Glikoliz - WordPress.com

GLİKOLİZ
Prof.Dr.İzzetHamdiÖğüş
[email protected]
YakınDoğuÜniversitesiTıpFakültesi
BiyokimyaAnabilimDalı,LeEoşa,KKTC
Glikoliz
•  Glikoliz, Yunanca glykys (tatlı, şeker) ve lysis
(bölünme, parçalanma) ve sözcüklerinden
kaynağınıalır.
•  Bir molekül glukoz ardışık 10 enzimaNk tepkime
sonundaüçkarbonluikiadetpiruvatadönüşür.
•  Glikolizin ardışık tepkimleri sonunda elde edilen
serbestenerjiATPveNADPHşeklindesaklanır.
•  BuolaydaO2harcanmaz.
•  Glikoliz birçok memeli dokusunun (eritrositler,
böbrek medüllası, beyin ve sperm) tek metabolik
enerjikaynağıdır.
Glikoliz-Tarihçe
1860 
Pasteur
FermentasyonàVitalisJkgörüş
1828 
Wöhler
Laboratuvardaüresentezi
1897 
1905 
Hans&EduardBuchner
Sukrozunparçalanması
(VitalisJkgörüşünyıkılması)
(EduardBuchnerà1907NobelKimyaödülü)
ArthurHarden&WilliamYoung
GlukozàHeksozdifosfat
Zimaz (Diyalizeedilemez,ısıVncaakJvite(-)
Kozimaz(Diyalizeedilebilir,ısıVncaakJvite(+)
1940  Glikolizbütünbasamaklarıylatanımlandı
Embden–MeyerhofMetabolikYolu GLİKOLİZİNÖZELLİKLERİ
• 
• 
• 
• 
• 
BütünglikoliNkenzimlersitoplazmadadır.
Glikoliz,enerjikaynağıolanevrenselmetabolikbir
yoldur.
Glukozvepiruvatdışındakibütünarabileşiklerfosforile
durumdadır.
Fosfatgrupları,pH=7.4’teiyonizeve(-)yüklüdür.
•  Arabileşiklerdışarıkaçamaz
•  ADP’denATPoluşmasıiçinkullanılır.
•  EnzimleriçinbirerkimlikkarXgörevinigörürler,
Substratlardahaiyitanınırlar.
HemenbütünenzimleriçinMg++iyonugereklidir.(Bazı
canlılardabazıenzimlerdeMn++).
Mg++ - ATP Kompleksi
Mg++
GLİKOLİZİNÖZELLİKLERİ
Glikoliz10tepkimedenoluşur.Butepkimeleri
ikigruptatoplayabiliriz.
A) AkJvasyonbölümü
•  İlk(5)tepkimedeATPenerjisiharcanarak
moleküllerakNveedilir.Buaşamadaenerji
eldeedilmez.
•  Bubölümdekiikitepkimetersinmezdir.
B)Fosforilasyonbölümü
•  Dahasonraki(5)tepkimedeATPsentezi
içinkullanılır.
•  Bubölümdekisontepkimetersinmezdir.
Fosforilasyon
Glukoz
ATPà
2x
Piàà
1 ADPà
Glukoz-6-fosfat
2x
ATPà
4
5
7
ATPàà
3-fosfogliserat
3 ADPà
Fruktoz-1,6-difosfat
Dihidroksiaseton
fosfat
2x
6
1,3-difosfogliserat
ADPà à
2
Fruktoz-6-fosfat
Gliseraldehit-3-fosfat
8
2x
2-fosfogliserat
9
Gliseraldehit-3fosfat
AkNvasyon
2x
2x
ADPà à
PEP
10
Piruvat
ATPà à
#1
Glikolizdeilkenzim:HEKZOKİNAZ
Tersinmezbirtepkimedir.
hekzokinaz
Glukoz
ΔGo’=-16.7kJ/mol
Glukoz-6-fosfat
İlkbasamakta,ATPfosforilgrubuvericisiolarak
kullanılırveglukozakNveedilir.
