BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4...

62
BİY 315 Karbohidratların Metabolizması -II Yrd. Doç. Dr. Ebru SAATÇİ 2008-2009 Güz Yarı Dönemi

Transcript of BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4...

Page 1: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

BİY 315 Karbohidratların Metabolizması-II

Yrd. Doç. Dr. Ebru SAATÇİ2008-2009 Güz Yarı Dönemi

Page 2: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Kan şekeri düzeyini düzenleyen faktörler

Kan glukoz seviyesi, glukozmetabolizması ile ilgili bütün metabolik yolların (glikoliz, glikojenoliz, glikojenez, glukoneogenez, pentoz fosfat yolu vs.) koordineli çalışması ve kontrolü ile ayarlanır.

Page 3: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Kan glukoz seviyesinin düzenlenmesinde, karaciğer ve hormonların etkisi önemlidir.

Yemeklerden sonra kan şekeri yükseldiğinde fazla glukoz, insülinhormonunun etkisiyle karaciğerde glikojen tarzında depo edilir (glikojenez).

Kısa süreli açlıklarda, karaciğerdeki glikojenden glikojenoliz sonucu, uzun süreli açlıklarda, yine karaciğer tarafından glukoneogenezle kana glukoz verilir.

Page 4: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

GLİKOJENEZ (GLİKOJEN BİYOSENTEZİ)

Düşen kan glukoz düzeyini yeniden yükseltecek tek defans hattı glukozun depo formu olan polisakkarit yapıdaki GLİKOJEN dir. Glikojen glukozun depolanmış şeklidir. Glikojen sentezi organizmanın tüm hücrelerinde yapılmakla birlikte, bu işte ki en faal iki organımız kana glukoz sağlamakla yükümlü karaciğer ve kasılma için enerji depolayan kas dokusudur.

GLUKOZ GLİKOJENGLİKOJENEZ

GLİKOJENOLİZ

Glikojenezde, var olan bir glikojen molekülüne glukoz katılır ve glikojendeki glukoz kalıntı sayısı artmış olur.

Page 5: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glikojen sentezi karaciğer, kas, böbrek hücre sitozolünde kan glukoz düzeyi çok yüksek olduğunda gerçekleşir.

G-6-P, G-1-P’a dönüştürülür.G-1-P’ın glikojen sentezine

gidebilmesi için gurup transferi (UDP) ile aktive edilmesi gerekmektedir.

Sentez için bir Primere(glikojen molekülü) gereksinim vardır.

Page 6: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat
Page 7: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glikojenezis AlAlfafa -- D D -- GluGlukkoozz

αα -- D D -- GluGlukkoozz -- 6 6 -- fosfatfosfat

αα -- D D -- GluGlukkoozz -- 1 1 -- fosfatfosfat

UDPGluUDPGlukkoozz

1,4 1,4 –– GluGlukkoozil ünitelerizil üniteleri

Glukokinaz, Mg Mg 2+2+

Ürinidin difosfoglukozpirofosforilaz

Fosfoglukomutaz, Mg 2+

ATP

ADP

UTP

PPi

GlGlikikoojjenen primerprimer

Glikojen sentaz, Mg 2+UDPG

UDP

Dallanma enzimi

1,4 1,4 ve ve 1,61,6 -- GluGlukkoozizill üniteleriüniteleri = = GlGlikikoojjenen

Page 8: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glikojenez bir sentez reaksiyonudur ve enerji gerektirir. Enerji UTP den sağlanır. Enerji yüklü glukoz molekülleri enzimler aracılığı ile primer glikojen molekülüne α1→4 ve α1→6 bağları yaparak bağlanır ve sentez gerçekleşir.

Glikojen sentezinin ilk aşamasında glukoz-6-fosfat, fosfoglukomutaz ile tersinir olarak glukoz-1-fosfata dönüştürülür.

Glukoz-6-fosfat ↔ Glukoz-1-fosfat

Bundan sonra glikojenezin temel reaksiyonu gelişir. Glukoz-1-fosfat, UDP-glukoz pirofosforilaz tarafından UTP katkısıyla UDP-glukoz’açevrilir. Bu reaksiyon sonunda açığa çıkan pirofosfat molekülünün pirofosfatazla ekzergonik olarak ortofosfata çevrilmesi nedeniyle bu reaksiyon tersinir değildir.

