111 Biyokimya Ders 7

HEM 111 BiyokimyaSeyhun YURDUGÜL

Ders 7

Karbonhidrat metabolizması-Yıkım tepkimeleri

Ders içeriği

• Karbonhidratlar hakkında bilgi

• Glikoliz

• Döngüler

• Metabolizmanın düzenlenmesi

Karbonhidratlar vücudumuza alınınca neler olur?

• Besinlerle alınan karbonhidratlar enerji açısından karmaşık yapıdan daha basite indirgenerek kullanılırlar,

• ör: disakkaritler

• polimerler:

• a) nişasta (amiloz ve amilopektin)

• b) glikojen.


• Selüloz polimeri: • Parçalanmadan sindirilemez. • Karbonhidratların metabolizmasında : • büyük polimerlerden daha basit, çözünebilir hale

dönüşür:• Bu yol ile bağırsaklardan emilerek dokulara ulaşır.


• Polimerik şekerler ağızda sindirilmeye başlar;

• Tükürük hafifçe asidik bir pH’ya sahiptir=6.8 ve

• amilaz içererek karbonhidratların parçalanmasını başlatır.


• Dildeki amilaz:

• Ağız ve yemek borusuna kadar (özofagus) etkindir.


• Midedeki yüksek asidik pH, • amilaz’ı inaktive eder. • Ancak buradaki asit etkisi ile baskılama

olunca; • bu kez gastrik proteaz’lar ve lipaz’lar

protein ve yağları sırasıyla parçalar.


• Ağızdan gelen gıdalar, mide salgıları ve tükürük ile birleşip bağırsağa doğru yol alır.

• glukoz ve diğer basit karbonhidratlar:

• Bağırsak aracılığı ile karaciğerlere geçerek depolanır.

Karbonhidratlar

• Karaciğerde ayrıca. • yağ asitlerine, • amino asitlere ve glikojene dönüşür, • ya da katabolik döngülere katılır.

Yapısal olarak karbonhidratlar

• Nişasta (bitkilerde)

• Glikojen (hayvanlarda)

• parçalandıktan sonra bir birim olarak: glukoz’ a indirgenir.

• Peki glukoz nasıl kullanılır?

Glukoz yıkımı(Glikoliz)

• Glukoz bir dizi tepkime aracılığı ile piruvat adı verilen organik bileşiğe dönüşür;

• Az miktarda ATP eldesi yapılır.

Glukoz yıkımı(Glikoliz)

• Glikoliz anaerobik ortamda (oksijen yokluğunda) gerçekleştiği takdirde;

• organizmalar için fermentasyon yolu ile şekerlerin kullanımı gerçekleşir.

Glikoliz

• Mayaların gıda alanındaki temel iki görevi: • Ekmek üretimi, • Bira ve şarap’taki alkolün oluşumu. • Bunlar ihtiyacı olan diğer ara maddelerin sentezi

için glikoliz yolu ile de glukozu parçalarlar.

Glikoliz

• ör. Glikolizin ara tepkimelerinde oluşan 3-fosfogliserat bir yan tepkime ile bir amino asit olan serin’e dönüştürülür,

• Glikolizde son ürün piruvat oluştuktan sonra aerobik Krebs (TCA) döngüsüne aktarılır;

• Buradan daha fazla ATP eldesi gerçekleştirilir.

Glikoliz

• Glukoz

• Piruvat’a ve laktat’a

• aerobik şartlarda dönüşür,

• Çoğu dokuda piruvat oluşur.

• Bu döngü:

• aerobik glikoliz olarak bilinir.

Glikoliz

• Bazı dokularda oksijen bittiği zaman, • ör.yoğun egzersiz sonucu, kas’ta; • Glikoliz ürünü olarak: • ‘laktat’ oluşur.• Bu işlev: anaerobik glikoliz olarak

adlandırılır.

Glukoz yıkımı ile elde edilen enerji

• Aerobik glikolizde

• glukoz’dan piruvat’a dönüşüm sırasında,

• sonuç olarak iki adet ATP;

• iki NADH ve,

• iki adet pirüvat elde edilir.

Glukoz yıkımı ile elde edilen enerji

• Bir mol glukoz’un,

• iki mol piruvat’a dönüşümü aşağıdaki gibi özetlenebilir:

• Glukoz + 2 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi -----> 2 Piruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+

Glukoz oksidasyonu (yıkımı) ile elde edilen enerji

• Oksidasyon ile 2 mol piruvat, Krebs(Trikarboksilik asit-Sitrik asit)döngüsü ile CO2 ve H2O’ya dönüştürülür:

• 36 mol ATP;

• toplam verim:

• 38 mol ATP elde edilir.

Glukoz oksidasyonu (yıkımı) ile elde edilen enerji

• Glikoliz tepkimeleri iki kısımda özetlenebilir:

• Birinci kısım ATP harcanmasını gerektirirken,

• ikinci kısımda enerji yine ATP olarak kazanılır.