GlikolizinDüzenlenmesi:HEKZOKİNAZveGLUKOKİNAZ
Hekzokinaz(HK)
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Glukozunglikolizegirmesinikatalizeeder.
Dört izozimi vardır (HK I-IV) ve kas dokusunda ilk üç
izozimbulunur(HKI–III).
Kashekzokinazı(HK-II)glukozayüksekaffinitegösterirve
Kmdeğeri0.1mM’dır.
Kashekzokinazları(HKIveII)G-6-Ptaragndanallosterik
olarakinhibeedilirler.
KCvekasdokularındakifarklıhekzokinazlarbuorganların
farklı rollerini yansıXr. Kas dokusu enerji üreNmi için
glukozkullanırkenKCkanglukozhomeostazıiçinçalışır.
Karaciğerdeki baskın hekzokinaz izozimi Np IV’tür. HK-4
glukokinazolarakdaadlandırılır.
GlikolizinDüzenlenmesi:HEKZOKİNAZveGLUKOKİNAZ
•  HekzokinazIV
• 
HekzokinazI
BağılenzimakJvitesi
• 
(Glukokinaz)10mM
glukozderişimindeyarı
doymuşdurumdadır.
GlukokinazG-6-P
taragndaninhibe
edilmezkendiğer
izozimler(HK1-3)bu
molekültaragndan
inhibeedilirler.
Glukokinazhücre
çekirdeğindeyerleşik
birdüzenleyici
proteinintersinir
olarakbağlanmasıyla
inhibeedilir.
HekzokinazIV
(glukokinaz)
Glukozderişimi(mM)
Glukozderişimi(mM)
GKAKTİVİTESİGLUKOZVEF-6-PİLEDENETLENİR
•  Glukokinazınçekirdekte
regülatörproteinGKRP’ye
bağlanmasıileenzimakNvitesitamameninhibeolur.
•  Kanglukozdüzeyindeki
arXş,enziminçekirdekten
sitoplazmayaçıkmasınıve
akNvitesininartmasını
sağlar.
•  EğerF-6-Pdüzeyiyüksekse,
enziminsitoplazmadan
nükleusataşınmasınıuyarır.
#1
HekzokinazveGlukokinaz
Km
Substrat
özgüllüğü
G-6-Pile
inhibisyon
Hekzokinaz
Glukokinaz
10-4M
10-2M
•  Glukoz
•  Mannoz
•  Glukoz
•  2-deoksiglukoz
•  Glukozamin
+
-
#2
deBruyn-vanEckensteindönüşümü
O=C-H
|
H-C-OH
|
OH-C-H
|
Glukoz
OH-C-H
||
H-C-OH
|
OH-C-H
|
enediol
OH-CH2
|
C=O
|
H-C-H
|
Fruktoz
O=C-H
|
OH-C-H
|
OH-C-H
|
Mannoz
#2
İkincitepkimebirizomerazilebaşarılır.
Aldozfosfatketozfosfataçevrilir.
Sorumluenzim:
FOSFOHEKSOZİZOMERAZ
ΔGo’=+1.7kJ/mol
Fosfoheksoz
izomeraz
Glukoz-6-fosfat
Fruktoz-6-fosfat
#3
FOSFOFRUKTOKİNAZ-I(PFK-I)
Tersinmezbirtepkimedir.
Glikolizinenönemlikontrolbasamağıdır.
Fosfofruktokinaz
(PFK-I)
Mg2+
ATP
ADP
Fruktoz-6-fosfat ΔG ’=-14.2kJ/mol
o
Fruktoz-1,6difosfat
GlikolizinAllosterikDüzenlenmesi:PFK-I
Fosfofruktokinaz-I (PFK-1) : Dört altbirimden oluşur ve her
altbirimin kendi akNf merkezi, akNvatör ve inhibitörler için
düzenleyicibağlanmabölgelerivardır.
