die glycolyse (glucose katabolismus) - université de ... · u. albrecht bc1 die glycolyse (glucose...
TRANSCRIPT
![Page 1: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/1.jpg)
U. Albrecht BC1
Die Glycolyse (Glucose Katabolismus)
1. Übersicht über die Glykolyse
2. Reaktionschritte der Glykolyse
3. Gärung: Der anaerobe Weg des Pyruvats
4. Kontrolle der Glykolyse
5. Stoffwechsel von anderen Hexosen
6. Der Pentosephosphatweg
![Page 2: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/2.jpg)
U. Albrecht BC1
Gesamtübersicht Abbauweg von Glukose.
Glykolyse (glykos = süss, lyse = auflösen)
Glucose -> 2 Pyruvat
Alternativweg für Glucoseabbau =>Pentosephosphatweg
![Page 3: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/3.jpg)
U. Albrecht BC11. Übersicht Glykolyse
Oxidationsmittel NAD++ 2 NADH -> 2ATP
NAD+ muss regeneiert werden
-2 ATPStufe I (Investition von Energie)
Stufe II (Gewinnung von Energie)+ 4 ATP
Phosphorylgruppenübertragungsreaktionen
![Page 4: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/4.jpg)
U. Albrecht BC1
A. Hexokinase: Verbrauch des ersten ATP
Kinase = Enzym das Phosphorylgruppenauf Metaboliten überträgt. Name des Meta-boliten wird vorangestellt -> Hexokinase fürHexosen, Glucokinase in Leber um Blut-glucosespiegel aufrecht zu halten.Magnesium essentiell !!!
Mg2+ schirmt neg. Ladungen ab -> γ-Phosphoratom wird zugänglich für nucleophilen Angriff.
Glucose induziert Konformationsänderung der Hexokinase
2 Kieferbewegung ->ATP nähe C6 und Wasser weg -> keineHydrolyse von ATP= substratinduzierteKonformations-änderungvrgl. Adenylat-Kinase
2. Die Reaktionschritte der Glykolyse
![Page 5: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/5.jpg)
U. Albrecht BC1
Schritt 1: Substrat bindetSchritt 2: Säure (ε-Aminogruppe von Lys)Schritt 3: Base (Carboxylatgruppe v. Glu) abstrahiert ProtonSchritt 4: H+ an C1 => ProtonenübertragungSchritt 5: Ringschluss
B. Glucosephosphat-Isomerase
PGI = Phosphoglucose-IsomeraseAldose wird zu KetoseRingöffnung und RingschlussSäure-Base katalysiert durch dasEnzym
![Page 6: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/6.jpg)
U. Albrecht BC1
Bisphosphat und nicht diphosphat, daPhosphatgruppen getrennt.
Ähnlich der Hexokinase Reaktion (Mg2+).
PFK zentral in Glykolyse, da geschwindigkeits-Bestimmender Schritt.
AMP erhöht AktivitätATP, Citrat allosterische Hemmer (siehe später).
C. Phosphofructokinase: Verbrauch des zweiten ATP
![Page 7: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/7.jpg)
U. Albrecht BC1
Mechanismus der basenkatalysierten Aldolspaltung
Enolat-Zwischenprodukt entsteht ->Resonanzstabilisiert.G6P->F6P Isomerisierung da nurF6P gleiche in sich umwandelbare C3Einheiten liefert die gleich abgebaut Werden können.2 Klassen von Aldolasen
D. Aldolase
Spaltung von FBP (1xC6) in 2 C3 EinheitenNummerierung der C Atome ändert
= Aldolspaltung
![Page 8: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/8.jpg)
U. Albrecht BC1
Klasse I Aldolasen in Tieren und Pflanzen
Schritt 1: SubstratbindungSchritt 2: Reaktion der Carbonylgruppe mit ε-Aminogruppe
Bildung einer Schiffschen Base.
