glİkolİz ve hesozlarin -...

of 79/79
YRD. DOÇ. DR. HAYRULLAH YAZAR SAKARYA ÜNIVERSITESI TıP FAKÜLTESI TıBBI BIYOKIMYA ANABILIM DALı SAKARYA, 2015 1 GLİKOLİZ VE HESOZLARIN YIKIMI

Post on 15-Feb-2018

228 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • YRD. DO. DR. HAYRULLAH YAZAR

    SAKARYA NIVERSITESI TP FAKLTESI

    TBBI BIYOKIMYA ANABILIM DAL

    SAKARYA, 2015

    1

    GLKOLZ VE HESOZLARIN

    YIKIMI

  • Glukoz, enerji gereksinimi aniden art zaman,

    abucak hcre ii depo polimerlerinden aa

    kar, ya aerobik yada anaerobik olarak ATP

    retiminde kullanlr.

    Escherichia coli gibi bir bakteri glukozdan her

    amino asidin, nkleotidin, koenzimin, ya

    asidinin, geliimi iin gerekli dier metabolik

    arabileiklerin karbon iskeletlerini salayabilir.

    2

  • Glukozun metabolik yazgs ile ilgili kapsaml

    bir alma yzlerce veya binlerce dnm

    ierebilir. Yksek bitki, hayvan ve insanlarda

    glukoz temel sona sahiptir: depo edilebilir

    (polisakkarit veya sukroz olarak), glikoliz

    yoluyla karbonlu bileiklere oksitlenebilir

    (pirvat), veya pentoz fosfat (fosfoglukonat)

    yoluyla pentozlara oksitlenebilir (ekil 15-1).

    3

  • ekil 15.1. Yksek bitki, insan ve hayvan

    hcrelerinde glukoz kullanmnn temel yollar.

    Glukoz iin tek olas son olmamasna karn, bu

    yol pek ok hcrede akan glukozun miktar

    bakmndan en nemlileridir. 4

  • Glikoliz

    Glikoliz (Yunanca bir kelime olan glykys,

    tatl anlamnda ve lysis paralanma

    anlamndadr)de bir molekl glukoz enzimlerle

    katalizlenen bir seri tepkimeyle iki molekl -

    karbonlu bir bileik olan pirvata yklr.

    Glikolizin birbirini izleyen tepkimeleri srasnda,

    glukozdan aa kan serbest enerjinin bir

    ksm ATP ve NADH eklinde saklanr. Glikoliz

    aydnlatlan ilk metabolik yoldur ve belki de en

    iyi anlalan yoldur.

    5

  • Bir baka anlatmla glikoliz, glukozun Embden-

    Meyerhoff yolu ile piruvat ve laktata

    oksidasyonudur. Glikoliz ile ATP retilir.

    Aerobik organizmalarda glikoliz, sitrik asit

    siklusu ile elektron transport zincirinin (ETZ)

    ncl reaksiyonlar dizisidir. Glukozdaki

    enerjinin ounluunu sitrik asit dngs ile

    ETZ ortaya karr. Aerobik koullarda piruvat

    mitokondriye geerek tam olarak CO2 ve

    H2Oya okside olur.

    6

    Embdn Meyerhoff; Alman Biyokimyac, 1919da glikolizi tanmlam

  • Aktif olarak kaslan kaslarda olduu gibi O2

    kayna yeterli deilse piruvat, laktada dnr.

    Baz anaerobik organizmalarda (Maya gibi)

    piruvat, etanola evrilir.

    Glukozdan laktat ve etanol oluumu

    fermentasyon rnekleridir.

    Fermentasyon; ATP olarak saklanan enerjiyi elde etmek zere glukozun veya dier organik besinlerin

    anaerobik ykm iin kullanlan genel bir terimdir.

    7

  • Fermentasyon ve solunum:

    Heterotrop canllar enerjilerinin ounluunu,

    elektronlar indirgeyici ajandan, bir e akseptr

    veya ykseltgeyici ajana transfer edildii

    oksidasyonredksiyon reaksiyonlarndan elde

    ederler.

    8

  • Tabii ki O2 olduu zaman, aerobik organizmalar

    enerjilerinin ounu, molekler O2 ile organik

    yaktlarn oksidasyonu olarak tanmlanan

    solunum ile elde etmektedirler. Solunumda, O2

    son e akseptr (alcs) olarak davranr.

    9

  • Anaerobik yaayabilen organizmalar iki

    snfa ayrlrlar.

    1. Zorunlu anaerob

    2. Fakltatif anaerob

    1. Zorunlu anaeroblar O2 kullanamazlar.

    Bunlar deniz amurunda yaayan bakterilerdir.