İnakNf
(dimer)
F-2,6-difosfat
ADP
AMP
AkNf
+
(tetramer)
ATP
Sitrat
UZYA
AseJl-CoA
£ATP
F-6-P
% Vm
% Vm
¤ATP
F-6-P
#3
FOSFOFRUKTOKİNAZ–KineJközellikleri
F-2,6-DP
% Vm
% Vm
¤ATP
£ATP
F-6-P
F-2,6-DP
% Vm
F-6-P
AMP
AMP+ Sitrat
- AMP
F-6-P
ALDOLAZ
#4
•  Aldolkırılmasıtepkimesinikatalizeeder.
•  Fruktoz-1,6-difosfat aldolaz tepkimesi ile 3 karbonlu bir
aldozfosfatve3karbonlubirketozfosfatverir
Adolaz
F-1,6-DP
ΔGo’=+23.9kJ/mol
DHAP
GA3P
#4
ALDOLAZTEPKİMESİ-Mekanizma
H2O
N
E
Schiffbazı
H2N
E
N
H2O
E
FOSFOTRİOZİZOMERAZ
#5
•  Enediolaracılıdönüşümükatalizeeder.
•  Dihidroksiasetonfosfa.an(DHAP)gliseraldehit-3fosfat(GA3P)oluşur.
DHAP
Enediol
GA3P
ΔGo’=+7.6kJ/mol
Böylece,glikolizinilkyarısında,(1)molglukozdan(2)
molGA3Poluşur.
Fosforilasyon
Glukoz
ATPà
2x
Piàà
1 ADPà
Glukoz-6-fosfat
2x
ATPà
2x
8
2x
2-fosfogliserat
4
Dihidroksiasetonfosfat
9
Gliseraldehit
2x
-3-fosfat
5
AkNvasyon
7 ATPàà
3-fosfogliserat
3 ADPà
Fruktoz-1,6-difosfat
6
1,3-difosfogliserat
ADPà à
2
Fruktoz-6-fosfat
Gliseraldehit-3-fosfat
2x
PEP
ADPà à
10 ATPà à
Piruvat
#6
GLİSERALDEHİT-3-FOSFATDEHİDROGENAZ
Pi,NAD+
NADH+H+
≈
Mg2+
GA3P
ΔGo’=+6.3kJ/mol
1,3-DPGA
(3-fosfogliseroilfosfat)
GA3PDehidrogenaztepkimesibirçokyöndenönemlidir:
1.  Enziminhibisyonmekanizmasıanlaşılanilkenzimdir.
2.  Tepkimeinorganikfosfatdoğrudankullanılır.Dahasonraki
aşamadaATPsentezindekullanılacakXr.
3.  Substra.an,NADkullanarakelektronlarıalantektepkimedir.
4.  Tepkimedeyüksekenerjilibirbileşikortayaçıkar
(1,3-difosfogliseratyada3-fosfogliseroilfosfat).
GA3PDTEPKİMESİ-Mekanizma
#6
NAD+
GA3P
NAD+
e-
S
NADH
E
S
E
SH
E
NAD+
S
NAD+
1,3-DPG
Pi
E
NADH+H+
#6
A)
GA3PDehidrogenaz-İnhibitörler
-SH +Hg+
Civa
-S-Hg +H+
-COO-
-SH + ClHg-
-
-COO- +Cl
-S-Hg-
B)
Para-kloromerküribenzoat(PCMB)
C)
-S- CH2CONH2 +H++l-
-SH + ICH2CONH2
İyodoasetamid İyodoasetatda–SHgrubunasaldıranbirorganikcivabileşiğidir.