Glukoz-1-fosfat + UTP → UDP-glukoz + PPi

PPi→ 2Pi (∆Go’ =-25 kJ/ mol)

Page 9: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glikojen sentaz, UDP-glukoz içindeki glukoz molekülünü, mevcut enerjiden yararlanarak α1→4 bağıyla primer glikojene bağlar. Glikojen primeri, glikojenin adı verilen bir protein yardımıyla oluşmuş en az 4 glukoz ünitesinden ibaret bir yapıdır. Bu işlem sonunda glikojen molekülü bir glukoz ünitesi kadar uzar.

Glikojen(glukoz)n + UDP-glukoz → Glikojen(glukoz)n+1 + UDP

Glikojen sentaz α1→6 bağı yapamaz. Bu iş, amilo (1→4),(1→6) transglikozidaz veya glikozil(4→6)-transferaz denilen (dallandırıcı enzim) enzimle başarılır. Bu enzim, düz glikojen zincirinin indirgen olmayan ucundan aldığı en az 6 glukozil ünitelik kısmı glikojen molekülüne aktarır.

Page 10: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glikojen Sentaz

Düzenleyici enzim

Page 11: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glikojenoliz glikojen yıkımı demektir. Son ürünü karaciğerde glukoz, kas dokusunda ise glukoz-6-fosfattır. Glikojenolizin ilk enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolu karbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktör olarak Pridoksal fosfat (PLP) kullanır. Ürün glukoz-1-fosfattır. Glukoz-1-fosfat’ta fosfoglukomutazla glukoz-6-fosfata çevrilir.

Glikojen(glukoz)n + Pi → Glikojen(glukoz)n-1 + Glukoz-1-fosfat

Glukoz-1-fosfat ↔ Glukoz-6-fosfat

Fosforilaz etkisi dallanma noktasına yaklaşık 4 glukozil rezidüsükalınca durur. Bu noktada dal kırıcı enzim (glukan transferaz)devreye girer. Dal kırıcı enzimin iki aktivitesi vardır. Bunlar etki sırasıyla glukotransferaz ve glukozidaz aktiviteleridir.

GLİKOJENOLİZ

Page 12: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Dal kırıcı enzim ilk olarak son üç glukoz rezidüsünü alır ve komşu düz zincirin C4’ne ekler (glukotransferaz etkisi). Dallanma noktasında α1→6 bağı ile bağlı duran son glukozünitesi de glukozidaz etkisi (amilo 1→6 glukozidaz) ile yerinden koparılır. Bu enzimatik etkinin ürünü glukoz-1-fosfat değil sadece glukozdur.

Page 13: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

1

2

3

GLİKOJENOLİZ:

Glikojen yıkımı:

1. Glikojen fosforilaz

2. Dallanmış yapıyı yıkıcı enzim. (Transglikozilaz, Glukozidaz)

3. Fosfoglukomutaz

Page 14: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat
Page 15: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glikojen Sentez ve Yıkımının HormonalKontrolü

Kas kasılımı ve beyin fonksiyonları için kan glukoz konsantrasyonunu 5 mM olmalıdır. Bu da bir çok hormonun kontrolü altındadır: İnsülin, Glukagon, Epinefrin ve Glukokortikoidler.Homeostaz glikojen fosforilaz veglikojen sentaz’ın kontrolü ile sağlanır.

Fosforilaz aktivitesi, allosterik ve kovalent modifikasyonla (fosforilasyon) düzenlenir.

Page 16: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Kan şekerini düşüren hormonlar:

İnsülin: Pankreas beta hücreleri tarafından sentezlenip kana verilir. Glukozun kas ve yağ dokusu hücrelerine girişini sağlar. Glikoliz ve glikojenezi hızlandırır.

Page 17: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

İNSÜLİN

-Gen ekspressiyonu-Glukojenik ve katabolik enz.repressiyonu-Biyosentetik ve anabolik enzindüksiyonu

Page 18: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Somatomedinler: Karaciğerde sentezlenen bir grup küçük polipeptittir. Büyüme hormonunun büyüme üzerindeki etkilerine aracılık ederler. Ayrıca insülin benzeri aktiviteye sahiptirler.

Somatostatin: Hipotalamus ve pankreas D hücrelerinden salınır. Glukagon ve insülin salıverilişini inhibe eder.

Kan şekerini arttıran hormonlar:

Glukagon: Pankreasın alfa hücrelerinden salıverilir. Karaciğerde glikojenoliz ve glukoneogenezihızlandırır.

Page 19: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Epinefrin (adrenalin): Adrenal medülladan salıverilir. Glikojenolizi hızlandırır.

Büyüme hormonu ve ACTH: İnsüline zıt etki gösterirler.

Glukokortikoitler (kortizol, kortizon, kortikosteron): Adrenal korteksten salıverilirler. Glukoneogenezi hızlandırırlar.

