GLIKOLIZA

Kako gre glukoza v celico?

- ne more prosto skozi membrano

- GLUT transporterji

- prenesejo glukozo v celico in iz celice

Naštej vse GLUT prenašalce in kje se nahajajo

BBB

Kids Lips

are

Pink

Mother

Father

GLUT 1

- blood (eritrociti)

- baby - fetus

- blood brain barrier

GLUT 2

- kidney - ledvice

- Liver - jetra

- Pankreas

GLUT 3

- placenta

- nevroni

- kidney - ledvice

GLUT 4

- Muscle

- Fat - adipociti

- POTREBUJE INZULIN

Kaj se zgodi z glukozo, ko pride v celico, da ne bi šla takoj nazaj ven?

- doda se fosfat = glukoza-6-fosfat

- to katalizira heksokinaza (mišice in druga tkiva) ali glukokinaza (samo v jetrih)

- fosfat pride iz ATP in dobimo ADP

Kakšna je razlika med bifosfatom in bisfosfatom?

bifosfat

- fosfata sta na atomih en zraven drugega

bisfosfat

- fosfata sta na atomih med katerimi so še drugi atomi

Kaj se zgodi s piruvatom, če je prisoten kisik in če ni kisika

- NADH v prisotnosti O2 prenese H- na dihalno verigo

- če O2 ni, bo NADH prenesel H- na piruvat - se oksidira = nastane mlečna kislina (laktat dehidrogenaza)

Kje v celici se izvaja glikoliza?

v citoplazmi

Kateri produkti nastanejo med glikolizo

- 2x piruvat

- 4x ATP (ampak 2 porabimo) = 2 ATP neto

- 2 NADH

- če je anaerobno še laktat

Katero centralno vlogo ima glikoliza pri metabolizmu goriv

- sinteza ATP

- nastane piruvat - pretvori se v acetil-CoA = KC = dihalna veriga = ATP

- zagotovi intermediate za sintezo MK, AK, nukleotidov

Ali glikoliza potrebuje kisik za delovanje?

Ne

Primerjaj glikolizo v prisotnosti O2 in brez O2

O2

Piruvat

- v mitohondrij = acetil-CoA = v KC = dihalna veriga = ATP

NADH

- ne more sam čez mitohondrij

- malat-aspartat shuttle (2,5 ATP)

- e- na malat ki gre v mitohondrij - tam se pretvori v oksaloacetat - nastane mitohondrijski NADH - gre do dihalne verige in odda elektrone

- glicerol-3-fosfat shuttle (1,5 ATP)

- e- iz NADH na G3P in nato na FAD = FADH2 = 1,5 ATP

- 2ATP

- KC + dihalna veriga = + 28-30 ATP

- skupaj: 30-32 ATP za eno glukozo

- energetska izkoristljivost: 94%

Primerjaj glikolizo v prisotnosti O2 in brez O2

Brez O2

- piruvat ne more v mitohondrij

- priruvat v laktat - nastane NAD+ iz NADH - laktat DH

- samo 2 ATP za 1 glukozo

- telo mora porabiti 15x več glukoze za isto količino E kot pri aerobnem metabolizmu

- energetska izkoristljivost: 6%

KJE?

- v tkivih brez mitohondrijev - eritrociti

- malo kisika

- laktat lahko uporabijo mišice ali srce kot gorivo - spremeni se nazaj v piruvat

- laktat v jetrih v glukozo - glukoneogeneza (Corijev cikel)

- laktična acidoza - ph krvi pod 7,2

Kateri dve fazi glikolize poznamo

1. FAZA 1 - pripravljalna faza

- reakcije 1-3

- do fruktoze 1-6 bisfosfat

2. FAZA 2 - faza nastanka ATP

- 4-10

- do nastanka piruvata

Naštej ireverzibilne reakcije v glikolizi

1. Nastanek glukoze-6-fosfat

- zelo negativna vrednost proste energije

2. Nastanek fruktoze 1,6 bisfosfat

- načeloma je termodinamsko neugodna (G > 0) - ampak je sklopljena z razgradnjo ATP - to jo naredi termodinamsko in kinetično ireverzibilno

3. Nastanek piruvata

Zakaj je pomembna fosforilacija glukoze?

