kapitola 8 energetický metabolismus i glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový...

20
KAPITOLA 8 KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace reakcí v buňce lokalizace reakcí v buňce fyziologické aspekty bioenergetiky fyziologické aspekty bioenergetiky

Upload: bennett-heath

Post on 12-Jan-2016

215 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

KAPITOLA 8KAPITOLA 8

Energetický metabolismus IEnergetický metabolismus I

• glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení

• pentózový cykluspentózový cyklus

• glukoneogenezeglukoneogeneze

• lokalizace reakcí v buňcelokalizace reakcí v buňce

• fyziologické aspekty bioenergetikyfyziologické aspekty bioenergetiky

Page 2: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

Major pathways of glucose utilization in cells of higher plants and animals. Although not the only possible fates for glucose, these three pathways are the most significant in terms of the amount of glucose that flows through them in most cells.

Glycogen, starch, sucrose

Glucose

Storage

oxidation viapentose phosphate

pathway

oxiadation via glycolysis

Ribose-5-phosphate Pyruvate

Page 3: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

Three possible catbolic fates of the pyruvate formed in the payoff phase of glycolysis. Pyruvate also serves as a precursor in many anabolic reactions, not shown here.

Page 4: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

The two phases of glycolysis. For each molecule of glucose that passes through the preparatory phase (a), two molecules of glyceraldehyde-3-phosphate are formed; both pass through the payoff phase (b). Pyruvate is the end product of the second phase under aerobic conditions, but under anaerobic conditions pyruvate is reduced to lactate to regenerate NAD+. For each glucose molecule, two ATP are consumed in the prepa-ratory phase and four ATP are produced in the payoff phase, giving a net yield of two molecules of ATP per one of glucose converted to pyru-vate. Keep in mind that each phosphate group, represented here as P, has two negative charges (- PO3

2-).

Page 5: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace
Page 6: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

Entry of glycogen, starch, disaccharides, and hexoses into the preparatory stage of glycolysis.

Page 7: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

Covalentregulation

Allostericregulation

Covalent and allosteric regulation of glycogen phosphorylase in muscle.

(a) The enzyme has two identical subunits, each of which can be phosphorylated by

phosphorylase b kinase at Ser14 to give phosphorylase a, a reaction promoted by Ca2+. Phosphorylase a phosphatase, also called phosphoprotein phosphatase-1, remo-ves these phosphate groups, inactivating the enzyme. Phosphorylase b can also be activated by noncovalent binding of AMP at its alosteric sites. Conformational changes in the enzyme are indicated schematically. Liver glycogen

phosphoryla- se undergoes similar a and b interconver- sions, but has different regulatory mecha- nisms.

Page 8: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

(b) The three-dimensional structure of the enzyme from muscle. The two subunits (gray and blue) of the glycogen phosphorylase a dimer, showing the location of the phosphates (orange) attached to the Ser14 residues (red) in each.

In phosphorylase b, the amino-terminal peptide containing Ser14 is disordered. However, with

the attachment of negatively charged phosphate group at Ser14 this peptide folds toward several nearby (positively charged) Arg residues (pink), forcing compensatory changes in regions distant from Ser14 and activating the enzyme.

AMP, the allosteric activator of phosphorylase b, binds very near Ser14. On the back side of the enzyme is a deep channel that admits the

substrate glycogen to the active site, which is 3,3 nm away from the allosteric site.

(c) A close-up view of the region around the phospho-Ser residue; note its proximity to the interface between dimers.

Page 9: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

Hormonal regulation of glycogen phosphorylase in muscle and liver. A cascade of enzymatic activations leads to activation of glycogen phosphorylase by epinephrine in muscle and by glucagon in liver. When catalysts activate catalysts large amplifications of the initial signal results.

Page 10: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

The oxidative reactions of the pentose phosphate pathway, leading to D-ribose-5-phosphate and producing NADPH.

Page 11: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

Secondary pathways for glucose metabolism through UDP-glucuronate.

Page 12: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

The nonoxidative reactions of the pentose phosphate pathway convert pentose phosphates back into hexose phosphates, allowing the oxidative reactions to continue. The enzymes transaldolase and transketolase are specific to this pathway; the oher enzymes also serve in the glycolytic or gluconeogenetic pathways.

Page 13: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

A simplified schematic diagram showing the pathway leading from six pentoses (5C) to five hexoses (6C).

Page 14: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

The pathway from phosphoenol-pyruvate to glucose-6-phosphate is common to the biosynthetic conversion of many different precursors into carbohydrates in animals and plants.

Page 15: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

Alternative paths from pyruvate to phosphoenolpyruvate. The paths differ depending upon the gluco-neogenetic precursor (lactate or pyruvate) and are determined by cytosolic requirements for NADH in gluconeogenesis.

Page 16: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

The opposing pathways of glycolysis and gluconeogenesis in rat liver. The three bypass reactions of gluconeogenesis are shown in orange. Two major sites of regulation of gluconeogenesis are also shown.

Page 17: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

The conversion of stored fatty acid to sucrose in germinating seeds begins in glyoxysomes, which produce succinate and export it to mitochondria. There it is converted to oxaloacetate by enzy-mes of the citric acid cycle.

Oxaloacetate enters the cytosol and serves as the starting material for gluconeogenesis and the synthesis of sucrose, the transported sugar in plants.

Page 18: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

Triacylglycerols stored in seeds are oxidized to acetyl-CoA and dihydroxyacetone phosphate during germination; both are substrates for gluconeogenesis in plants. Recall that acetyl-CoA is not a substrate for gluconeogenesis in animals.

Page 19: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

The glycogen-branching enzyme glycosyl-(46)-transferase (or amylo (14) to (1 6) transglycosylase) forms a new branch point during glycogen synthesis.

Page 20: KAPITOLA 8 Energetický metabolismus I glykolýza a kvašení glykolýza a kvašení pentózový cyklus pentózový cyklus glukoneogeneze glukoneogeneze lokalizace

Initiating the synthesis of a glycogen particle with a protein primer, glycogenin. Steps 1 through 5 are described in the text. Glycogenin is found within glycogen particles, still covalently attached to the reducing end of the molecule.