Tiroit hormonları (T3 ve T4): Glikojenolizi hızlandırırlar ve bağırsaktan glukoz emilimini arttırırlar.

Human plasental laktojen: Plasentadan salıverilir. İnsülin etkisine zıt etki gösterir.

Page 20: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Allosterik Kontrol

Protein kinazlar aracılığı ile fosforlananGLİKOJEN FOSFORİLAZ aktive , GLİKOJEN SENTAZ inaktive olur.

Fosforilasyon, fosfoprotein fosfataz aktivitesi ile tersinirdir.

Glukagon ve epinefrin, glikojen yıkımını aktive edici etkisi, adenilat siklaz aracılığı ile oluşan 3’5’-siklik AMP ninprotein kinaz A’ ı aktive etmesi ile sağlanır.

Page 21: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

A

الβα

Page 22: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

ProteinkinazFosfataz

FosfatazProteinkinaz

Page 23: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Kas glikojeninin mobilizasyonu

KAS

Glucose-6-P

Pyruvate

Epinephrine

A

β2-receptor

CO2Lactate

Lactate

cAMPGlycogen

Glucose-1-P

UDP-Glc ⊕

Kas glikojen yıkımı çift kontrollüdür.

Epinefrin-siklik-AMP

Ca2+ -kalmodulin

Kas kontraksiyonundaglukoz alımı paralel olarakaktive edilir.

Page 24: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Kasta glikojen fosforilazınallosterik kontrolü:

Regulasyonunenerji düzeyine bağlılığı oldukça yüksektir.ATP, G-6-P yüksekse enzim aktivitesi azalmaktadır.AMP düzeyi yüksekse enzim aktivitesi artmaktadır.

Pi düzeyi cooperatif etki sağlar.

ATP,Pi nin Km değerini artırır.

AMP,Pi nin Km değerini azaltır.

Page 25: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

GLİKONEOJENEZPerhiz ve açlık süresince, karaciğer glikojen yetersizliğinde kan glukoz düzeyinin düzenlenmesinde “GLİKONEOJENEZİS” temel rol oynar.Bitkiler asetil-CoA dan glukoz sentezini GLİOKSİLAT döngüsü ile yaparlar.Glukoz sentezi için C iskelet kaynağı ve ENERJİ gereksinir. Enerji gereksinimi adipoz dokudan salınan yağların metabolizeedilmesi ile sağlanır.C kaynağı başlıca 3 kaynaktan sağlanır.1. Kırmızı kan hücreleri ve kas gibi dokularda anaerobik

Glikoliz ile oluşturulan LAKTAT’ dan

2. Kas proteinlerinden türetilen AMİNOASİTLER’den

3. Adipoz dokuda lipolizis süresince TAG’lerden salınan GLİSEROL’ den.

Page 26: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glukoneojenezin Görevleri:

Kan glukoz düzeylerinin devamlılığını sağlarAsit-baz dengesinin kontrolünde önemlidir: Hızlı kas kasılmaları sırasında ortaya çıkan laktatlar karaciğer tarafından alınıp glukoneojenetik substrat olarak kullanılırlar (Cori siklüsü).Amino asit dengesinin devamını sağlar: Vücutta ortaya çıkan fazla amino asitler glukoneojenetik substrat olarak değerlendirilir. Esansiyel aminoasitlerde glukoneojenetik ara ürünlerden sentezlenirler.Biyosentetik prekürsörleri üretir: Diyetle yeterince karbonhidrat alınmadığında glikoprotein, glikolipid ve yapısal karbonhidratlar için prekürsörler sağlar.

Page 27: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

GLİKONEOGENEZ:

Glukoneojenezis başlıca karaciğerde (%90) ve böbrek (%10) oluşur.

Sentezin bir kısmımitokondri bir kısmı da sitozol’de gerçekleşir. Glikoliz ve Glikoneojenez karşılıklı olarak düzenlenir (Biri

minimal aktivite de iken diğeri yüksektir).Glikoliz reaksiyonları yüksek (-) ∆G değerlerine sahip olduğu için

tersinmez dir.Hekzokinaz.

Fosfofruktokinaz.

Pirüvat Kinaz.

Bu 3 basamak GLİKONEOJENEZİS de bypass edilir.Yalnızca Pirüvat’dan glukoz sentezinde glikoliz’deki enzimler

kullanılır. Yüksek Glu ve F-2,6-BP, glikoneojenezi İNH., glikolizi AKT.

eder.

Page 28: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

11

22

33

Glukozyapımı yıkımından farklıdır.