    Topraktaki, nitrat nitrojene indirgemekten

    sorumlu bakteriler de anaerobtur. Bunlarn

    bazlar insanlar iin patojeniktir. Clostridium

    Perfiringes, gazl gangrene neden olan bu

    bakterilerden biridir. Clostridium botilinum da

    ldrc bir besin zehirlenmesine yol aabilen

    dier bir bakteridir. 10

  • 2. Fakltatif (mecburi olmayan) anaeroblar O2in varlnda da yokluunda da yaayabilirler. Anaerobik yaadklar srada, scaklkla enerji kaynaklarn anaerobik yollarla temin ederler ve sonra oluan rnleri molekler O2 harcayarak okside ederler.

    Glukoz fermentasyononun iki nemli tipi vardr:

    1. Hemolaktik fermentasyon: 6 karbonlu glukoz molekl, 2 adet 3 karbonlu laktik aside yklr. Laktik asit burada son rndr. Glukozun bu ekilde yklm bir ok mikroorganizma ile daha yksek bir ok hayvan, insan ve bitki hcrelerinde de gerekleir.

    11

  • nsanda laktik fermentasyon zellikle iskelet

    kasnda oluur.

    Hemolaktik fermentasyon

    Glukoz + 2ADP + 2Pi

    2 Laktik asit + 2ATP +

    2H2O

    12

  • 2. Alkolik fermentasyon: Bir ok mayann

    karakteristik zelliidir. Glukoz molekl, 2 adet

    karbonlu etanol ve 2 molekl CO2e yklr.

    13

  • Piruvat, alkolik

    fermentasyondan nce

    piruvat dekarboksilaz

    ile asetaldehide

    dnr. 2. Basamakta

    asetaldehid alkol

    dehidrogenaz ile

    etanola evrilir.

    14

  • Bir baka yol daha vardr: Bu yolda piruvat,

    mitokondriye girerek TCA dngsne katlr ve

    CO2 + H2O oluur. Bu yol, ortamda O2 mevcut

    ise gerekleir ve hcresel solunum adn alr.

    Respirasyon oksidatif bir yklm ve besinsel

    molekllerden O2 ile reaksiyon sonucu enerji

    elde edilmesidir. Piruvat, mitokondride lokalize

    piruvat dehidrojenaz enzim kompleksi ile

    asetil CoAya okside olur ve bylece sitrik asit

    dngsne (TCA) girer.

    15

  • Btn dokularda meydana gelen glikoliz

    metabolik yolunda hem TCA dngs iin

    asetil-CoA retilir, hem de galaktoz ve fruktoz

    gibi dier heksozlar metabolize edilip ATP

    retilir.

    Eritrositler enerjilerinin % 90n glikolizle

    salarlar. Bunun yannda iskelet kas, beyin,

    GS hcreleri, renal medulla, retina ve deri

    enerjilerinin ounu glikoliz yoluyla elde ederek

    laktat retirler.

    Bu yol ve ilgili tm enzimler sitozoldedir.

    16

  • Glikoliz enzimlerinin eksiklii durumunda ATP

    retimi der, eritrosit membranndaki

    Na+/K+ ATPaz pompas yavalar ve hemolitik

    anemi grlr (%95i pirvat kinaz, %4

    glukoz 6-fosfat izomeraz eksikliidir): Kanser

    dokusunda, hcrelerde glikoliz artm

    olduundan piruvat, buna bal olarak laktat

    artacandan, tmr dokusu civar asidik hal

    alr.

    17

  • Glikolizde 6 karbonlu glukozdan, hazrlk

    safhasnda 2 ATP harcanarak 2 molekl piruvat

    elde edilirken 4 ATP sentezlenmi olur.

    Anaerobik artlarda piruvat, asetil-CoA yoluna

    gidemez, laktata kayar. Bylece NAD+ rejenere

    edilerek glikolizin devam salanr. Aerobik

    artlarda ise oluan piruvat asetil-CoA halinde

    TCA dngsne hazr hale getirilirken

    piruvattan nce oluan NADH+H+ hidrojenleri

    malat-aspartat mekii ile mitokondriye

    gnderilir, buradan 2,5 ATP elde edilir.

    18

  • Glikoliz Aamalar:

    Hcrenin sitozolnde gerekleen enzimatik

    reaksiyonlar, 2 ayr aamada incelenir:

    1. Glukozun, 2 mol D-gliseraldehit 3-P

    oluturduu, 5 basamakl reaksiyonlar dizisi ile,

    2 mol ATP harcanr.

