Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Energiatermelés a sejtekben, katabolizmus Az energiaközvetítő molekula: ATP Táplálék: fehérje + zsír + szénhidrát.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Energiatermelés a sejtekben, katabolizmus Az energiaközvetítő molekula: ATP Táplálék: fehérje + zsír + szénhidrát."— Előadás másolata:

1 Energiatermelés a sejtekben, katabolizmus Az energiaközvetítő molekula: ATP Táplálék: fehérje + zsír + szénhidrát.

2 Legfontosabb energiaforrásaink Keményítő formájában van jelen általában A vékonybélig csaknem teljesen glükózzá alakul Bélhámsejtek kefeszegélyesek a jobb felszívódás érdekében A glükóz feldúsul a bélhámejtekben, további csak nagy energiabefektetéssel vihető be. Minden sejt kipumpálja a Na-ot a sejten kívüli térbe, helyébe K-ot visz => Na be akar jutni. ATP!! Glükóz Na-mal együtt megy be => SZIN PORT ez energia-felszabadulással megy végbe, kapcsolt reakció A bélhámsejt bazális oldalán kapillárisok, itt a gl. konc. kisebb => passzív transzporttal megy a gl. A kapillárisból a véráramba kerül a glükóz. Itt katabolizmussal lebomlik piroszőlősavra. Sejtben sok K, kevés Na oka: ősóceán összetétele is ilyen volt. 1 ATP => 3Na ki, 2 K be. Szénhidrátok

3 Glükóz transzport A glukóz felvételét koncentrációgradiensével szemben, a Na + elektrokémiai gradiensének megfelelő irányú transzportja hajtja. A Na + elektrokémiai gradiense azonban előzőleg ATP hidrolízisének terhére alakult ki a Na +, K + pumpa segítségével.

4 Metabolizmus = katabolizmus + anabolizmus

5 Glikolízis Minden emberi sejt képes glikolízisre. A glükóz a metabolizmus központi tápanyaga, minden sejt képes hasznosítani. glykys = édes, lysis = hasítás emberi szervezet napi glükózigénye: kb. 160 g („vegetálás”) központi idegrendszer, agy: 120 g ATP- szintézis: 40 g Intermedierjei anabolikus szerepet is betölthetnek (más anyagokat lehet belőlük szintetizálni) Lehetővé teszi az ATP termelést anaerob körülmények között is. Pl. a vörösvértestekben nincs mitokondrium: ezek csak anaerob működnek; szemlencse érhálózata A kólibaci anaerob körülmények közt csak glikolízist tud, ha van O2, akkor mást is

6 A glikolízis reakciói Az elsőként megismert metabolikus út. Valamennyi reakciója a citoszolban játszódik le. Enzimei multienzim komplexeket alkotnak Az intermedierek gyors, csatornázott útját biztosítják egyik enzimtől a másikig. A piroszőlősav a mitokondriumban alakul tovább. A multienzim komplex ráül a mitokondriumra Az intermedierek mindegyike foszforilált (negatív töltés) A sejtmembrán átjárhatatlan számukra Reverzibilis és irreverzibilis reakciók

7 1.glükóz + ATP glükóz-6-foszfát + ADP dG > 0 => Spontán nem j. l., de kapcsolt reakcióként (ATP -> ADP) igen enzimek: glükokináz (csak májsejtekben), hexokináz irreverzibilis A glikolízis 1. hat szénatomos szakasza Km értéke kicsi, aktivitása nagy. 0,1mM glükózkonc.-nál már v max /2-vel megy. Vérben 4-6 mM. Ha nem lenne szabályozva, akkor a hexokináz pillanatok alatt elfogyasztaná az összes cukrot.

8 2. glükóz-6-foszfát fruktóz-6-foszfát enzim: foszfoglükóz-izomeráz reverzibilis 3. Fruktóz-6-foszfát + ATP fruktóz-1,6-biszfoszfát + ADP A glikolízis elkötelező reakciója, ha ez megvan, innentől már nincs visszaút. enzim: foszfofruktokináz I irreverzibilis

9 4. fruktóz-1,6-biszfoszfát glicerinaldehid-3-foszfátdihidroxi-aceton-foszfát enzim: aldoláz, reverzibilis 5. A két triózfoszfát átalakulhat egymásba trióz-foszfát-izomeráz katalizálta, reverzibilis reakció során.