Glikolizin iki kısmı

• İlk kısımda glukozu:

• fruktoz 1,6-difosfata (F 1,6 BP) dönüştürür.

• F 1,6 BP piruvat’a ikinci kısımda parçalanır.

Heksokinaz tepkimesi: glikoliz’in ilk basamağı

– Glukoz’dan glukoz 6-fosfat’a (G6P): – ATP eldesi yapılır, ve bu glikoliz’in ilk

tepkimesidir. – Tepkimeyi dokulara özgü enzimler olan

heksokinaz’lar yönetir. – Fosforilasyon tepkimesidir.

Heksokinaz tepkimesi: Glikolizin ilk basamağı

☻ Dört adet izozim: Heksokinaz için

☻çeşitleri: I - IV,

☻Tip IV izozim: glukokinaz olarak adlandırılır.

☻ Glukokinaz: hepatosit olarak adlandırılan karaciğer hücrelerindeki heksokinaz enziminin adıdır.

İzozim: bir enzimin molekül ağırlığı aynı fakat farklı dokularda bulunan türleridir.

Fosfoheksoz izomeraz: İkinci glikoliz tepkimesinin

enzimi

• Bu tepkime bir izomerizasyon tepkimesi olup,

• Glukoz-6-fosfat’ı fruktoz 6-fosfat’a dönüştürür.

• Bu tepkimeyi katalizleyen enzim:

• fosfoheksoz izomeraz ya da diğer adı ile fosfoglukoz izomeraz enzimidir.

6-fosfofrukto-1-Kinaz (Fosfofruktokinaz-1, FFK-1)

enzimi:

• Glikolizin üçüncü tepkimesi

• ikinci ATP harcanan tepkimedir:

• Fruktoz-6-fosfat’ın fruktoz 1,6-difosfat’ a çevriminden sorumludur.

Aldolaz enzimi ve dördüncü glikoliz tepkimesi:

• Fruktoz 1,6 difosfat:

• İki adet 3-karbonlu ürüne dönüşür:

• Dihidroksiaseton fosfat,

• ve gliseraldehit 3-fosfat.

• Aldolaz bu tepkimeyi yöneten enzimdir.

Trioz fosfat izomeraz:

• Beşinci glikolitik tepkime;• Trioz fosfat izomeraz tarafından

katalizlenir. • Bu tepkimede Gliseraldehit 3-fosfat etkinen

madde(substrat) olarak:• glikolizde devam eder.• Dihidroksiaseton fosfat gliseraldehit 3-

fosfat’a dönüşür.

Gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz:

• Glukoz katabolizmasında:

• Enerji eldesini sağlayan glikolitik tepkimelerin ilki,

• glikolitik tepkimelerin altıncısı olup NADH üretimi gerçekleşir.

Gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz:

• Bu tepkimelerin ilkinde,

• gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz:

• NAD+-destekli oksidasyon ile 1,3-difosfogliserat ve;

• NADH üretimi gerçekleştirilir.

Fosfogliserat kinaz:Yedinci glikolitik tepkime

• Yüksek enerjili fosfat içeren 1,3-difosfogliserat molekülü ve ADP’nin tepkimesi:

• 3-fosfogliserat molekülü ve ATP eldesi ile sonuçlanır;

• Burada enzim olarak fosfogliserat kinaz yer alır.

Fosfogliserat mutaz

• Glikolizin 8. tepkimesinde yer alan enzimdir:

• 3-fosfogliserat’ın;

• 2-fosfogliserat’a dönüşümü ile ilgilidir.

Enolaz:

• Bu enzim yolu ile 2-fosfogliserat;

• fosfoenolpiruvat’a dönüştürülür.

• Fosfoenolpiruvat yüksek enerji içeren bir bileşiktir.

Piruvat kinaz:

• Glikoliz’in son tepkimesi olup

• piruvat kinaz enzimi tarafından yönetilir.

• Yüksek enerjili fosfat içeren fosfoenolpirüvat, ADP kullanılarak;

• pirüvat ve ATP’ye dönüştürülür.

Piruvat kinaz:

• Fosfat molekülü kopartılarak fosfoenol pirüvat, pirüvat kinaz enzimi tarafından:

• piruvat’a dönüştürülür.

Anaerobik glikoliz

• Oksijenli(aerobik)durumlarda,

• Piruvat çoğu hücrelerde:

• Krebs-Sitrik asit ya da diğer bir isimle Trikarboksilik asit döngüsüne yönlendirilir.

• Anaerobik şartlarda ve eritrositlerde aerobik koşullarda;

• pirüvat:

• Laktat’a laktat dehidrojenaz enzimi tarafından çevrilir.

• Buradaki laktat:

• hücrenin dışına atılarak dolaşıma aktarılır.

Anaerobik glikoliz

• Piruvat’tan laktat’a geçiş,

• anaerobik şartlarda, NADH’nin oksidasyon yolu ile NAD+’e çevrimini beraberinde getirir;

• Laktat dehidrojenaz tarafından katalizlenen bir tepkimedir.