    2. Glukozdan tremi olan 3 Clu birimler, yine

    5 basamakl reaksiyonlar dizisi ile, piruvata

    evrilir. Bu arada da, 4 mol ATP retilir.

    19

  • Yani, 1 mol glukozun aerobik glikolizde 2 mol

    piruvata evrilmesi ile; net 2 mol ATP kazanlr.

    Ayrca, oluan NADH solunum zincirine girerse,

    ondan da ATP kazanlr. Ancak, mitokondriye

    tanma biimine gre, kazanlan ATP says

    deiir.

    20

  • Glikoliz Reaksiyonlar:

    1. Glukozun, glukoz 6-fosfata dnm:

    lk basamakta ATPden bir fosforil grubu,

    glukoza aktarlr ve glukoz-6-P oluur. Yani 1

    ATP harcanm olur. Oluan ba bir ester

    badr. Glukozun fosforilasyonu ile oluan

    bileik, hcre dna kamaz, nk hcre

    membrann gemesi iin spesifik taycs

    yoktur.

    21

  • Bu da glukozun hcre iinde metabolize

    olmasn salar. Bu basamak irrevesibl bir

    reaksiyondur Ayrca, fosfatlanm glukoza

    enzimlerin etki etmesi kolaylar.

    Fosforilasyon 2 farkl enzimle gerekleir:

    Heksokinaz, yaygn bir dalma sahiptir ve

    ou hcrede bu fonksiyonu gren enzimdir.

    Sadece glukozun deil ayn zamanda, fruktoz,

    mannoz hatta glukozaminin de

    fosforilasyonunu katalizleyen, bu ekilde

    bunlarn da glikoliz yolunda kullanlmasn

    salayan bir enzimdir. 22

  • Glukokinaz (karacier ve pankreasn

    hcrelerinde bulunur) tarafndan katalizlenir.

    Heksokinaz ve glukokinazn zelliklerinin

    karlatrlmas Tablo 1de gsterilmitir.

    23

  • Tablo 1. Heksokinaz ve glukokinazn zelliklerinin karlatrlmas

    24

    Heksokinaz Glukokinaz

    Pekok dokuda vardr. Karacier ve pankreas -

    hcrelerinde bulunur.

    Kmi dktr, ilgisi

    yksektir.

    Kmi yksektir, ilgisi dktr.

    Vmax dktr. Vmax yksektir.

    Glukoz-6-P ile inhibe olur Glukoz-6-P ile inhibe olmaz

    nsulinden etkilenmez nsulin ile aktivitesi arttrlr

    Baka ekerlere de

    etkilidir.

    Baka ekerlere etkili deildir.

  • Heksokinaz, ortamda ok dk

    konsantrasyonda glukoz varsa bile onu

    fosfatlyor (2 mg/dL dzeylerde)

    Glukokinaz ise, 200 mg/dL dzeylerinde etkili,

    yani ilgisi ok dk. nslin ile

    indklenebilmesiyle, toklukta kan ekeri artn

    ksa srede geri ekebiliyor.

    25

  • Hayvan dokularndaki hekzokinaz reglatr bir

    enzimdir. Hekzokinaz, rn olan glukoz-6-

    fosfat ile inhibe edilir. Bu tr inhibisyona feed-

    bach inhibisyonu denir. Fakat glukokinaz, son

    rnle inhibe edilemez. Glukokinaz sadece

    glukozu fosforiller ve dier heksozlar zerine

    etki etmez. Glukokinaz, hekzokinazdan daha

    yksek bir KMe deerine sahiptir. Glukokinazn

    KM deeri 10 mM iken hekzokinazn ki 0,1

    mMdr (ekil 1).

    26

  • ekil 1. Hekzokinaz ve

    glukokinaz ile katalize

    edilen fosforilasyon

    hzna glukoz

    konsantrasyonunun

    etkisi.

    27

    Embden-Meyerhoff

  • Heksokinaz eksiklii: Kaltsal eritrosit

    defektidir. Glukoz-6P yeterince oluturulamaz

    ve buna bal olarak, dier glikolitik ara

    rnlerin konsantrasyonu da der. Bu ara

    rnlerden birisi de 1,3Bifosfogliserattr.

    1,3Bifosfogliserat, Hemoglobinin oksijene

    ilgisini azaltan 2,3Bifosfogliseratn ncsdr.

    Heksokinaz eksiklii ile, hemoglobinin oksijene

    ilgisi artar ve dokulara oksijen brakm bozulur.

    28

  • Glukokinazn rol glikojen veya ya asitleri

    eklinde enerji depolamak iin subsrat

    oluturmaktr. Her iki enzimde etki gstermek

    iin 2 deerlikli katyona, Mg+2 veya Mn+2a

    ihtiya gsterir. Glukoz-6-fosfat, sadece

    glikolitik yolun ara kademesi olmayp, bir ok

    anabolik ve katabolik yolda prekrsr rol

    grr.