10 A glikolízis 2. három szénatomos szakasza 6. glicerinaldehid-3-foszfátból 1,3- biszfoszfoglicerát As mérgezés ezt gátolja enzim: glicerinaldehid-3-foszfát dehidrogenáz reverzibilis 7. 1,3-biszfoszfoglicerát + ADP 3-foszfoglicerát + ATP enzim: foszfoglicerát kináz, reverzibilis szubsztrát szintű foszforiláció 8. 3-foszfoglicerát2-foszfoglicerát enzim: foszfoglicerát mutáz, reverzibilis

11 9. 2-foszfoglicerátfoszfoenolpiruvát enzim: enoláz (2-foszfoglicerát anhidratáz) reverzibilis 10. foszfoenolpiruvát + ADP piruvát + ATP enzim: piruvát kináz, irreverzibilis szubsztrát szintű foszforiláció

12

13 A keletkezett piruvát sorsa a sejt típúsától, illetve oxigénellátottságától függ aerob: piruvátacetil-CoA (mitokond.ban) citrátciklus anaerob: piruvátlaktát ( enzim: laktát-dehidrogenáz ) acetaldehid etanol alkoholos erjedés piruvát dekarboxiláz NADH Izomláz: nincs elég O2, tejsav felhalmozódik az izomban. Alkoholos erjedés élesztőgombákban van.

14 A glikolízis energiamérlege anaerob: glükóz + 2P i + 2 ADP2 laktát + 2 ATP + 2 H 2 O aerob: glükóz + 2P i + 2 ADP + 2 NAD + 2 piruvát + 2 ATP + 2 H 2 O + 2 NADH + 2 H + 2 NADH 4-6 ATP 2 piruvát 2*4 NADH 2*1 FADH 2 24 ATP 4 ATP 2 GTP  : ATP

15 Pasteur-effektus TFH 100 egys. ATP kell egy bacinak Lehet aerob és anaerob is. Pl. coli 100 ATP-hez a gyorsabb anaerob szintézis kell

16 Glükoneogenezis Glükóz szintézis nem szénhidrát prekurzorokból (tejsav, glükoplasztikus aminosavak, glicerol, propionsav). Három lépés kivételével a glikolízis megfordítása. Kivételek az irreverzibilis lépések és az őket katalizáló enzimek: 1. Hexokináz 2. Foszfofruktokináz I 3. Piruvát kináz A glükoneogenezis mindig energiaigényesebb, mint a glikolízis

17 1. piruvát foszfoenolpiruvát, kétlépéses reakció enzimek: piruvát karboxiláz (biotin kofaktor, enetgiaigényes: ATP) foszfoenolpiruvát karboxikináz (energiaigényes: GTP) A glükoneogenezis enzimei két kivétellel a citoszolban helyezkednek el. 1. piruvát karboxiláz a mitokondriumban lokalizálódik transzport a citoszolba (aszpartát, malát) 2. glükóz-6-foszfát foszfatáz: endoplazmás retikulum

18 A foszfoenolpiruváttól a fruktóz- 1,6-biszfoszfátig a köztes termékek keletkezését a glikolízisnél megismert enzimek katalizálják

19 2. Fruktóz-1,6-biszfoszfatáz + P i 3. Glükóz-6-foszfatáz Az enzim az endoplazmás retikulum membránjában található (intraluminális topológia) glükóz transzporter Citoszolban, de más az enzim: fruktóz-1,6- bifoszfatáz enzim A glükóz kitranszportálódik a sejtplazmába, majd onnan a véráramba

20 Energiaigényes folyamat: 2 laktát + 6 ATP1 glükóz + 6 ADP + 6 P i Glükoneogenezis a májban és a vesében folyik, fő helyszíne a máj. Cori-ciklus Máj: cukorraktár + cukorgyár Cukrot eszem + futok -> laktát -> véráram -> máj -> piruvát -> glükóz -> izom felveszi -> cukrot eszem + futok