- da ne more zapustiti celice

- razcepišče metabolizma OH

- G6P lahko vstopa v različne metabolne poti

- glikoliza

- v G1P - sinteza glikogena - shranjevanje E

- lahko nastane z glukoneogenezo in glikogenolizo

- heksokinaza

- eritrociti, mišice

- nizek Km = že pri nizkih konc. bo fosforilirala glukozo - zagotavljanje E v tkivih z visokimi E potrebami

- G6P jo inhibira z neg. povr. zanko

- glukokinaza

- jetra

- višji Km = pri višjih konc. - po obroku

- G6P je ne inhibira - to omogoča, da se skladišči v jetrih (glikogen) in v maščobi, ko je imamo preveč

Kakšna je termodinamska značilnost reakcije nastanka glukoza 6-fosfata iz glukoze in kaj to pomeni za reverzibilnost

- ima veliko negativno prosto E (G)

- je ireverzibilna

Kako se heksokinaza in glukokinaza obnašata pri stradanju (konc. glukoze < 5 mM) in pri dieti z ogljikovimi hidrati (konc. glukoze > 5 mM)

heksokinaza bo aktivna pri stradanju oz. nizkih konc. glukoze, glukokinaza ne bo aktivna, dokler ni konc. glukoze nad 5 mM

Kje se nahaja heksokinaza?

na zunanji membrani mitohondrija

ima takojšnji dostop do ATP

Kako je z afiniteto glukokinaze in heksokinaze do glukoze

Glukokinaza ima nižjo afiniteto kot heksokinaza

Zakaj je reakcija s fosfofruktokinazo-1 (FFK-1) zavezujoča stopnja

ZAVEZUJOČA

- je ireverzibilna

- termodinamsko ugodna

- fruktoza-1,6bisfosfat je specifičen vmesni produkt samo glikolize - torej lahko pride le do glukoze - ko enkrat nastane, ni več poti nazaj - celica mora dokončati glikolizo

- G6P ni zavezujooča, saj lahko G6P vstopa v druge metabolne poti

Kako poteka regulacija FFK1

INHIBICIJA

- ATP (če je veliko) (če ga je malo deluje kot substrat in ga akt.)

- citrat (nastane v KC ko imamo veliko acetil-CoA) - pove, da imamo dovolj goriva

AKTIVATORJI

- AMP (tudi ADP) (pove da celica potrebuje več ATP)

- fruktoza 2,6 bisfosfat (nastane pod vplivom inzulina)

HORMONI KI VPLIVAJO NA GLIKOLIZO PREKO F2,6BP

- inzulin (poveča akt. FFK2 ki tvori F2,6BP) - spodbuja

- glukagon (zavira ffk2 = manj f2,6bp = zavira ffk1) - zavira

RAZLIČNA TKIVA

Mišice - zelo občutl. na AMP = takoj se akt. glikoliza

Jetra - bolj obč. na hormonske spr. (inzulin/glukagon) - regulirajo za celo telo

- ostala tkiva - manj občutljiva na AMP/ATP

Opiši regulacijo PFK1 s PFK2 in F2,6BP

F6P gre do PFK2 = nastane F-2,6-BP - on spodbuja PFK1 da nadaljuje z glikolizo

če gre F-2,6-BP do fruktoze2,6bisfosfataze ga pretvori nazaj v F6P

GLUKAGON

- ko je malo glukoze

- noče glilkolize

- fosforilira oba encima - PFK2 se inhibira, F2,6BP se aktivira

INZULIN

- ko je veliko glukoze

- hoče glikolizo

- defosforilira oba encima - PFK2 se aktivira, F2,6BP se inhibira

Kateri encim izvaja retroaldolno kondenzacijo in kaj nastane s to reakcijo

Aldolaza. Iz f1,6bp dobimo dihidroksi aceton fosfat in GA3P

Kaj stori trioza fosfat izomeraza in zakaj je ta reakcija pomembna za nadaljevanje glikolize

pretvori dihidroksi aceton fosfat v GA3P

Kaj naredi enolaza

odstrani H2O iz 2 fosfoglicerata - dobimo fosfoenolpiruvat - ima energetsko bogato fosfo-estrsko vez - pri naslednji stopnji se ona cepi in se sprosti E ki se uporabi za nastanek ATP

Kakšna je celotna prosta energija (ΔGo') glikolize in kaj to pomeni za njeno reverzibilnost

celotna prosta energija je negativna = je eksergonska in ireverzibilna

ΔGo' = - 22 kcal/mol

Kaj je laktatna dehidrogenaza (LDH), kako je sestavljena in katere so njene različne oblike (izoencimi)

- encim, ima vlogo pri razgradnji piruvata pri anaerobni glikolizi - nastane mlečna k. oz. laktat

SESTAVA

- tetramer - štiri podenote

- podenote M - muscle

- podenote H - heart

- 5 različnih

- skeletne mišice: M4 - piruvat v laktat

- srce: H4 - laktat v piruvat (piruvat se uporabi kot gorivo)

Primerjaj energetsko učinkovitost aerobne in anaerobne glikolize glede na nastali ATP in potrebo po glukozi

AEROBNA

- 30-32 ATP iz 1 glukoze

- 2 glavna shuttle sistema

- glicerol3fosfatni transport - 1,5 ATP na 1 NADH (3 ATP iz 2 NADH)

- malat-aspartatni transport - 2,5 ATP na 1 NADH (5 ATP iz 2 NADH)

- 25 ATP v mitohondriju (8x NADH, 2x FADH2, 2 GTP)

- 6 NADH iz KC in 2 iz pretvorbe piruvata v acetil-CoA

- 94% izoristek

ANAEROBNA

- 2 ATP

- 15x več glukoze za isto količino ATP

Katera tkiva so odvisna od anaerobne glikolize in zakaj?