Page 29: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

GLUGLUKKONEOONEOJJENEENEZİZİSS

FFososffoenolpoenolpiirrüüvatvat

OOksksaloaaloasesetattat

PPİİRRÜÜVATVATLALAKKTATTAT

AAssetetiill--KKoAoA

TCA TCA DöngüsüDöngüsü MitoMitokkondriondriNADNAD++

NADHNADH

OO2 2 + 4H+ 4H++

AlaninAlanin ((PROTEPROTEİİNN))

•Laktat ve Alaninaşırılığında O2tüketimi artar.

•Laktik asidozis

Glukoneogenezis

aracılığı ile azatılır.

2H2H22OO

Page 30: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Kc. Glukoneojenezisi

Kc glikolizin tersinir olmasına sağlayan enzimleri içerir.Bu enzimler iskelet kasında bulunmazlar.İnsülin tarafından inhibe edilirlerGlukagon & katekolaminlertarafından stimüleedilirler.

Substrat olarak pirüvat, laktat ve alanini (Koridön.) kullanırlar.

Page 31: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Cori Siklüsü (Döngüsü)Laktat kas dokusunda bol miktarda meydana gelir. Anaerobikşartlarda çalışan kas dokusu daha fazla laktat sentezler. Bu şekilde kas dokusunda oluşan laktat kana karışır, karaciğere gelir ve glukoneojenezle glukoza dönüştükten sonra kanla kas dokusuna ulaşır ve tekrar laktat haline gelir. Bu siklik olaya CORİ SİKLÜSÜ denir.Amino grubunu kaybettikten sonra, geride kalan karbon iskeleti, pirüvat veya TCA siklüsü ara maddelerine dönüşen aminoasitlerden de glukoneojenez yoluyla glukoz sentezlenir. Örneğin açlık durumunda kas dokusundan alanin salınır. Bu amino asit karacigerde transaminasyonla NH2 grubunu kaybederek pirüvatadönüşür.Pirüvattan glukoneojenezle glukoz meydana gelir. Glukoz kanla kas dokusuna ulaşır. Glukoz burada enerji temin etmek amacı ile kullanılabileceği gibi, oksidasyonu sırasında oluşan pirüvattanalanin sentezide mümkün olur. Bu olaya ALANİN-GLUKOZ SİKLÜSÜ denir.

Page 32: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Cori Döngüsü

Lactate

Page 33: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Alanin-Glukoz Döngüsü

Page 34: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Alanin – Pirüvat dönüşümü:

Page 35: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Matriks’de, [NADH]/[NAD+] oranı yaklaşık 80 dir; Sitozol de ise bu oran 100,000 kez daha azdır(NADH çok nadir bulunur).

NADH, Glikoneojenezis için esansiyeldir. Bu nedenle malatshuttle (mekik) hem substratı hem de kofaktörü gereksinimi olduğu bölgeye taşır.

Alternatif olarak: Anaerobik koşullar baskın olduğunda (kan hücreleri ve kas) laktat pirüvataokside edilerek NADH oluşturulur.

Fig. 14-19

Malat-Aspartata mekiği

kullanır

Bypass’da diğer alternatif yol MALAT oluşumudur.

Page 36: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Malat-Aspartat mekiği karaciğer, böbrek ve kalpmitokondrilerinde fonksiyon görür:

Page 37: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glukoneojenezis: Bypass 2

- C-1 fosfat grubu fruktoz 1,6-bisfosfataz tarafından hidroliz edilir.

- Allosterik regülasyon:sitrat aktive ederfruktoz-2,6--bisfosfat inhibe ederAMP inhibe eder

Page 38: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glukoneojenezis: Bypass 3

Fruktoz-6-fosfatFosfofrukto izomeraz

Kas ve beyinde Glukoz-6-fosfataz yoktur, glukoz gereksinimi dietyada karaciğer ve böbrek de glikoneojenezis aracılığı ile kana verilen glukoz ile sağlarlar.

Page 39: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

H O

OH

H

O HH

O H

CH 2O H

H

O H

HH O

OH

H

OHH

O H

CH2OPO 32−

H

OH

HH2O

1

6

5

4

3 2

+ Pi

glucose-6-phosphate glucose

G lucose-6-phosphatase

G-6-Paz karaciğer ve böbrek hücrelerinin ER’da bulunur.G-6-P hidroliz edilir ve ER içerisine geçer. Serbest glukoz ile dolan ER vezikülleri plazma membranına doğru diffüz olur ve mebranda eriyerek açılır böylece glukoz kana verilir.

