KATABOLIZAM

GLIKOLIZA

INTERMEDIJERI GLIKOLIZE SU FOSFORILISANI Fosforne grupe imaju tri funkcije: 1 Obezbeđuju negativno naelektrisane polarne grupe, koje onemogućavaju slobodan prolazak intermedijera glikolize kroz membranu 2 Služe kao grupe za vezivanje ili prepoznavanje enzima i supstrata i omogućavaju formiranje kompleksa enzimsupstrat 3 Najvažnija im je uloga u konzervaciji energije intermedijera i njeno prenošenje na ATP

GLIKOLIZA - I faza Glukoza Heksokinaza Glukozo-6-fosfat (GLU-6-P) CH 2 OH H HO Glukoza 1 ATP Heksokinaza Mg 2+ ADP O H OH HO CH 2 PO 3 Glukozo-6-fosfat (GLU-6-P) 2 Fosfoglukozo izomeraza OH O CH 2 H HO PO 3 Fruktozo-6-fosfat (FRU-6-P) 3 ATP Fosfofruktokinaza Mg 2+ O H OH HO CH 2 PO 3 1 4 6 5 ADP Fruktozo-1,6-bisfosfat (FRU-1,6-BisP) 4 Aldolaza Triozo fosfat izomeraza Dihidroksiaceton fosfat (DHA-P) Gliceraldehid 3-fosfat (GLA--3P) 5 H C OH O CH 2 PO 3 4 5 6 CH 2 OH C O PO 3 1

GLIKOLIZA - II faza X 2 ACILFOSFAT ENOLFOSFAT Piruvat (PGK) Aldolaza 4 H C OH O CH 2 PO 3 4 5 6 Triozo fosfat izomeraza X 2 Dihidroksiaceton Gliceraldehid fosfat (DHA-P) 3-fosfat (GLA-3-P) CH 2 OH C O PO 3 1 5 6 + NAD P i GLA-3-P dehidrogenaza NADH + H C H OH 2 OPO 3 O CH PO 1,3-bisfosfoglicerat ACILFOSFAT 7 ADP Fosfoglicerat kinaza ATP C H OH COO CH 2 O PO 3 FOSFORILACIJA NA NIVOU SUPSTRATA 3-fosfoglicerat 8 Fosfoglicerat mutaza CH 2 OH C H COO O PO 3 2-fosfoglicerat 9 Enolaza H 2 O C CH 2 COO O PO 3 ENOLFOSFAT Fosfoenolpiruvat (PEP) 10 ADP Piruvat kinaza ATP C CH 3 COO O Piruvat (PGK)

PREVOĐENJE HEKSOZA U TRIOZE Jedan molekul glukoze O CH 2 OH H HO ENERGIJE UTROŠAK ATP korak 1 korak 2 ATP korak 3 O H OH HO CH 2 PO 3 Fruktozo-1,6-bisfosfat (FRU-1,6-BisP) SUMARNI PREGLED GLIKOLIZE PREVOĐENJE HEKSOZA U TRIOZE korak 4 korak 5 Dva molekula gliceraldehid 3-fosfata H C OH O CH 2 PO 3 H C OH O CH 2 PO 3 NADH korak 6 NADH ATP korak 7 ATP koraci 8 & 9 KONZERVACIJA ENERGIJE ATP korak 10 ATP Dva molekula piruvata C CH 3 COO O C CH 3 COO O

ENERGETSKI BILANS GLIKOLIZE Reakcija ATP/glukoza Glukoza Glukozo6fosfat  1 Fruktozo6fosfat Fruktozo1,6bisfosfat 2 x 1,3bisfosfoglicerat 2 x 3fosfoglicerat  2 2 x Fosfoenolpiruvat 2 x Piruvat Neto:

GLIKOLIZA - II faza X 2 Piruvat (PGK) FOSFORILACIJA NA NIVOU SUPSTRATA Aldolaza 4 H C OH O CH 2 PO 3 4 5 6 Triozo fosfat izomeraza X 2 Dihidroksiaceton Gliceraldehid fosfat (DHA-P) 3-fosfat (GLA-3-P) CH 2 OH C O PO 3 1 5 6 + NAD P i GLA-3-P dehidrogenaza NADH + H C H OH 2 OPO 3 O CH PO 1,3-bisfosfoglicerat 7 ADP Fosfoglicerat kinaza ATP C H OH COO CH 2 O PO 3 FOSFORILACIJA NA NIVOU SUPSTRATA 3-fosfoglicerat 8 Fosfoglicerat mutaza CH 2 OH C H COO O PO 3 2-fosfoglicerat 9 Enolaza H 2 O C CH 2 COO O PO 3 Fosfoenolpiruvat (PEP) 10 ADP Piruvat kinaza ATP C CH 3 COO O Piruvat (PGK)