21

22 A glikolízis és a glükoneogenezis szabályozása A közös intermedierek és enzimek révén összefüggő folyamatok. A glukoneogenezis néhény kivételtől eltekintve a glikolízis a “feje tetejére” állítva Bármelyik folyamat gátlása a másik stimulálását jelenti Mindkét folyamat szabályozása az irreverzibilis lépéseket katalizáló enzimeken keresztül történik. Glikolízis: 1. Hexokináz 2. Foszfofruktokináz I 3. Piruvát-kináz Glükoneogenezis: 1. Piruvát karboxiláz 2. Fruktóz-1,6-biszfoszfatáz Éhezéskor. Prekurzor: tejsav, gl.plasztikus a.savak, glicerol, propionsav

23 A szabályozás alapja: - milyen az adott sejt energiaállapota (ATP, AMP, citrát) - változik-e az intracelluláris pH - milyen a szervezet energiaállapota (fruktóz-2,6-biszfoszfát), hormonális szabályozás

24 1. Sejt energiaállapota, az ATP és az AMP hatása ATP: allosztérikusan gátolja a foszfofruktokináz I-t és a piruvát kinázt ATP-koncentráció növekedése lassítja a glikolízist 2 ADP ATP + AMP [ATP] >> [ADP] >> [AMP] adenilát-kináz Kis csökkenés az [ATP] nagy emelkedés az [AMP] AMP: allosztérikus aktívátora a foszfofruktokináz I-nek allosztérikus gátlója a fruktóz-1,6-biszfoszfatáznakserkenti a glikolízist, gátolja a glukoneogenezist

25 Citrát: a foszfofruktokináz I allosztérikus gátlószere Citrát kör zsírsavak, ketontestekszénhidrátok zsírsavat oxidáló sejtekben csökken a glukózfelhasználás A zsírsavoxidációkor keletkező Ac-CoA aktíválja a piruvát karboxiláztserkenti a glukoneogenezist Ugyanakkor gátolja a piruvát kinázt Glukózszint megtartása, csak glukózt felhasználó szervek kímélése

26 A foszfofruktokináz I allosztérikus szabályozása

27 2. Intracelluláris pH csökkenése (H + koncentráció emelkedése) a foszfofruktokináz I gátlását okozza. Anaerob glikolízislaktát, H + Keringésen keresztül a májba jutCori-kör glukoneogenezis

28 3. Hormonális szabályozás, a glukagon és az inzulin hatása Glukagon: 29 aminosavból áll, a pancreas  -sejtjei termelik Inzulin: 51 aminosavból áll a pancreas  -sejtjei termelik Glukagon a glikolízis szabályozásában

29 A májsejtekben a glukagon hatása a glikolízisre és a glukonogenezisre a fruktóz-1,6- biszfoszfát szintjének változásán keresztül érvényesül. A fruktóz-1,6-biszfoszfát pozitív allosztérikus regulátora a glikolízis sebességmeghatározó lépését katalizáló foszfofruktokináz I enzimnek és negatív allosztérikus regulátora a fruktóz-1,6- biszfoszfatáznak Enzim: foszfofruktokináz II A fruktóz-2,6-biszfoszfát fruktóz-6-foszfát átalakulást is képes katalizálni. A reakció irányát az enzim foszforiláltsága dönti el.

30 A glukagon hatása a glikolízisre a fruktóz-2,6-biszfoszfáton keresztül

31 A glukagon a fruktóz-2,6-biszfoszfát szint mellett a piruvát kináz aktivitását is befolyásolja. A cAMP függő protein kináz foszorilálja, ezáltal inaktíválja a piruvát kinázt.

32 Szabályozás a hexokinázon és a glukokinázon keresztül glukóz + ATP glukóz-6-foszfát + ADP Hexokináz: eltérő szöveti izoenzimek, mindegyik esetben: - K M < 1 mM - gátolható glukóz-6-foszfáttal Glukokináz: kizárólag májsejtekben fordul elő: - K M : ~ 10 mM - nem gátolható glukóz-6-foszfátal - génjének átírását az inzulin fokozza

33 A glikolízis és a glükoneogenezis allosztérikus szabályozása


Letölteni ppt "Energiatermelés a sejtekben, katabolizmus Az energiaközvetítő molekula: ATP Táplálék: fehérje + zsír + szénhidrát."

Hasonló előadás


Google Hirdetések