    29

  • 2. Glukoz-6-fosfatn, fruktoz-6-fosfata dnm: Glukoz-6-fosfatn, fruktoz-6-fosfata izomerizasyonudur. Aldehid grubu keto grubuna deiir, aldoz eker ketoz ekere dnr. Bunu salayan enzim (Glukoz 6-fosfat izomeraz= fosfoheksoz izomerazdr. Reversibl bir reaksiyondur.

    30

  • 3. Fruktoz-6-fosfatn, fruktoz-1,6-bifosfata

    dnm: Bu basamakta 2. ATP harcanan

    basamaktr. rreversibl bir reaksiyondur ve

    kataliz eden enzim Fosfofruktokinaz-1 (PFK-

    1)dir. Bu fosforilasyon reaksiyonunda froktoz-

    6-fosfat 1 ATP ile fosforillenerek fruktoz 1,6-

    bifosfata dnr.

    31

  • Fosfofruktokinaz 1 (PFK 1) tarafndan

    katalizlenen bu reaksiyon glikoliz iin Hz

    kstlayc basamaktr. Fosfofruktokinaz-1

    hcrenin enerji durumuna akut olarak cevap

    veren, allosterik bir enzimdir.

    Allosterik enzimler feed-bach inhibisyon

    gsterirler. Bu, son rnn reaksiyon dizisi

    balangcndaki enzim zerinde inhibitr bir etki

    gsterdii anlamna gelir.

    32

  • Fruktoz-6-fosfatn fosforilasyonu, glikolizdeki

    en nemli kontrol basamadr.

    Fosfofruktokinaz-1; yksek konsantrasyondaki

    ATP, sitrat, uzun zincirli ya asitleri ile inhibe

    edilir. ADP, AMP ve Fruktoz-2,6-bifosfat ise

    fosfofruktokinaz-1i aktive ederler.

    Bu nedenle ATP/ADP oran nem tamaktadr.

    ATP/ADP oran dtnde enzimin

    aktivitesinin nemi artmaktadr (ekil 2).

    33

  • Ya da bu oran ykseldii zaman, ATP dzeyi

    yksek ise enzim aktivitesi der,

    Fosfofruktokinaz-1 reaksiyonu irrevesibldir ve

    glikolizdeki 2. en nemli hz kstlayc

    basamaktr. PFK-1 in ATP tarafndan

    inhibisyonu lojistik deer tar. Yksek hcresel

    ATP deerleri enerji depolarnn doygunluunu

    gsterir. Glikolizin yavalamasna neden olur.

    PFK-1in hz kstlayc zellii bylece

    salanm olur. Fosfofruktokinaz-2 (PFK-2),

    PFK-1in aktivatr olan Fruktoz 2,6-bifosfat

    sentezleyen reglatr bir enzimdir. 34

  • Bu enzim (PFK-2), cAMPa baml (cAMP-

    baml) protein kinaz tarafndan fosforlanarak

    ta inhibe edilir.

    Fruktoz 2,6-bifosfataz (F-2,6-BPaz), PFK-1in

    rn olan Fruktoz-1,6-bifosfat ile aktive olur

    (ekil 3).

    35

  • ekil 2. PFK-1 ve PFK-2 reaksiyonlar

    36

  • 4. Fruktoz 1,6-bifosfatn, dihidroksi aseton

    fosfat ve gliseraldehid 3-fosfata dnm:

    Glikolizin ilk blm (heksozun trioz fosfata

    dnm) tamamlanr. Bu reversibil basama

    aldolaz katalizler. Aldolazlar, liyazlar (C-C, C-O

    ve C-N arasndaki balar hidrolizden ve

    oksidasyondan farkl bir yolla krarlar veya bu

    atomlar arasna bir ift ba ilave ederler.

    37

  • Olayn kimyasal mahiyeti bir aldol

    kondansasyonu olarak tarif edilmektedir. Eer

    ortama bazik bir zelti ilave edilecek olursa,

    bu kondansasyon nonenzimatk olarak da

    oluacaktr. Enzimin yapt i, aslnda

    kendiliinden oluacak bu reaksiyonu

    abuklatrmaktan ibarettir. Aldolaz Zn+

    gerektiren bir enzimdir.

    38

  • zole edilmi iki tip aldolaz bulunur. Aldolaz A

    ve Aldolaz Bdir Aldolaz A iskelet kasnda izole

    edilmi, 160.000 Dalton molekl arlnda ve

    4 sbiniteden olumutur. Ayn zamanda belirli

    sayda -SH grubu tamaktadr. Bunlarn bir

    ksm enzimin katalitik aktivitesi iin gereklidir.