∫ ∫ MEHANIZAM DELOVANJA GLA-3-P dehidrogenaze + B C , , D , A , E , , S R O C B CONH2 N , H S R O C B + CONH2 N , Tiohemiacetalni intermedijer B C ∫ H + S B R O C CONH2 N , Acil tioestarski intermedijer R H CH 2 OPO 3 - O OH C D OPO H OH C O CH 2 3 - + NAD + P i Gliceraldehid-3-fosfat NADH + ∫ H + S B R O C O OH P H S B + CONH2 N , R Cys 1,3-bisfosfoglicerat H CONH2 N , R + CONH2 N , R A E

MLEČNOKISELINSKA FERMENTACIJA Mehanizam delovanja Laktat dehidrogenaze NADH + H + NAD + C COO CH 3 O 1 2 HO H C CH 3 COO 2 1 Glikoliza Laktat dehidrogenaza Piruvat L-laktat strana A R 1 4 H C O N 2 + NAD R 1 4 C O N H 2 C COO CH 3 O 1 2 Laktat dehidrogenaza HO H C CH 3 COO 2 1 + H + + + Piruvat Laktat NADH

SUMARNI PREGLED POVEZIVANJA GLIKOLIZE I MLEČNOKISELINSKE FERMENTACIJE Glukoza GLIKOLIZA 2 x NAD + 2 x ADP 2 x NADH + 2H + 2 x NAD + 2 x ATP Regeneracija NAD + C COO CH3 O HO H C CH3 COO Laktat dehidrogenaza 2 x Laktat 2 x Piruvat

ALKOHOLNA FERMENTACIJA + H NADH + H + NAD + C COO CH3 O CO2 C H CH3 O C CH3 OH H Glikoliza Piruvat dekarboksilaza Alkoholna dehidrogenaza Etanol Piruvat Acetaldehid

SUMARNI PREGLED POVEZIVANJA GLIKOLIZE I ALKOHOLNE FERMENTACIJE Glukoza GLIKOLIZA 2 x NAD + 2 x ADP 2 x NADH + 2H + 2 x NAD + 2 x ATP Regeneracija NAD + C COO CH3 O C H CH3 O C CH3 OH H Alkoholna dehidrogenaza 2 x CO2 2 x Etanol 2 x Piruvat 2 x Acetaldehid

UVOĐENJE FRUKTOZE U GLIKOLIZU OH CH 2 H HO Fruktoza 1 Mišići ATP Jetra ATP Fruktokinaza C O H HO OH CH 2 PO 3 Heksokinaza ADP ADP O OH CH 2 H HO PO 3 OH O CH 2 H HO PO 3 FRU-1-P (otvoreni lanac) Fruktozo-1-fosfat (FRU-1-P ) 2 FRU-1-P aldolaza Fruktozo-6-fosfat (FRU-6-P ) ATP 3 C O H OH CH 2 ADP H C OH O CH 2 PO 3 Triozo kinaza Gliceraldehid (GLA) GLIKOLIZA + CH 2 OH C O PO 3 Gliceraldehid 3-fosfat (GLA-3-P) Triozo fosfat izomeraza Dihidroksiaceton fosfat (DHA-P)

UVOĐENJE FRUKTOZE U GLIKOLIZU (NASTAVAK) C O H OH CH 2 C H OH CH 2 NADH + H + + NAD Alkoholna dehidrogenaza Gliceraldehid (GLA) Glicerol Glicerof kinaza ATP ADP CH 2 OH C O PO 3 NADH + H + + NAD CH 2 O PO 3 C H OH Glicerof fosfat dehidrogenaza Dihidroksiaceton fosfat (DHA-P) Glicerol-3-fosfat

PROCES KONVERZIJE MANOZE U FRU-6-P H HO OH CH2OH 2 3 2 CH2OPO O H HO OH 3 2 CH2OPO CH2OH H O HO OH ATP ADP 1 2 Fosfomanozo izomeraza Heksokinaza Manozo-6-fosfat Fruktozo-6-fosfat (FRU-6-P) Manoza GLIKOLIZA

2 x + PROCES RAZLAGANJA MALTOZE i LAKTOZE GLIKOLIZA a-glukozidaza 1 3 4 5 6 2 HO H OH C a(1-4) H2O OH 1 3 4 5 6 2 HO H O C 2 x a-glukozidaza Glukoza Glukoza GLUKOZA MALTOZA GLIKOLIZA 6 5 4 3 1 2 O HO H C OH b(1-4) H2O OH 1 3 4 5 6 2 HO H O C OH 1 3 4 5 6 2 HO H O C + b-galaktozidaza Galaktoza Glukoza GALAKTOZA GLUKOZA LAKTOZA

