C5720 Biochemie
20_Glykolýza a následný metabolizmus
11/5/2018
1
Petr Zbořil

Obsah
•Anaerobní glykolýza, její jednotlivé kroky, energetická bilance. Substrátová fosforylace.
•Alkoholické kvašení. Technologický význam, nové perspektivy.
•Glukoneogeneze, syntéza PEP. Coriho cyklus.
•Oxidační dekarboxylace pyruvátu.
11/5/2018
Petr Zbořil
2

1. etapa, fosforylace hexos
11/5/2018
Petr Zbořil
3
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Bilance – 2ATP/glukosa

1. etapa, izomerace hexos
11/5/2018
Petr Zbořil
4
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•G-6-P izomerasa

1. etapa, fosforylace F-6-P
11/5/2018
Footer Text
5

2. etapa, tvorba trios
11/5/2018
Petr Zbořil
6
96:4

2. etapa, tvorba ATP
11/5/2018
Footer Text
7

Dehydrogenace GAP a substrátová fosforylace
11/5/2018
Petr Zbořil
8
•
•
•
•
•
•Tvorba thiohemiacetalu
•Tvorba nefosforylovaného makroergického intermediátu – thioester
•Tvorba fosforylovaného makroergického intermediátu – směsný anhydrid
•Tvorba ATP
•

Struktura GAPDH
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•a
11/5/2018
Footer Text
9

Substrátová fosforylace
11/5/2018
Petr Zbořil
10

Substrátová fosforylace
•
•
•
•
•Tvorba acylfosfátu - katalýza
•
•
•
•Tvorba ATP
11/5/2018
Petr Zbořil
11

Závěrečné přeměny
•
•
•
•
•
•
•Bilance 2. etapy - + 4 ATP/glukosa
•
•Celkově + 2 ATP/glukosa
11/5/2018
Petr Zbořil
12

Sumární schema glykolýzy
11/5/2018
Petr Zbořil
13

Anaerobní glykolýza
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Problém reoxidace NADH
11/5/2018
Footer Text
14

Přeměny pyruvátu
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•ATP/Glc    2                      2    38
•Aerobní a anaerobní podmínky
•
11/5/2018
Footer Text
15

Charakteristika glykolýzy
•Malý energetický výtěžek
o2 ATP/glukosu
oaerobně dalších 36
•Probíhá za aerobních i anaerobních podmínek
oFermentativní metabolismus – hromadění koncového produktu
oAerobně – katabolismus koncového produktu
oTypické pro různé buňky – mikroorganizmy i v rámci mnohobuněčných
•Bakterie mléčného kvašení
•Alkoholové kvašení – kvasinky
•Svaly (typy) – játra – erytrocyty – nervová tkáň
•Jednoduchá, rychlá
oNěkolik anaerobních kroků
oAerobně komplikovaný systém včetně transportu kyslíku
•Vícečetná regulace
oZpětná vazba – hormonální
11/5/2018
Footer Text
16

Regulace zpětnou vazbou
•Pasteurů efekt
oSnížení rychlosti kvašení provzdušněním
o100násobná změna rychlosti
•Inhibice fosfofruktokinasy ATP
oAlosterie
•
11/5/2018
Footer Text
17

Fosfofruktokinasa
•Homotetramer (čtyři identické podjednotky)
•Enzym je allostericky regulován
•Inhibuje vysoká koncentrace ATP
oATP je substrát i inhibitor
oRozlišení afinitou různých vazných míst
oATP jako inhibitor se váže do specifického regulačního místa mimo aktivní místo
•Aktivuje AMP
oVzniká myokinasovou rekcí za nedostatku energie
o2 ADP  =  ATP  +  AMP
•Inhibována H+
oBrzdí tvorbu laktátu, předchází acidose
•
11/5/2018
Footer Text
18

Fosfofruktokinasa
11/5/2018
Footer Text
19

Kinetika fosfofruktokinasy
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Vliv ATP na fosfofruktokinasu, allosterický enzym
11/5/2018
Footer Text
20

Syntéza glukozy
•Resyntéza glukosy - význam
oNahromadění koncového metabolitu
oKyslíkový dluh
•Oxidace laktátu – ca 30%
•Zpětná syntéza glukosy – ca 70%
•Glukoneogenesa - význam
oSyntéza z necukerných
ometabolitů
oAminokyseliny, glycerol
•
•
•
•
•Cori cyklus
•Kooperace tkání
oZjednodušeně
oÚčast hormonů a dalších tkání
11/5/2018
Footer Text
21

Kinetická regulace fosforylace glukosy
•
•Srovnání hexokinasy a glukokinasy
oRozdílná funkce stejné reakce – kineticky a inhibičně regulována
•
•
•
•
•
•
•
11/5/2018
Footer Text
22
inhibována Glc-6-P
katabolismus, ale i glykogen
inhibována Fru-6-P
aktivována Fru-1-P
anabolismus - glykogen

Hormonální regulace
•Schema toku glukosy
oOvlivnění inzulinem a glukagonem
•
•
•
•
•
•
•
•
11/5/2018
Footer Text
23

Resyntéza
 glukosy
•
•
•Laktát – pyruvát
•Aktivace pyruvátu
oVznik oxalacetátu
•Tvorba fosfoenolpyruvátu
•Obrácený sled reakcí
•Ztráta ATP – fosfatasy
•
11/5/2018
Footer Text
24

Laktát – pyruvát
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Isoenzymy LDH
11/5/2018
Footer Text
25

Aktivace pyruvátu, tvorba PEP
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Ireverzibilní pyruvátkinasa
•Karboxylace pyruvátu
•Vznik PEP: 1 – pyruvátkarboxylasa, 2-PEPkarboxykinasa
•
11/5/2018
Footer Text
26

Syntéza glukosy
11/5/2018
Footer Text
27

Aerobní odbourání pyruvátu (laktátu)
•
•
•Kumulovaný laktát – LDH – pyruvát
•Oxidační dekarboxylace pyruvátu
•Multienzymový komplex
o60 podjednotek
oSpolupráce 5 kofaktorů
•Efektivita procesu
oProstá dekarboxylace – disipace energie
•
11/5/2018
Footer Text
28

Oxidační dekarboxylace pyruvátu
•Schema pochodu
oProdukt aktivní acetát
oKřižovatka metabolismu
oJinde i acetyl~P
•
•Probíhá i s jinými
•a-oxokyselinami
•(jiný enzymový komplex)
oPrudukty aktivní acyly
•
•
11/5/2018
Footer Text
29

Oxidační dekarboxylace pyruvátu
•Schéma PDH
•
11/5/2018
Footer Text
30
M:\=01-VÝUKA\MATERIÁLproTexty\!01=BcZakladTřídění\=Sacharidy\800px-PDH_schema.png