    Aldolaz B, bakteri, maya ve mantarlarnda ve

    fruktoz metabolizmasnda bulunmutur.

    Karakteristikleri bakmndan Aldolaz Adan

    farkllklar tar.

    39

  • 40

  • 5. Dihidroksi aseton fosfatn, Gliseraldehid

    3-fosfata dnm: Gliseraldehid 3- fosfat

    glikoliz yolu zerindedir ama DHAP deildir.

    DHAP reversibl bir reaksiyonla GAL 3-Pa

    evrilir. DHAP ile GAL 3-P birbirinin izomeridir.

    Bu izomerlerin birbirine dnmn

    katalizleyen enzim ise Trioz fosfat

    izomerazdr.

    41

  • Bu reaksiyon glikolitik yoldaki beinci

    reaksiyondur. Enerji gerektiinde kullanlan ok

    kolay ve reversibl bir tepkimedir. ok hzl bir

    reaksiyondur ve denge durumunda trioz

    fosfatn % 96s DHAP eklindedir. Grlecei

    gibi 1 mol Fruktoz 1,6- bifosfattan aldolaz ve

    trioz fosfat izomeraz etkisi sonucunda iki mol

    GAL-3P elde edilmektedir.

    Buraya dek 2 mol ATP harcanm ve henz

    enerji ortaya karlm deildir.

    42

  • 6. Gliseraldehid 3-fosfatn 1,3

    bifosfogliserata dnm: Bu reaksiyon

    gliseraldehid 3-fosfat dehidrojenaz tarafndan

    katalizlenmektedir. Altnc reaksiyonda ok

    nemli ve ilk yksek enerjili bir bileiin

    retildii bir reaksiyondur.

    43

  • Normalde ekzergoniktir, standart koullar

    altnda endergonik zellik gsterir. te yandan

    subsrat konsantrasyonunun tepkime ynn

    etkiledii dnlrse bu reaksiyonun da

    ekzergonik olduu anlalabilir.

    Bu tepkimede NAD+ indirgenirken, GAL-3Pn

    aldehid grubu karboksilik aside

    oksitlenmektedir. NAD+ nin indirgenmesiyle

    birlikte karboksilik asit fosforik asit kark

    anhidridi olan yksek enerjili bir fosfat bileii

    (1,3-bifosfogliserat) elde edilmektedir (ekil 5).

    44

  • ekil 5. Gliseraldehid-3-fosfat dehidrojenazn etki

    mekanizmas.

    H H+ + 2e 45

  • Dehidrojenaz tepkimesinde, aldehid grubunda

    hidrojen alcs olan koenzim NAD+ yapsndaki

    nikotinamid halkasna bir hidrit iyonunun (:H)

    enzimatik olarak tanmas gereklemektedir.

    Subsratn dier hidrojen atomu zeltide H+

    olarak kalmaktadr. Gliseraldehid-3- fosfatn

    oksidasyonu subsratn enzime kovalent olarak

    baland bir ara bileiin oluumunu

    iermektedir. Gliseraldehidin aldehid grubu,

    enzimin aktif merkezindeki sistein kalntsnn

    SH grubuna balanarak tiyohemiasetal

    oluturmaktadr. 46

  • Enzim yzeyindeki internal ykseltgenme-

    indirgenme tepkimesi ile NAD+ indirgenmekte

    ve tiyohemiasetal bileii yksek enerjili

    tiyoester oluturmak zere oksitlenmektedir.

    NAD+, NADH ile yer deitirmekte, tiyoester Pi

    ile tepkimeye girerek kark anhidrid

    oluturmakta ve serbest SH grubu

    yenilenmektedir.

    47

  • 7. 1,3 Difosfogliseratn 3- Fosfogliserata

    dnm: Fosfogliserat kinaz enzimi 1,3-

    bifosfogliseratn karboksil grubundan yksek

    enerjili fosfat grubunu ADP yapsna aktararak

    ATP ve 3-fosfogliserat oluumunu katalize

    etmektedir.

    Subsrattan fosfat grubu transferi ile ATP

    oluumu, subsrat dzeyinde fosforilasyon

    olarak adlandrlmaktadr.

    48

  • 8. 3-Fosfogliseratn 2-fosfogliserata

    dnm: Bifosfogliserat mutaz enzimi

    gliseratn 2 ve 3 nolu karbon atomlar arasnda

    fosfat grubunun deitirilmesini katalize

    etmektedir. Bu reaksiyon kofaktr olarak

    edeer miktarda 2,3 bifosfogliserata (2,3-

    BFG) ihtiya duyar.