- eritrociti (brez mt)

- oči (malo mt in kapilar)

- sredica ledvic (ni kisika)

- hitra bela m. vlakna

- v teh nastaja laktat

- nimajo mitohondrijev

- malo kapilar

- veliko glikolitičnih encimov

- malo potrebe po ATP

Kje se laktat uporablja kot gorivo

- skeletne mišice v mirovanju

- nastane ko so obremenjene in se porabi v mirujočih

- srce

- v srcu je lakatna dehidrogenaza tipa H4 - laktat se pretvori v piruvat

Kje se iz laktata lahko ponovno sintetizira glukoza

glukoneogeneza v jetrih

Opiši korijev cikel

- glukoza iz krvi v sarkoplazmo mišične c.

- glikoliza = 2 piruvata

PRISOTEN KISIK

- piruvat v mitohondrij

- pretvori se v acetil-CoA - v KC

BREZ KISIKA (dejanski korijev cikel)

- piruvat v laktat

- laktat v kri in nato v jetra

- laktat v piruvat - piruvat v glukozo (glukoneogeneza - porabi se 6 ATP) - glukoza v kri

V katere anabolne poti lahko vstopajo intermediati glikolize v jetrih

- sinteza MK oz. maščob

- sinteza AK

- sinteza nukleotidov

- sinteza glikogena

- sinteza glukoze - glukoneogeneza

G6P

- sinteza nukleotidov preko pentoza-fosfatne poti

- glicerol-P za sintezo trigliceridov

1,3-bisfosfoglicerat

- nastanek 2,3 bisfosfoglicerata (regulacija Hb)

3 fosfoglicerat

- sinteza serina

piruvat

- alanin, acetil-CoA

Acetil-CoA

- sinteza MK

- sinteza ketonskih teles

- gre v KC - glutamat ali druge AK preko alfa-ketoglutarata

Kateri metabolit je boljši indikator porabe ATP kot ATP sam in zakaj

- manjša konc. AMP

Kako glukoza 6-P inhibira heksokinazo in zakaj ne inhibira glukokinaze v jetrih? Kakšne so posledice za skladiščenje energije

G6P inhibira heksokinazo, ko je dovolj ATP

glukokinaze v jetrih pa ne inhibira, tudi ko je dovolj ATP, zato da se lahko skaldiščimo energijo v glikogenu in maščobah

Kateri so izoencimi piruvatne kinaze in kje se nahajajo

M1 podenota - srce, mišice, možgani - ne regulira glikolize

M2 - v ostalih tkivih

L - jetra

R - eritrociti

Opiši regulacijo piruvat kinaze

INHIBICIJA

Alosterični

- ATP

- dolgoverižni maščobni CoA

- acetil-CoA

Hormonski

- glukagon (fosforilira ga)

SPODBUJA

- inzulin (defosforilira)

- fruktoza 1,6 bisfosfat (pove mu, da jih prihaja veliko in naj se pripravi na njih)

Kako hipoksija in razmerje NADH/NAD+ vplivata na piruvat dehidrogenazo in posledično na glikolizo

- hipoksija (premalo kisika) = povečano razmerje NADH/NAD+

- to inhibira piruvat kinazo

- posledično se piruvat preusmeri v anaerobno pot = nastane laktat

- hipoksija = več AMP - aktivira FFK1 = pospeši glikolizo

- kopiči se laktat = laktična acidoza

Kaj je laktična acidoza in kaj je njen glavni vzrok

- posledica povečanega razmerja NADH/NAD+

- prepreči se oksidacija piruvata - piruvat mora v anaerobno pot = nastane laktat = pH pod 7,2, konc. laktata 5mM = laktična acidoza

Lahko tudi zaradi:

- hipoksije

- veliko alhokola

- zastupitev z monoksidom ali cianidom

- poškodbe KC

- pomanjkanje tiamina

Opiši regulacijo heksokinaze in glukokinaze

Alosterična

- snov se veže na aktivno mesto in ga konformacijsko spremeni - se aktivira ali pa inhibira

Hormonska

- fosforilacija, defosforilacija

Heksokinaza

SPODBUJA

- glukoza

- inzulin

INHIBIRA

- G6P

- glukagon

Glukokinaza

SPODBUJA

- glukoza

- inzulin

INHIBIRA

- F6P

- glukagon