A glikolízis lépései

• a glükóz a metabolizmus központi tápanyaga, minden sejt képes hasznosítani.
  • a szénhidrát-katabolizmus első-bevezető reakciója.
  • anabolitikus folyamatok indulhatnak ki a különböző intermedierekből.
  • anaerob glikolízis: az egyetlen lehetőség ATP termelésre anaerob körülmények között
• az emberi szervezet napi 160g glukózt igényel.
  • 120g az agy szükséglete
  • 40g - ATP szintézis a csak glukózt felhasználó sejtekben (vvt, leukocyta, cornea, szemlencse, retina, vese velőállomány, testis, fehér izom)
• egy molekula glükózból két molekula piruvát keletkezik
• a citoszolban játszódik le
• a glikolízisnek két fázisa van
  1. fázis: energiabefektető/vesztő fázis → 2 ATP-t fektetünk be.
  2. fázis: energianyerő fázis → 4 ATP-t nyerünk.

→ nettó 2 ATP keletkezik

• három irreverzibilis lépés

• glukóz(6C) → → → 2 db glicerinaldehid-P (3C)
• hat szénatomos hexózok reakciói

1. a glükóz bejut a sejtbe: GLUT-transzportereken, kétirányú-reverzibilis transzport → IC-EC egyensúly
2. a glükóz a 6. C-atomon foszforilálódik → glükóz-6-P keletkezik
   • ha nem foszforilálódik, a glükóz kijuthat a sejtből
   • ha foszforilálódik, már nem tud kijutni, nincs transzportere.
   • ez a lépés a glikolízis első lépése, de nem a fő szabályozott lépés, nem az elkötelező lépés. (a G-6-P nem feltétlenül a glikolízisben megy tovább, átalakulhat glikogénné, glikolipid, glikoprotein képződhet…)
   • ezt a lépést két (izo)enzim katalizálhatja
     • hexokináz
       • nem specifikus a glükózra
       • minden sejtben megtalálható
       • G6P allosztérikusan gátolja
     • glükokináz
       • csak glükózra specifikus
       • olyan sejtekben szintetizálódik, amik érzékelik a vércukorszintet (máj, pancreas ß sejtek, vese kéreg sejtek, bélhámsejtek[ezek a béllumen glükózkoncentrációját érzékelik])
       • G6P nem az allosztérikus inhibitora
     • irreverzibilis lépés (ATP kell!)
3. glukóz-6-foszfát → fruktóz-6-foszfát
   • a hexóz-foszfát izomeráz/foszfoglukóz-izomeráz katalizálja a reakciót
   • egyensúlyra vezet - reverzibilis (≈E szint)
   • aldóz-ketóz izomeráció (a G-6-P és a F-6-P konstitúciós izomerek)
   • a glükóz és a fruktóz is megtalálható mind gyűrűs, mind nyílt láncú formában.
4. fruktóz-6-P → fruktóz-1,6-biszfoszfát
   • a foszfofruktokináz-1 enzim a C1-en foszforilálja a F-6-P-ot.
   • irreverzibilis reakció, magas foszforilcsoport-átviteli potenciálú vegyületről, alacsony foszforil-csáp-ú vegyületre megy a P_i
   • ez a glikolízis ELKÖTELEZŐ LÉPÉSe
   • szigorúan szabályozott lépés
     • allosztérikus aktivátorok: fruktóz-2,6-biszfoszfát, AMP
     • allosztérikus inhibitorok: ATP, citrát, zsírsavak
5. fruktóz-1,6-biszfoszfát → glicerinaldehid-3-foszfát + dihidroxiaceton-foszfát
   • két C atom közötti aldol kötés - bárhol törhető → aldehid + primer alkohol
   • aldoláz-A hasít, a keletkező aldóz a glicerinaldehid-3-P, a keletkező ketóz a dihidroxiaceton-P
   • dihidroxiaceton-foszfát ↔ glicerinaldehid-3-foszfát
     • triózfoszfát-izomeráz
     • reverzibilis aldóz-ketóz izomeráció → egyensúlyra vezet
     • igazából az egyensúly jobbra el van tolva, mert a GA-3-P-ot folyamatosan fogyasztja a glikolízis II. fázisa.

• 3 szénatomos triózok reakciói
• 2 db glicerinaldehid-3-foszfátból keletkezik 2db piruvát (egy glükóz molekulával számolva)
• ebben a fázisban két szubsztrát szintű foszforiláció van, egy glükóz molekulából kiindulva(tehát úgy, hogy két triózon végigmegy a II. fázis) 4 ATP keletkezik → nettó 2 ATP (az első fázisban 2-t befektettünk.)