    49

  • ou hcrede 2,3-BPG dk konsan-

    trasyonda bulunur. Buna karn, krmz kan

    hcrelerinde 4 mM (hemoglobin molaritesine

    eit)dir. 2,3- BPG oksijen tanmasnda

    deoksijene olmu sabitleyerek kontrol grevi

    yapar.

    50

  • 51

  • Eritrositlerde glikoliz ve O2 tanmas 2,3-BPG

    ile balantldr. Bu yzden glikolizis yolunda bir

    arza rnein piruvat kinaz aktivitesindeki

    yetersizlik 2,3-BPGn konsantrasyonunun iki

    katna kmasna sebep olur. Bu da dk O2

    affinitesine (ilgisine) sebep olur. 2,3 BPG

    deoksihemoglobine balanp oksihemoglobine

    balanmayarak oksijene ilgisini azaltr.

    HbO2 + 2,3-BPG

    Hb -2,3-BPG + O2

    52

  • Alyuvarlarda grld gibi 2,3-BPGnin varl

    hemoglobinin oksijene ilgisini anlaml olarak

    azaltarak oksijen-dissosiasyon erisinin saa

    kaymasna neden olur (ekil 6). Bu azalan ilgi

    dokulardaki parsiyel basnlardaki

    hemoglobinin oksijenini etkili olarak

    serbestletirilmesini salar.

    53

  • 54

  • 55

  • 9. 2-Fosfogliseratn fosfoenol piruvata

    dehidrasyonu: Yksek enerjili fosfat grubu

    transfer potansiyeline sahip olan bir bileiin

    retildii ikinci glikolitik reaksiyondur. Enolaz

    tarafndan katalize edilen reversibl reaksiyon 2-

    fosfogliserattan bir molekl suyun karlmas

    ile fosfoenolpiruvat oluturulmaktadr.

    56

  • Bu reaksiyonda standart serbest enerji deiimi

    kk olduu halde oluan rnn hidrolizi ile

    yksek serbest enerji aa kmaktadr.

    Fosfoenol ba yksek enerjili fosfat badr.

    57

  • 10. Fosfoenolpiruvattan fosfat grubunun

    ADP yapsna tanmas: Glikolizisin bu son

    tepkimesini piruvat kinaz katalizlemektedir. Bu

    tepkimede subsrat dzeyinde fosforilasyon ile

    ATP sentezlenmektedir. Piruvat kinaz

    allosterik bir enzimdir. ATP, alanin, ya asidleri

    ve asetil-CoA ile inhibe olur. Karacierdeki

    izoenzimi Fruktoz 1,6-bifosfat ile aktive olur.

    58

  • Karacier enzimi ayrca kovalent modifikasyon

    ile regle olur. cAMPye baml protein kinaz

    ile fosforile olurken (inaktif formu), fosfataz ile

    defosforile olur (aktif formu). Karacier

    izoenzimi, yksek karbonhidrat ve inslin

    seviyeleri ile indklenir.

    59

  • Piruvat kinaz eksiklii: Genetik bir defekttir.

    Eritrosit piruvat kinaz eksiklii ile, hemolitik

    anemiler oluur. Anemi, glikoliz hznn

    dkl ve ATP sentezinin hcrenin enerji

    gereksinimini ve eritrosit membrannn yapsal

    btnln korumak iin yetersiz kalmas

    sonucu oluur. nk olgun eritrositlerde

    mitokondri yoktur ve ATP retiminin tek yolu

    glikolizdir. Eritrosit membran deiiklikleri ile

    hcrenin ekli deiip, RESde makrofajlarca

    fagosite edilir. Eritrositlerin paralanmas ve

    erken lm hemolitik anemi olarak sonulanr. 60

  • Eritrositlerde, 2.3 BPG birikir. Hbin oksijen

    balamasn inhibe ettii iin, akcierlerden

    oksijen alm bozulur. Bu, heksokinaz

    eksikliinde oluan durumun tersidir.

    Tablo 7.2. Glikoliz reaksiyonlar

    61

  • 62

  • 63

  • Piruvatn Akbeti;

    1. Aerobik artlarda; Asetil CoA zerinden

    SAS-TCAa girer.

    2. Anaerobik artlarda ise; insan ve

    hayvanlarda laktata, maya hcrelerinde

    etanole evrilir.

    Anaerobik glikolizin gerei piruvatn laktata

    ndirgenmesi: Laktat dehidrogenaz (LDH)

    katalizi ile oluur.

    Piruvattan laktat oluturan dokular.