Glikolizin düzenlenmesi

• Heksokinaz,

• Fosfofruktokinaz-1 ve

• pirüvat kinaz;

• Daima negatif değerlikte bir serbest enerjiye sahiptirler.

• Bu enzimler yardımıyla glikoliz’de kontrol sağlanır.

Bu üç enzim aynı zamanda:

Glikoliz’in kontrol noktalarıdır.


• Fosfofruktokinaz ikili göreve sahip enzim olup; • bu enzime kataliz sırasında halkalı AMP’ye

(cAMP) bağlı protein kinaz (PKA) yardımcı olur,


• En önemli kontrol noktası: Fosfofruktokinaz

• Burada peptid tabiatındaki hormonlar rol oynar.

• Kan glukoz değerleri düştüğünde,

• Pankreas’ta insulin üretimi de azalır.

• Ancak glukagon salgılaması artar.

Piruvat’ın izlediği yollar

• Piruvat eğer Krebs döngüsüne girecek ise: • asetil-KoA’ya dönüşür. • Bu dönüşüm piruvat dekarboksilaz

tepkimesi ile yapılır. • Buradan Krebs döngüsü ile glukoz

karbondioksit ve suya da dönüştürülür.

Piruvat’ın izlediği yollar

• Eritrositler ve iskelet kasında (egzersiz hali ile):

• Tüm ATP anaerobik glikoliz’e kanalize edilir.

• Oluşan çok miktardaki NADH:• Piruvat’ın laktat’a indirgenmesine sebep

olur. • Burada oksidasyon ile NAD+ oluşturulur.

Pirüvat’tan etil alkol eldesi, pirüvat’ın izlediği bir diğer yol: Etil alkol(etanol) metabolizmasıPirüvat dehidrojenaz enzimi ile:pirüvat’tan etanol

sonrası asetaldehit eldesi gerçekleşir. • Hepatositlerde (karaciğer hücreleri):

• alkol dehidrojenaz enzimi aracılığı ile

• Etanol’ü asetaldehit’e çevirir.

• Asetaldehit mitokondri’ye girerek;

• Öncelikle asetat’a ;

• asetaldehit dehidrojenaz’a çevrilir. (AcDH).

Sitrik asit-Krebs-Trikarboksilik asit döngüsü

• Karbonhidratlar için genel katabolik yıkım süreci olup oksidasyon işlevi ile yıkımı gerçekleştirir.

• İki karbon sitrik asit döngüsüne asetil CoA olarak katılır ve;

• İki karbon CO2 olarak döngüyü terkeder.

Sitrik asit-Krebs-Trikarboksilik asit döngüsü

• Bu döngüde, dört adet yükseltgenme-indirgenme(oksidasyon-redüksiyon) tepkimesi yer alır.

• Üç adet NADH;

• Bir adet FADH2 ve,

• Yüksek enerjili fosfat bağı (GTP) elde edilir.

Diğer metabolik döngülerle bağlantısı

Döngüye katılan maddeler hem anabolik ve hem katabolik olarak,

‘amfibolik’ özellik taşır.

İlk tepkime:Piruvat’tan Asetil Co-A eldesi

• Bu tepkime: • Gerçek anlamda Krebs döngüsünde

olmamasına rağmen, • Mitokondri’de gerçekleşir ve doğrudan

döngüye katılır.


• Piruvat, üç karbonlu bir molekül olup glikolizden çıkar iken;

• Bir karboksil grubu dekarboksile(karboksili kaybetme) durumda olup,

• karboksil grubu kaybolunca ‘asetat’ oluşur.


• Karboksil grubu:

• Ayrılma işlevini piruvat dehidrojenaz enzimi ile gerçekleştirir.

• Bir oksidasyon tepkimesidir.

Piruvat dehidrojenaz enzim kompleksi.Bira mayası (Saccharomyces cerevisiae uvarum) suşundan saflaştırılmış (izole edilmiş) enzimin üç boyutlu yapısı.


• NAD, NADH’e dönüşür.

• Eksergonik bir tepkimedir (ΔG = -7.5 kcal/mole).

İkinci basamak: KondensasyonAsetil Co-A’dan Sitrat’ın

oksaloasetat yardımı ile oluşumu

• Birinci basamakta oluşan iki karbonlu bileşik asetil-KoA,

• kondensasyon yolu ile dört-karbonlu bileşik olan,

• Oksaloasetat’a , sitrat’ı oluşturmak için dönüşür:

İkinci basamak: KondensasyonAsetil Co-A’dan Sitrat’ın

Oksaloasetat yardımı ile oluşumu

• Sitrat bir trikarboksilik asit olduğu ve bu döngüyü:

• Sir Hans Krebs keşfettiği için adı buradan gelmektedir,

• Enzim: Sitrat sentaz.

Yararlanılan kaynaklar:

111 Biyokimya Ders 7

Documents

Transcript of 111 Biyokimya Ders 7