1. glicerinaldehid-3-P → 1,3-biszfoszfoglicerát
   • enzim: glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz által katalizált reakció (SH enzim - monojód-acetáttal gátolható)
   • koenzim: NAD⁺
   • az enzim aktív centrumában cisztein köti kovalensen az aldehidcsoportot, ami karboxilcsoporttá oxidálódik, a NAD átvesz 2H⁺-t, redukálódik → a kialakuló intermedier magas csáp-ú tioészter kötéssel kapcsolódik az enzimhez.
   • oxidoredukció → E felszab. → tioészter-kötés E-ját fedezi
   • foszforolízis: a COOH csoport egy P_i-tal magas csáp-ú vegyes savanhidrid-kötést képez.
   • az 1,3-biszfoszfoglicerát egy savanhidrid és egy észterkötésben tartalmaz foszfátot, magasabb a P_i csáp-ja, mint az ATP-nek!
2. 1,3-biszfoszfoglicerát → 3-foszfoglicerát
   • foszfoglicerát-kináz katalizálja a magas csáp-ú foszfát átvitelét ADP-re → a glikolízisben először ATP keletkezik
   • szubsztrát szintű foszforiláció= ATP keletkezik a reakcióban közvetlenül, a légzési lánctól függetlenül. (anaerob körülmények között is.)
3. 3-foszfoglicerát → 2-foszfoglicerát
   • foszfoglicerát-mutáz katalizálja
   • a foszforiltranszfer nem két molekula között zajlik, ezért nem transzferáz az enzim
   • reverzibilis lépés
4. 2-foszfoglicerát → foszfoenolpiruvát(PEP)
   • enoláz/2-foszfoglicerát anhidratáz enzim (fluoriddal gátolható)
   • magasenergiájú foszfoenol-észter keletkezik (enolészter kötés - a legmagasabb csáp az anyagcserében)
   • vízkilépés
5. foszfoenolpiruvát → piruvát
   • piruvát-kináz enzim
   • szubsztrát szintű foszforiláció
   • irreverzibilis lépés
   • allosztérikus inhibitor: ATP
   • piruvát: keto-enol tautomerizáció

glukóz

↓(hexokináz/glükokináz) [ATP→ADP] (gátol: G6P [csak a hexokinázt])

glukóz-6-foszfát

↓(hexóz-foszfát izomeráz/foszfoglukóz izomeráz)

fruktóz-6-foszfát

↓(foszfofruktokináz I) [ATP→ADP] (aktivál: fruktóz-2,6-biszfoszfát, AMP - gátol: ATP, citrát, zsírsavak)

fruktóz-1,6-biszfoszfát

↓(aldoláz-A)

glicerinaldehid-3-foszfát + dihidroxiaceton-foszfát (a triózfoszfát-izomeráz egymásba alakítja őket)

↓(glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz) ←(P_i) [NAD⁺→NADH+H⁺] (←monojód-acetát)

1,3-biszfoszfoglicerát

↓(foszfoglicerát-kináz) [ADP→ATP]

3-foszfoglicerát + ATP

↓(foszfoglicerát-mutáz)

2-foszfoglicerát

↓(enoláz/2-foszfoglicerát anhidratáz) →H2O (←fluorid)

foszfoenolpiruvát(PEP)

↓(piruvát-kináz) [ADP→ATP] (gátol: ATP)

piruvát

• a sejt típusától (van-e mitokondrium?)
• a sejt oxigénellátottságától

piruvát → acetil-KoA (citrát ciklus)

1. nincs mitokondrium
2. van mitokondrium, de nincs elég oxigén

piruvát → laktát

• enzim: laktát-dehidrogenáz
• koenzim: NADH
• reverzibilis reakció
• anaerob körülmények között, vagy mitokondrium-nélküli sejtekben elengedhetetlen a GA-3-P oxidációjához szükséges NAD⁺ termeléshez.
• azonban a keletkezett laktát csak úgy tud továbbalakulni, ha visszaoxidálódik piruváttá (ehhez NAD⁺ kell.)
• ha továbbra sem lesz elegendő oxigén, a laktát szecernálódik a vérbe, ahonnan az aerob sejtek fölveszik azt. (Cori-kör)
• ha emelkedik a szérum-laktát szint, laktát acidózis alakul ki.