Buněčný metabolismus

Enzymy a reakce glykolýzy

Hexokináza

glukóza + ATP = glukóza-6-fosfát + ADP

kofaktorem kationty Mg2+

1. regulační enzym - inhibice produktem fosforylovaná glukóza nemůže unikat z buňky

Glukóza-6-fosfátizomeráza

glukóza-6-fosfát = fruktóza-6-fosfát

izomerizace na „souměrnou“ hexózu

Fosfofruktokináza

fruktóza-6-fosfát + ATP = fruktóza-1,6-bisfosfát

kofaktorem kationty Mg2+

2. regulační enzym - klíčový, vede k němu více inhibitorů i aktivátorů

Aldoláza

fruktóza-1,6-bisfosfát = glyceralgehyd-3-fosfát + dihydroxyacetonfosfát

triózafosfáty jsou vzájemně převoditelné, viz dále

Triózafosfátizomeráza

dihydroxyacetonfosfát = glyceraldehyd-3-fosfát

enzym má soudkovitý tvar, dokonce i s víčkem

Glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenáza

glyceraldehyd-3-fosfát + NAD+ + Pi = 1,3-bisfosfoglycerát + NADH + H+

oxidace substrátu a fosforylace, redukce koenzymu

energie oxidace aldehydu se spotřebuje na zabudování makroergního fosfátu

Fosfoglycerátkináza

1,3-bisfosfoglycerát + ADP = 3-fosfoglycerát + ATP

kofaktorem kationty Mg2+

vznik ATP substrátovou fosforylací (vrací se investice z reakce 1. a 3.)

Fosfoglycerátmutáza

3-fosfoglycerát = 2-fosfoglycerát

meziproduktem 2,3-bisfosfoglycerát

Enoláza

2-fosfoglycerát = fosfoenolpyruvát + voda

fosfát v pozici 2 se stává makroergním

kofaktorem Mg2+

Pyruvátkináza

fosfoenolpyruvát + ADP = pyruvát + ATP

spontánní přeměna enolypyruvátu na ketoformu

kofaktorem kationty Mg2+ a K+

vznik ATP

3. regulační enzym - allosterická inhibice ATP

Osud pyruvátu po glykolýze

Anaerobní podmínky

• není možné reoxidovat NADH přenosem redukčních ekvivalentů dýchacím řetězcem až na kyslík

• dochází ke kvasným (fermentačním) procesům, které vedou reoxidují NADH na NAD+

  • • mléčné kvašení: pyruvát -(laktátdehydrogenáza, redukce pyruvátu, reoxidace NADH)- laktát

    • alkoholové kvašení: pyruvát -(pyruvátdekarboxyláza, dekarboxylce pyruvátu)- acetaldehyd -(alkoholdehydrogenáza, redukce aldehydu, reoxidace NADH)- etanol

Aerobní podmínky

• pyruvát přenesen do mitochondrie, kde je oxidativně dekarboxylován na acetyl-CoA

• tento proces zajišťuje multienzymový pyruvátdehydrogenázový komplex

  • • tři enzymy: pyruvátdehydrogenáza (E1), dihydrolipoyltransacetyláza (E2), dihydrolipoyldehydrogenáza (E3)

    • pět kofaktorů: thiamin pyrofosfát (vázán k E1), kyselina lipoová (jako Lys lipoamid E2), koenzym A (substrát E2), FAD (vázán k E3), NAD+ (substrát E3)

    • výsledkem je redukovaný NADH, uvolněný CO2 a acetyl-CoA, který vstupuje do Krebsova cyklu

KREBSŮV CYKLUS

• syn. cyklus kyseliny citrónové, cyklus trikarboxylových kyselin

• řada reakcí, které katabolizují acetylové zbytky (ty vystupují ve formě acetyl-koenzymu A) a uvolňují redukční ekvivalenty (přenášeny NADH, FADH2) a oxid uhličitý = společná metabolická dráha sacharidů, lipidů i proteinů

• buněčná lokalizace: matrix mitochondrie a vnitřní list vnitřní mitochondriální membrány