MEHANIZAM KONVERZIJE GALAKTOZE U UDP-GLUKOZU UDP (uridin difosfat) O CH 2 OH H HO P Uridin UDP-glukoza O CH 2 OH H HO ATP ADP PO 3 2 O CH OH H HO O CH 2 OH H HO UDP 1 2 Galaktokinaza GAL-1-P-uridil transferaza Galaktozo-1-fosfat (GAL-1-P) Galaktoza UDP-galaktoza 3 UDP-galaktozo 4-epimeraza ( NAD ) + O H OH HO CH 2 PO 3 O CH 2 OH H HO PO 3 Fosfoglukomutaza O CH 2 OH H HO UDP Glukozo-6-fosfat (GLU-6-P) Glukozo-1-fosfat (GLU-1-P) UDP-glukoza GLIKOLIZA

PUT EPIMERIZACIJE UDP-GALAKTOZE 4-keto intermedijer UDP-galaktoze H OH HO UDP CH2OH 4 O H OH HO UDP CH2OH 4 UDP-galaktoza UDP-glukoza UDP-galaktozo 4-epimeraza ( NAD ) + + NAD + NAD NADH + H + NADH + H + O H OH UDP CH2OH 4-keto intermedijer UDP-galaktoze

PROCES RAZLAGANJA GLIKOGENA i SKROBA Glikogen fosforilaza 1 3 4 5 6 2 HO H OH O C OPO GLIKOGEN SKROB Skrob fosforilaza Glukozo-1-fosfat Fofsoglukomutaza 3 2 CH2OPO ENZIM ENZIM C H 2 O 3 2 CH2OPO ENZIM 1 3 4 5 6 2 HO H OH O OPO CH2OPO 1 3 4 5 6 2 HO H OH O C OPO 1 3 4 5 6 2 HO H OH O CH2OPO Glukozo-1-fosfat Glukozo-1,6-bisfosfat Glukozo-6-fosfat

OKSIDATIVNA DEKARBOKSILACIJA PIRUVATA

Koenzim Lokacija Funkcija Koenzimi multienzimskog Kompleksa Piruvat dehidrogenaze Koenzim Lokacija Funkcija TPP Vezan za subjedinicu E1 Dekarboksilacija piruvata pri čemu nastaje hidroksietil-TPP Liponska kiselina Kovalentno vezana za subjedinicu E2 (lipoamid) Prihvata hidroksietil karbanjon sa TPP-a u obliku acetilne grupe HSCoA Supstrat za subjedinicu E2 Prihvata acetilnu grupu sa lipoamida FAD Vezan za subjedinicu E3 Oksiduje lipoamid NAD+ Supstrat za subjedinicu E3 Oksiduje FADH2 1 2 3 4 5 E. coli Sisari 24 30 Subjedinica E1 Piruvat dehidrogenaza E2 Subjedinica Dihidrolipoil transacetilaza 24 60 E3 Subjedinica Dihidrolipoil dehidrogenaza 12 6

HEMIJSKE STRUKTURE TPP I LIPOAMIDA 6 5 4 3 2 1 + O P CH NH2 H C N S CH2 , Disocibilni proton Tiazolni prsten Aminopirimidinski prsten Tiamin pirofosfat (TPP) Liponska kiselina Lys S CH2 C O NH CH (CH2)4 Lipolizinska komponenta Lipoamid

Piruvat dehidrogenaze MEHANIZAM KATALIZE KOMPLEKSA Piruvat dehidrogenaze S FADH2 + NAD 5 SH FAD + NADH + H (E3) Dihidrolipoil dehidrogenaza TPP OH C CH3 S FAD R S 4 CO2 1 2 Hidroksietil-TPP Lipoamid HS R Dihidrolipoamid (E1) Piruvat dehidrogenaza (E2) Dihidrolipoil transacetilaza COO C O CH3 3 CoA S O C CH3 HS S O C CH3 R TPP HS CoA Acetil-S-CoA PIRUVAT Acetil-dihidrolipoamid

MEHANIZAM KATALIZE KOMPLEKSA Piruvat dehidrogenaze SUMA REAKCIJA OKSIDATIVNE DEKARBOKSILACIJE PIRUVATA 5 (E3) Dihidrolipoil dehidrogenaza HS R S FADH2 + NAD 2 TPP Hidroksietil-TPP (E1) Piruvat dehidrogenaza (E2) Dihidrolipoil transacetilaza 4 Acetil-dihidrolipoamid R S Lipoamid HS O C CH3 SH FAD OH + NAD + NADH + H Piruvat + HS-CoA + S FAD CO2 H + 1 Acetil-S-CoA + NADH + + CO2 COO C O CH3 3 CoA S O C CH3 HS CoA Acetil-S-CoA PIRUVAT