    Eritrositler, Lkositler, Gzde lens ve kornea,

    Bbrek medullas, Testisler. 64

  • Kasta laktat oluumu: Egzersiz halindeki

    iskelet kasnda, NADH retimi (glikoliz ve SAS

    ile) solunum zincirinin oksidatif kapasitesini

    aar. NAD+ kazanlmas iin, piruvatn laktata

    dnm kullanlr. Bu nedenle youn

    egzersiz sonras, laktat kas iinde birikerek

    intraseller pHn dmesine ve kramplara

    neden olur. Biriken laktat zamanla kan

    dolamna difze olur. Kas dokusunda oluan

    laktat Cori sikls aracl ile karaciere

    tanr ve bylece glikoneogenez yolu ile

    glukoz sentezlenir.

    65

  • LDH reaksiyonunun yn piruvat ve laktatn

    oranlarna ve hcre ii NADH / NAD+ oranna

    baldr. rnein; karacier ve kalpte NADH /

    NAD+ oran, egzersiz halindeki kastan daha

    dktr (NADH glikoneogenezde kullanlr

    veya mekik sistemine girer).

    Bu dokular kanla getirilen laktat piruvata

    evirirler. Karacierde pirvat ya

    glukoneojenez ile glukoza dntrlr veya

    SASde yklr. Kalp kas laktat, piruvat

    zerinden SAS ile tamamen CO2, ve H2Oya

    ykar. 66

  • Laktik asidoz: Myokart infarkts, pulmoner

    emboli ve kontrol edilemeyen kanama gibi

    durumlarda oluan dolam sistemi kollapsnda

    grlr. Dokulara yeterli oksijen tanmasndaki

    eksiklik, oksidatif fosforilasyonun bozulmasna

    ve ATP sentezinin dmesine neden olur.

    Hcreler yaamak iin, ATP retmek amac ile

    anaerobik glikolizi kullanrlar. Bylece laktat

    birikir ve plazmaya karak laktik asidoz

    oluturur.

    67

  • Glikolizin Enerji Bilanosu

    A. Aerobik glikolizde bilano:

    Glukoz + 2Pi + 2 ADP + 2 NAD+

    2 Piruvat +2 ATP +2 NADH +2 H+ + 2 H2O

    Aerobik glikolizin srmesi iin, bu NADHlarn

    elektron transport zinciri zerinden okside

    olmas gerekir. Bu yolla her NADH bana

    Malat-Aspartat mekii ile 2,5 ATP, Gliserol 3-P

    mekii ile 1,5 ATP elde edilir. 2 NADH olutuu

    iin kazan 5 veya 3 ATPdir. Piruvat da

    SASne girerek enerji retir.

    68

  • B. Anaerobik glikolizde bilano

    Glukoz + 2Pi + 2 ADP

    2 Laktat + 2 ATP + 2 H2O

    Net NADH retimi veya tketimi yoktur.

    Gliseraldehit 3P dehidrogenaz ile oluturulan

    NADH, laktat dehidrogenaz ile harcanr.

    Glikolizde ATPnin retim ve tketim yollar

    (Tablo 3).

    69

  • Glikolizin Dzenlenmesi:

    Glikoliz, 3 irrseversibl kinaz basama ierir

    ve dzenlenme de bu basamaklar aracl ile

    olur. Glikolizin kinaz reaksiyonlarndan

    fosfogliserat kinaz reaksiyonu, reversibildir ve

    dzenlenmede katks yoktur.

    Heksokinaz: Glukoz-6 fosfat ile inhibe olur.

    Glukokinaz: nsulin ile etkinlii artrlr.

    Fosfofruktokinaz 1: Pi eklenince inaktif olur.

    Hz kstlayc basamak enzimidir.

    70

  • PFK-1, dzenlenmede eik enzim grevi yapar.

    Bunun iin, substrat ile aktiflenmez ve

    rnyle de inhibisyona uratlmaz. Hatta

    rn olan Fruktoz 1,6 bifosfat ile aktiflendii

    kabul edilir.

    71

    Aktivatrleri nhibitrleri

    Fruktoz 2,6 bifosfat ATP

    AMP Sitrat

    ADP Ya asitleri ve baz

    amino asitleri

  • En gl aktivatr; Fruktoz 2,6 bifosfattr.

    Fruktoz 6Pdan PFK-2 katalizi ile oluur,

    yklmn ise Fruktoz 2,6 bifosfataz salar.