Schritt 3: Spaltung der C3-C4 Bindung Bildung von Enamin
Schritt 4: Protonierung des Enamins zu Iminiumkation
Schritt 5: Hydrolyse, freies Enzym regeneriert
Klasse II Aldolasen
In Pilzen, Algen und BakterienKeine Schiffsche Base sondern sondern zweiwertiges KationPolarisiert Carbonylsauerstoff -> Stabilisierung des Enolats
Klasse I Aldolasen
![Page 9: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/9.jpg)
U. Albrecht BC1E. Triosephosphat-Isomerase (TIM)
Säure Base
Aldose Ketose
Isomerisierung wie bei G6P->F6PAldose->Ketose
Übergangszustand bindet besser anEnzym als Substrat
(Analoge zu Endiol, wie 2-PhosphoglykolatBinden besser an Enzym als Substrate)
![Page 10: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/10.jpg)
U. Albrecht BC1
α/β Fass. 8 β Faltblätter und 8 α Helices
Stereoelektrische Kontrolle durch Flexible Schleife -> effektiveUmsetzung des Substrates daÜbergangszustand stabilisiert wird.
Geschwindigkeit der Assoziation vonEnzym und Substrat diffusionskon-trolliert -> Bildung des Produkts sorasch wie Aufeinandertreffen vonEnzym und Substrat -> GAP und DHAP immer im Gleichgewicht
GAP weiter Umgesetzt -> Fliessgleich-gewicht -> DHAP wird in GAP um-Gewandelt -> beide Produkte werden Im Stoffwechsel umgesetzt.
Hefe TIM im Komplex mit 2-Phosphoglykolat
GluHis
Lys
2-Phosphogkykolat
flexibleSchleife
![Page 11: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/11.jpg)
U. Albrecht BC1
Übersicht 1. Stufe der Glykolyse
![Page 12: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/12.jpg)
F. Glycerinaldehyd-3-phosphat-dehydrogenase: Bildung des ersten energiereichenZwischenprodukts
U. Albrecht BC1
![Page 13: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/13.jpg)
U. Albrecht BC1
Cys-SulfhydrylgruppeimAktiven Zentrum
Direkte Hydridüber-tragung
Acyl-Enzym Zwischen-produkt
Mechanistische Untersuchungen
![Page 14: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/14.jpg)
U. Albrecht BC1
Schritt 1: GAP bindet an Enzym
Schritt 2: Sulfhydrylgruppe greift Aldehydgruppe an und es entsteht ein Thiohalbacetal
Schritt 3: Übertragung von Hydridionauf NAD+ -> Hemiacetal wirdzu Ester oxidiert. Thioesterhohe freie Enthalpie bei Hydrolyse -> Energie der Aldehydoxidation gespeichertin Form von NADH und Thio-ester.
Schritt 4: NAD+ verdrängt NADH
Schritt 5: Pi greift Thioester an ->Enzym wird regeneriert und1,3 BPG entsteht.
Enzymmechanismus der GAPDH
![Page 15: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/15.jpg)
U. Albrecht BC1
-> und PGK
G. Phosphoglycerat-Kinase: Produktion des ersten ATP
Phosphoglycerat-Kinase PGK) 2 lappig ähnlich wie Hexokinasezusamenklappen -> wasserfreie Umgebung. HexokinaseVerschiedene Aminosäuresequenzen.
3PG
![Page 16: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/16.jpg)
U. Albrecht BC1
GAP + Pi + NAD+ ----> 1,3 BPG + NADH ∆G°‘ = +6.7 kJ/mol
1,3 BPG + ADP ----> 3PG + ATP ∆G°‘ = -18.8 kJ/mol_________________________________________________________________
GAP + Pi + NAD+ + ADP ----> 3PG + NADH + ATP ∆G°‘ = -12.1 kJ/mol
Substratkettenphosphorylierung -> ATP Synthese ohne Sauerstoffbeteiligung
Das NADH und O2 liefert durch die oxidative Phosphorylierung zusätzlich ATP
Verknüpfung der GAPDH- mit der PGK-Reaktion
![Page 17: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/17.jpg)
U. Albrecht BC1
Mutasen katalysieren intramolekulare Übertragungen einer funktionellen Gruppe von einerPosition auf eine andere. Ist nicht direkt sondern über Phospho-His-RestEnergetisch neutrale Reaktion.
H. Phosphoglycerate-Mutase (PGM)
![Page 18: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/18.jpg)
U. Albrecht BC1
Schritt 1: 3PG bindet an EnzymHis ist phosphoryliert
Schritt 2: Phosphorylgruppe wirdübertragen
Schritt 3&4: Komplex zerfällt
Postulierter Reaktionsmechanismus der Phosphoglycerat-Mutase
![Page 19: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/19.jpg)
U. Albrecht BC1
Dehydratisierung
Mg2+ für Substratbindung an Enolase nötig. Fluorid ion (F-) blockiert Enolase und damit die Glykolyse.
