenolpyruvat (PEP) till pyruvat. Irreversibelt steg som genererar 2 ATP. Enzymet heter pyruvatkinas. Här kan K, Mn eller Mg användas som kofaktor.

Vilken roll har NAD⁺ i glykolysen?

NAD⁺ kommer att reduceras genom att ta emot en hydridjon från aldehygruppen hos glyceraldehyd-3-fosfat. Den andra H⁺ blir fri i lösningen.

Vad genererar en glukosmolekyl?

Vilka reaktioner är exergona/endergona under glykolysen?

Exergon: Glukos → pyruvat.

Endergon: ADP → ATP.

Vad är ΔG’° för glykolysen?

-85 kJ/mol

Vad är substratfosofrylering?

Fosforylering av substrat istället för oxidativ fosforylering. Fosforylerade sockermolekyler kan ej transporteras i cellen; det är bra eftersom intermediärerna inte försvinner.

Vad sker under anaerob glykolys?

Fermentering. Pyruvat kommer att reduceras till laktat med laktatdehydrogenas. Reversibel reaktion.

Eftersom NADH inte kan reoxideras donerar den sin elektron till pyruvat.

Sker spontant i erytrocyter.

Vilka enzymer regleras allosteriskt i glykolysen?

1. Hexokinas: inhiberas av glukos-6-fosfat och fruktos-6-fosfat.

2. Fosfofrukokinas-1: inhiberas av ATP och citrat. Stimuleras av AMP & F-2,6-BF.

3. Pyruvatkinas: Inhiberas av ATP, acetyl-CoA och långa fettsyror.

4. Fruktos-2,6-bisfosfat: del av hormonell reglering. Inhiberar PFK1.

5. cAMP: Olika effekt i olika vävnader.

Vilka hormoner reglerar glykolysen?

Insulin: Stimulerar glykolys.

Glukagon: Inhiberar glykolys.

Hur reglerar fruktos-2,6-bisfosfat glykolysen?

Det reglerar enzymerna som omvandlar fruktos-6-fosfat till fruktos-1,6-bisfosfat;

• Fosfofruktokinas1 (PFK1) → stimuleras

• Fruktos-1,6-bifosfatas (FBP-1) → inhiberas

Vad är mekanismen för F26BP?

Enzymet PFK-2 är bundet till FBPase-2. Vid stimulering av insulin kommer proteinet defosforyleras och bli aktivt → mer F26BP → glykolys.

Vid stimulering av glukagon (mer cAMP) kommer PKA fosforylera komplexet → inaktivt → mindre F26BP > glukoneogenes.

Vad är pentosfosfat reaktionsvägen och varför behövs den?

Det är en alternativ väg för glukos-6-fosfat vilket genererar ribos-5-fosfat. Reaktionen består av en oxidativ väg och en icke-oxidativ fas. Behövs för att bilda nukelotider, DNA och RNA.

Här kommer NADP+ att reduceras till NADPH som kan användas till exempel fettsyrasyntes.

Hur sker pentosfosfat reaktionen?

1. Glukos-6-fosfat oxideras i två steg till ribulose-5-fosfat.

2. 2NADP⁺ reduceras till 2NADPH

3. Det omvandlas till ribos-5-fosfat.

Vad är glukoneogenesens substrat?

3 eller 4 kolföreningar:

• Pyruvat

• Laktat

• Glycerol

• Aminosyror (alanin)

Vilka steg i glykolysen är irreversibla och varför?

Steg 1, 3 och 10 (hexokinas, fosfofruktokinas-1 och pyruvatkinas).

De är irreversibla eftersom reaktionerna är starkt exergona; genererar fri energi. Det skulle inte vara lönsamt för cellen att bilda ADP till ATP.

Hur omvandlas pyruvat till PEP (steg 10)?

1. Pyruvat åker från cytosolen till mitokondrien.

2. Pyruvatkarboxylas omvandlar det till oxaloacetat. Kofaktor här är biotin. 2 ATP förbrukas.

3. Oxaloacetat reduceras till malat med malatdehydrogenas (för transport). NADH oxideras till NAD⁺. Konverteras tillbaka.

4. PEP-karboxykinas omvandlar det till PEP. Mg²⁺ som kofaktor. GTP donerar fosfatgrupp.

Hur omvandlas fruktos-1,6-bisfosfat till fruktos-6-fosfat (steg 3)?

Rekationen katalyseras av fruktos-1,6-bisfosfatas (FBPase-1). Mg²⁺ som kofaktor. Här kommer C1-kolet att hydrolyseras.

Hur omvandlas G6P till glukos (steg 1)?

Här sker en hydrolys av en fosfatester. Katalyseras av glukos-6-fosfatas.

Hur mycket energi utvinner man vid glukoneogenes?

-16 kJ/mol

Vilka hormoner och enzymer reglerar glukoneogenes?

Glukagon → PKA → stimulering.

Insulin → PKB → inhibering.

AMP → inhiberar pyruvatkarboxylas och PEP karboxykinas.

Acetyl-CoA → stimulerar pyruvatkarboxylas.

Citrat → stimulerar frukto-1,6-bisfosfatas.

Vad är substratet för glykogenes?

Glukos-6-fosfat som kommer från glukos mha hexokinas.

Hur sker glykogenes?

1. Glukos-6-fosfat omvandlas till glukos-1-fosfat med fosfoglukomutas (reversibel).

2. G1P omvandlas till UDP-glukos med UDP-glukos pyrofosforylas (irreversibel). Här tas en PP bort.

3. UDP-glukos donerar sin glukos till glykogensyntetas som förflyttar den till en icke-reducerande ände av glykogenmolekylen.

4. 𝛼1-6 bindningar katalyseras av glykosyl-(4→6)-transferas. 

Hur sker nysyntes av glykogen?

Glykogenin. Det är en primer som katalyserar addering av glukos från UDP-glukos.

Hur sker glykogenolys?

1. Glykogenfosforylas gör en attack på en glykosidbinding med P_i (på en icke-reducerande ände). Irreversibelt.

2. Glukos-1-fosfat bildas (fram till 4 glukos bort från en branch point).

3. G1P omvandlas till glukos-6-fosfat med fosfoglukomutas (reversibelt).

Hur reglerar glukagon och adrenalin glykogenes?

Glukagon och adrenalin inhiberar glykogenes:

1. cAMP ökar och aktiverar PKA.

2. PKA fosforylerar fosforylas B kinas.

3. Fosforylas b kinas fosforylerar glykogenfosforylas som initierar glukogenolys.

Hur reglerar insulin glykogenes?

Stimulerande:

1. cAMP ökar → PKB aktiveras.

2. PKB fosforylerar glykogen syntetas kinas (GSK3) som inaktiveras.

3. PP1 kan då defosforylera glykogensyntetas och därmed aktivera det.

Hur transporteras glukos till ER lumen?

Glukos-6-fosfat: genom en spesifik T1 G6P transportör.

Glukos: spesifik T2 transportör.

Vad är branching och debranching enzyme?

Branching: katalyserar a1-6 glykosidbindningar.

Debranching: bryter ner a1-6 glykosidbindningar.

Glykogensyntas adderar ca 10 glukosmolekyler inna det sker en branch.