    PFK-2 ve Fru 2,6 bifosfatazn ayn enzim olup,

    deiik artlarda deiik fonksiyonlar yapt

    ve bu yzden de ift-ilevli enzim olduu

    eklinde iddialar da vardr. Fruktoz 2,6

    bifosfataz, ayn zamanda glikoneojenetik yol

    enzimlerinden birisi olan Fruktoz 1,6 bifosfataz

    inhibe ederek bu iki yolun (giikoliz ve

    glikoneojenez) ayn anda aktive olmalarn

    engeller. Yani, Fruktoz 2,6 bifosfat glikolizi

    hzlandrrken, glikoneojenezi basklar. 72

  • Glukozun kandaki miktar artt zaman,

    Fruktoz 2,6 bifosfat da artar. TCA-SASde

    yksek enerjiye yant olarak ak durur.

    Dolaysyla, sitrat birikir. Sitrat art, enerjinin

    yeterli olduu sinyalini vererek glikolizi

    yavalatr. Glikolizin dzenlenmesi (ekil 8).

    73

    3.Piruvat kinaz: Fosfat (P) eklenince inaktif olur.

    Aktivatrleri nhibitrleri

    Fruktoz 1,6 Bifosfat ATP

    Karbonhidratlar (zellikle fruktoz) Asetil CoA

    Uzun zincirli ya asitleri

    Alanin

  • ekil 8.

    Glikolizin

    dzenlenmesi 74

  • Glikolizin, allosterik dzenlenmesi veya hz

    kstlayc enzimlerin

    fosforilasyon/defosforilasyonu ile dzenlenmesi

    ksa srelidir. Yani bunlar, glukoz tketimini

    dakika veya saatler boyunca etkilerler.

    Oysa hormonlar, enzim sentezini etkileyerek,

    miktarlarn 10-20 kat artrarak, saatler ve

    gnler boyunca ykm dzenlerler-uzun sreli.

    Karbonhidrattan zengin yemek yenilmesi ile,

    karacierde glikoliz enzimlerinin sentezi artar.

    Bylece toklukta, glukozun piruvata dnm

    artar. Alkta ise tam tersi olur.

    75

  • Kan glukoz dzeyi dtnde, alk ve

    diabette ykselen glukagon hcre ii cAMP

    seviyesini ykselterek, piruvat kinaz fosforiller

    ve onu inaktive eder. Bylece, PEP glikolitik

    yola devam edemez bunun yerine

    glukoneojeneze saparak, kan glukoz

    seviyesinin artrlmasn salar.

    Byme hormonu-GH- ise;

    1. Dokulara glukoz giriini azaltarak,

    2. Lipolizi artrp, serbest ya asitlerini aa

    kararak, PFK-1 ve piruvat kinaz inhibisyonu

    ile glikolizi basklayarak kan ekerini ykseltir.

    76

  • Glikolitik yola Dier ekerlerin

    katlmas

    u ana kadar glikolizis yolunda karbon kayna

    olarak glukozdan bahsedildi.

    Enerji kayna olarak birok karbonhidrat

    vardr. Bunlar sindirim yolu ile ya da endojen

    metabolitlerin kullanmyla elde edilir.

    77

  • Glikolitik yola Dier ekerlerin

    katlmas

    Glikoliz, disakkaritlerden treyen

    monosakkaritler iin ortak ykm yoludur. Bu

    kaynaklardan monosakkaritler, disakkaritler ve

    gliserol anlatlacaktr.

    78

  • Kaynaklar:

    1. Richard A. Harvey, Pamela C. Champe: Lippincotts

    Illustrated Reviews Serisinden Biyokimya 3. bask eviri

    editr: Do. Dr. Engin Ulukaya. Nobel Tp Kitabevi. 2007

    2. David L. Nelson, Michael M. Cox. Lehninger Biyokimyann

    ilkeleri eviri editr: Prof. Dr. Nedret Kln. Palme

    Yaynclk. Ankara 2005.

    3. Taner Onat, Kaya Emerk, Eser Y. Szmen. nsan

    biyokimyas Palme yaynclk, Ankara, 2002.

    4. Rex Montgomery, Thomas W. Conway, Arthur A. Spector

    Biyokimya olgu sunumlu yaklam. eviri editr: Nilgn

    Altan Palme Yaynclk. Ankara, 2000.

    5. Robert K. Murray, Daryl K. Granner, Peter A. Mayes, Victor

    V. Rodwell Harper biyokimya, eviri editr: Nurten

    Dikmen, Tuncay zgnen. Nobel Tp Kitabevi Ankara,

    2004 6. Not: Sunumdaki baz materyaller (bilgi, belge, resimleri, vs) internet ortamndan alnm olup sadece eitim amacyla kullanlmaktadr.

    Note: Some of the material above has been taken from the internet media and only used for educational purposes.