2PG und 3PG reichern sich an.
I. Enolase: Bildung des zweiten energiereichen Zwischenprodukts
![Page 20: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/20.jpg)
U. Albrecht BC1
Schritt 1: Phosphorylsauerstoff des ADP greift PEP-Phosphorylatom an -> ATP wird gebildet.
Schritt 2: Tautomerisierung zu Pyruvate.
J. Pyruvat-Kinase: Produktion des zweiten ATP
![Page 21: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/21.jpg)
U. Albrecht BC1
Als 2 Stufenprozess betrachtet -> Tautomerisierung setzt mehr Energie frei als Phosphorylgruppen-Übertragung -> Tautomerisierung treibt Reaktion.
![Page 22: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/22.jpg)
U. Albrecht BC1Zusammenfassung von Stufe II der Glykolyse
In Stufe 1 2 ATP investiert
4 ATP werden in Stufe 2 gewonnen (2x2 aus 2 GAP)2 NADH gewonnen -> oxidative Phosphorylierung.2 Pyruvat -> Citrat Zykuls (aerobe Bedingungen)
![Page 23: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/23.jpg)
U. Albrecht BC13. Gärung: Der anaerobe Weg des Pyruvats
HefeAlkoholische Gärung
MuskelMilchsäuregärung
Aerobe Bedingungen Anaerobe Bedingungen
![Page 24: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/24.jpg)
U. Albrecht BC1
His 195 und Arg 171 orientierenPyruvat im aktiven Zentrum
Überschüssiges Lactat -> Um-wandlung in Pyruvat oderTransport aus Muskel zu Leber->Umwandlung von Lactat in Glucose
Muskelkater nicht wegen LactatAnhäufung sondern wegen Säure-produktion der Glykolyse
A. Milchsäuregärung
Im Muskel bei hoher Aktivität und knapperSauerstoffversorgung. LDH vollständigreversible Reaktion -> Gleichgewicht vonPyruvat und Lactat
![Page 25: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/25.jpg)
U. Albrecht BC1
Thiaminpyrophosphat (TPP) essentieller Cofaktor der Pyruvatdecarboxylase (dieses Enzym in Tieren nicht vorhanden).
Reaktion läuft bei der Herstellung von Bier und Wein ab. Auch bei Brot -> CO2 lässtTeig aufgehen.
Kann Carbanion stabilisieren wenn Proton abgegeben wird ->dipolares Carbanion oder Ylid
B. Alkoholische Gärung
![Page 26: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/26.jpg)
U. Albrecht BC1
greift Pyruvat an
2 Bildungons
Carbanion
dehyd
Schritt 1: Ylid C-
Schritt 2: Austritt von COeines Carbani
Schritt 3: Protonierung
Schritt 4: Eliminierung YlidBildung von Acetal
![Page 27: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/27.jpg)
U. Albrecht BC1
Hefe (Yeast) ADH (=YADH) ist ein tetramerJede Untereinheit bindet ein Zink-ion ->
Polarisierung der Carbonylgruppe des Acetaldehyds-> stabilisiert Übergangszustand.
Säugetiere haben ADH in der Leber = LADH
Beseitigt baktereill produzierten Ethanol (Darmflora)Und von aussen eingenommenen Ethanol. ->Reaktion verläuft in umgekehrter Richtung.
LADH ist ein Dimer wobei jedes Monomer 2 ZinkIonen bindet.
Reduktion von Acetaldehyd und Regeneration von NAD+
![Page 28: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/28.jpg)
Energiebilanz der Gärung
Pro Glucose: Gärung liefert 2 Moleküle ATP <-----> oxidative Phosphorylierung 38 ATP
Geschwindigkeit: 100 x 1 x
Hefe unter anaeroben Bedingungen -> verbraucht mehr Glucose für Wachstum (= Pasteur Effekt).
Muskeln: 2 typen von Fasern
Typ I: schnelle Fasern, fast keine Mitochondrien -> wenig oxidative Phosphorylierung ->schnelle anaerobe Glykolyse.
Typ II: langsame Fasern. Viele Mitochondrien. Oxidative Phosphorylierung.