Arsenat
H2AsO3- NADH+H+
D)
GA3PD
NAD+
GA3P
O-AsO3H-
≈
H2AsO3-
Hidroliz
3-Fosfogliseroilarsenat
3-PGA
#7
FOSFOGLİSERATKİNAZ
ATP
ADP
≈
Mg2+
ΔGo’=-18.8kJ/mol
1,3-DPGA
(3-fosfogliseroilfosfat)
3-PGA
Substratdüzeyindefosforilasyon
#8
FOSFOGLİSEROMUTAZ-TepkimeMekanizması
2-PGA
3-PGA
E
E
E
O
OH
O
P
P
P
P
P
P
3-PGA
2,3-DPGA
2-PGA
•  2,3-Bisfosfogliserat(2,3-BPG)enziminfosforilasyonuiçingereklidir.
•  2,3-BPGhücrelerdekataliNkmiktarlardabulunur.
•  Eritrositlerdeyüksekderişimdebulunur,çünküakciğerlerdendokularak
oksijentaşınmasındaönemlibirroloynarlar.
#9
ENOLAZ
Dehidrasyon
F-
Mg2+
2-PGA
H2O
ΔGo’=+1.7kJ/mol
PEP
#10
PİRUVATKİNAZ
ADP
ATP
Mg2+
PEP ΔGo’=-31.4kJ/mol enol-Piruvat
Substratdüzeyindefosforilasyon
1. Glikolizinsonbasamağı
2. Substratdüzeyindefosforilasyon
3. Tersinmezliğienfazlaolantepkime
keto-Piruvat
PİRUVATKİNAZINALLOSTERİKKONTROLU
#10
İnakNf
(dimer)
+
F-1,6-difosfat
AMP
AkNf
(tetramer)
ATP
Alanin
İzozim
Doku
KineJk
M1
Kas,Beyin,Kalp
MichaelisMenten
-
+
-
M2(K) Böbrek,KC(%50)
Kısmen
sigmoid
+
+
-+
Sigmoid
+
+
+
L
KC(%50),
Alyuvar
FDPile
ATPile
akJvasyon inhibisyon
Hormonal
kontrol
(fosforilasyon)
GLİKOLİZDETEPKİMEMODELLERİ
1.  Fosforilgrubuaktarımı
Hekzokinaz
Fosfofruktokinaz(PFK)
2.  Fosforilgrubukaydırma
Fosfoglukomutaz
3.  İzomerizasyon
Fosfoheksozizomeraz
Fosfotriozizomeraz
4.  Dehidrasyon
Enolaz
5.  Aldolkırılması
Aldolaz
6.  Oksidasyon
Gliseraldehit-3-fosfatdehidrogenaz
GLİKOLİZDEENERJİBİLANÇOSU
Tepkime
1 Hekzokinaz
2 Fosfoheksozizomeraz
3 Fosfofruktokinaz(PFK)
4 Aldolaz
5 Fosfotriozizomeraz
6 Gliseraldehit-3-fosfatdehidrogenaz
7 Fosfogliseratkinaz
8 Fosfoglukomutaz
9 Enolaz
10 Piruvatkinaz
NetSonuç
Harcanan Eldeedilen
1ATP
-
-
-
1ATP
-
-
-
-
-
2Pi,2NAD+ 2NADH
2ADP
2ATP
-
-
-
-
2ADP
2ATP
2ADP,2Pi
2ATP
2NAD+
2NADH
PİRUVATINDÖNÜŞÜMYOLLARI
GA3PDehidrogenaztepkimesindeoluşanNADH’ın
oksideolabilmesiiçincanlılardaçeşitliyollarkullanılır.
A)  Anaerobikkoşullarda
1.LakNkasitoluşumu
LDH
Piruvat+NADH+H+
Laktat+NAD+
↔
2. Etanololuşumu
Piruvatdekarboksilaz
Piruvat
Asetaldehit+CO2
→
Alkoldehidrogenaz
Asetaldehit+NADH+H+
Etanol+NAD+
↔
B) Aerobikkoşullarda
NADHüzerindekielektronlar,gliserofosfatyadamalataspartatmekikleriaracılığıylamitokondriyeaktarılırve
NAD+yenidenkazanılır.