U. Albrecht BC1
![Page 29: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/29.jpg)
U. Albrecht BC14. Kontrolle der Glykolyse
Viele Reaktionen der Glykolyse verlaufen am Gleichgewicht -> Fliessgleichgewicht lässt GlykolyseKontinuierlich laufen. Abrupte Änderung des Energiebedarfes -> Kontrolle3 Reaktionen arbeiten fernab des Gleichgewichtes: Hexokinase,
Phosphofructokinase (siehe slide 6)Pyruvat-Kinase
Negative Änderung der freien Enthalpie -> Kandidatenfür Kontrolle.
Wenn Glycogen statt Glucose im Skelettmuskel ver-Braucht wird -> Hexokinase Reaktion umgangen
Pyruvat-Kinase ist letzter Reaktionschritt in Glycolyse->Nicht geeignet als Kontrollpunkt.
Phospohfructokinase (PFK) geeignetsterKontrollpunkt
PFK = tetramer, R und T KonformationszuständeATP = Substrat und allost. Hemmstoff (hohe [ATP ])AMP, ADP, F2,6P = AktivatorenF6P = Substrat (R)
A. Phospohfructokinase: Kontrolle der Glykolyse im Muskel
Mg++
ATP
F6P
2 Untereinheiten
T
R/T
Inhibitorstelle, Aktivatorstelle
R
![Page 30: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/30.jpg)
U. Albrecht BC1
![Page 31: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/31.jpg)
U. Albrecht BC1
Aktivator
Inhibitor (PGC= 2 Phosphoglykolat = PEP Analog)Ionische Wechselwirkung-/+ F6P gebunden-/- F6P abgestossen ATP wird durch Creatinkinase und Adenylat-Kinase
Gepuffert. D.h. ATP KonzentrationsveränderungenSind relativ gering -> d.h. kann nicht alleine die Aktivität von PFK regulieren.-> AMP und ADP heben Hemmung der PFK durchATP auf da sie bevorzugt an den R-Zustand binden.
Allosterische Änderung der PFK (Bacillus stearothermophilus)
R-Zustand
T-Zustand
![Page 32: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/32.jpg)
U. Albrecht BC1
Änderung des Flusses in der Glykolyse 100 fach. Solche drastischen Steigerungen nur möglich wenn Reaktionennahe an Gleichgewicht. Dies nicht der Fall für PFK -> Zweites Enzym das Rückreaktion katalysiert ->Fructose-1,6-Bisphosphatase (FBPase).
PFK: F6P + ATP --> FBP + ADP -25.9 kJ/molFBPase: FBP + H2O --> F6P + Pi -8.6 kJ/molKombination --> netto 1 ATP verbrauchtGruppe von gegenläufigen Reaktionen = Substratkreislauf oder Substratcyclus
Ruhezustand Muskel, beideEnzyme aktiv -> Fluss gering
Aktiver Muskel -> PFK nimmt zuFBPase ab --> dramatischer Anstiegdes glykolytischen Flusses
Aktivatoren der PFK (AMP, F2.6P)hemmen die FBPase.--> Aktivierung PFK --> InhibierungFBPaseEssentiell für plötzliche hoheglycolytische Flussrate bei hohemEnergiebedarf (Fluchtbereitschaft usw.)
Möglicherweise auch hormonell kontrolliert.Thermogenese (Schilddrüsenhormone).
Chronische Obesitas -> geringerer Stoff-wechselumsatz -> verringerte Thermogenese ->Kälteempfindlich (keine Erhöhung der Schild-drüsenhormone bei Kälte).
B. Substratkreislauf
![Page 33: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/33.jpg)
U. Albrecht BC1
5. Stoffwechsel von anderen Hexosen als Glucose
![Page 34: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/34.jpg)
U. Albrecht BC1A. Fructose
Fructose Brennstoffquelle wenn Früchte oder Saccharose aufgenommen werden. Muskel und Leber verschiedene Repertoire an Enzymen -> Fructose Abbau verschieden.
Kann für Synthese vonTriacylglyceriden gebrauchtWerden.
Zuviel Fructose (Infusion) -> F1Pschneller produziert als abgebaut->ATP Konentration in Leber sinkt ->Glykolyse und Lactatproduktionsteigt -> hohes Lactat im Blut lebensbedrohlich.
Fructoseunverträglichkeit ->Typ-B-Aldolase Mangel -> Individuen entwickeln AbneigungGegenüber süssem.
![Page 35: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/35.jpg)
U. Albrecht BC1B. Galactose
Milchprodukte -> Lactose = Disaccharid aus Glucose und Galactose.
Hexokinase erkennt Galactose nicht -> Epimerisierungschritt
Epimerisierung läuft über UDP-Glucose (siehe später).
![Page 36: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/36.jpg)
U. Albrecht BC1
Galactosämie
Mangel an Galactose-1-phosphat uridyltransferase ->Anhäufing toxischer Nebenprodukte -> Entwicklungs-Störungen, geistige Retardierung.Glalactose hoch im Blut -> in Augenlinse umgewandelt In Galactitol -> grauer StarGalacotsefreie Diät behebt alle Symptome.Für Synthese von Glycoproteinen Galactose aus Um-kehrung der Epimerisierungsreaktion aus Glucose synthetisiert.
Galactoseabbau
![Page 37: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/37.jpg)
U. Albrecht BC1C. Mannose
C2 Epimer von Glucose
Hexokinase erkennt Mannose -> Phosphorylierung
![Page 38: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/38.jpg)
U. Albrecht BC1
Energiewährungen in der Zelle:ATPNADH -> für ATP Synthese NADPH -> reduktive Biosynthesen
NAD+/NADH = 1000 Metabolitenoxidation
NADP+/NADPH = 0.01 reduktive Biosynth.
NADPH durch oxidation von G6P erzeugt,aber nicht in Glycolyse sondern in Separatem Weg -> Pentosephosphatweg
Vor allem in Geweben mit Lipidbiosynthese:Leber, Milchdrüsen, Fettgewebe, Neben-nierenrinde
30% der Glucoseoxidation in der LeberÜber Pentosephosphatweg
Stufe 1: oxidative Reaktionen
Stufe 2: Isomerisierung und Epimeris.
Stufe 3: Bilden und Spalten von C-C
Stufen 2+3 vollständig reversibel
6. Der Pentosephosphatweg
![Page 39: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/39.jpg)
U. Albrecht BC1
1. Glucose-6-phosphate dehydrogenase-> Lacton
2. 6-Phosphogluconolactonase ->Ringöffnung
Startpunkt G6P aus Glykolyse (Hexokinase) oder Glykogenabbau
A. Stufe 1: Oxidation unter Bildung von NADPH und Ribulose-5-phosphat
![Page 40: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/40.jpg)
U. Albrecht BC1
Relative Mengen von R5P und Xu5P hängtvom Bedarf der Zelle ab.
Wenn Pentosephosphatweg nur für NADPHProduktion gebraucht wird ist das VerhältnisXu5P : R5P = 2:1
In teilenden Zellen DNA-Synthese gesteigert->R5P vermehrt produziert da Vorläufermolekülfür Nucleotide.
B. Stufe 2: Isomerisierung und Epimerisierung von Ribulose-5-phosphat
![Page 41: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/41.jpg)
U. Albrecht BC1
Aus 3 G6P entstehen 3 Ru5P.
Aus diesen 3 C5 Zuckern entstehen dann 2 C6 und ein C3 Zucker.
Transaldolasen und Transketolasen -> Bildung stabilisierter CarbanionenMit Hilfe von TPP
Transketolase Reaktion
Katalysiert die Übertragung von C2-Einheiten
C. Stufe 3: Reaktionen zur Knüpfung und Spaltung von C-C Bindungen
![Page 42: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/42.jpg)
U. Albrecht BC1
Transaldolase Reaktion
Katalysiert die Übertragung von C3-Einheiten
![Page 43: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/43.jpg)
U. Albrecht BC1
Transketolase
Transaldolase
Transketolase
![Page 44: Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) - Université de ... · U. Albrecht BC1 Die Glycolyse (Glucose Katabolismus) 1. Übersicht über die Glykolyse 2. Reaktionschritte der Glykolyse](https://reader030.vdocuments.net/reader030/viewer/2022021719/5b9e3eac09d3f2e02c8b5ede/html5/thumbnails/44.jpg)
U. Albrecht BC1
Hauptprodukte des Pentosephosphat-weges
Glucose-6-phosphatdehydrogenase bestimmt Fluss durchPentosephosphatweg.Dieser Schritt wird durch NADPH Konzentration kontrolliert.
D. Kontrollmechanismen des Pentosephosphatweges