Page 40: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Amino Asitlerden Glukoz Sentezi

Karaciğer ve iskelet kası amino asit havuzuna sahiptir.Alaninglukoneojenezis de kullanılan primer aa.Alanin kastan kana salınır.

glukoz-alanindöngüsü

Uzun süreli egzersizlerde lösin’ in oksidasyonu artar.

Page 41: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glukojenik aa’ler:

Pirüvat Alanin, sistein, glisin, serin, triptofan*, hidroksiprolinα-KG: Arginin, glutamat, glutamin, histidin, prolinSüksinil KoA: İzolösin*, metionin, treonin, valinFumarat: Fenilalanin*, tirozinOAA: Asparajin, aspartat

Page 42: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Fruktozun Glukoza Dönüşümü

Früktoz-1,6-bifosfataz allosterik bir enzim olup früktoz-2,6-bifosfat tarafından inhibe edilir.

Page 43: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Früktoz-6-fosfat, fosfoheksoz izomeraz ile glukoz-6-fosfata çevrilir. Bu da glikolitik yolun tersine işlemesinden başka bir şey değildir.

Page 44: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Galaktozun Glukoza Dönüşümü

Galaktoz-1-fosfat, UDP-glukoz eşliğinde galaktoz-1-fosfat üridil transferaz tarafından glukoz-1-fosfata çevrilir. Bu sırada oluşan UDP-galaktoz ise UDP-galaktoz 4. epimeraz ile tekrar UDP-glukoza geri döndürülür.

Page 45: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glukoz-1-fosfat, fosfoglukomutaz ile glukoz-6-fosfata çevrilir ve böyleliklegalaktoz da glukozüzerinden metabolizeedilmiş olur. Gerektiğinde galaktozunaktifleşmiş şekli olan UDP-galaktoz, glukoz ile birleşerek laktoz sentezine olanakverir.

Page 46: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat
Page 47: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Yağ Asitlerinin Glukoz Metabolizmasına Katılması

Yağların yıkımı ile geride kalan gliserol de glukoneojeneziçin önemli bir kaynak oluşturur.

Page 48: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Organizmadaki yağların parçalanması ile açığa çıkan gliserol bu kademede glukoneojeneze katılma imkanı bulur.

Gliserol ilk aşamada gliserol kinazla gliserol-3-fosfata çevrilir ve daha sonra da gliserol-3-fosfat dehidrogenaztarafından dihidroksiaseton fosfata dönüştürülür.

Page 49: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Fruktoz-1,6-bifosfatın fruktoz-6-fosfata dönüşümü farklı bir enzimle gerçekleştirilir. Bu aşama irreversibl olup geriye dönüşüm ancak fruktoz-1,6-bifosfataz sayesinde mümkün olur.Fruktoz-6-fosfat, fosfoheksoz izomeraz ile glukoz-6-fosfata çevrilir. Bu da glikolitik yolun tersine işlemesinden başka bir şey değildir.

Page 50: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Yağ asitlerinden bazıları okside oldukları zaman 3 karbonlu propiyonik aside dönenler glukoneojenez reaksiyonlarına katılabilirler.Propiyonik asit, metil malonik asit üzerinden süksinik aside dönüşür. Bilindiği gibi süksinik asit TCA siklüsü ara maddesidir ve bu metabolit aracılığı ile glukoz sentezi gerçekleşir.

Page 51: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glukoneogenez’in Kontrolü:

Organizma ekonomisi açısından ele alındığında ATP çokluğu glukoneojenezi başlatan bir faktör olmalıdır. Bu durum aynı zamanda ATP oluşumuna yol açan tüm reaksiyonların durdurulması mesajını da verir. O halde glikoliz ve glukoneojenezbirbirinin tersi olacak biçimde kontrol edilmelidir. Bu düşünce ile hareket edildiğinde her iki metabolik yola ait regülatör enzimlerin aynı allosterik modülatör tarafından birbirinin tersi olacak biçimde kontrol edilmesi sonucuna ulaşılır. Örneğin asetil-KoA glukoneogenezin ilk enzimi olan pirüvatkarboksilazı allosterik olarak aktive ederken pirüvatdehidrogenazı inhibe eder.

Page 52: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

GLUKONEOGENEZ’İN DÜZENLENMESİ:

Glukoneogenez ve Glikoliz karşılıklı olarak düzenlenmesi enerji gereksinimine bağlı olarak Hormonal ve Allosterik olarak yapılır.

Glikoliz: Glikoneogenez:

Hekzokinaz Glukoz-6-fosfatazFosfofrukto kinaz-1 Fruktoz-1,6-bisfosfatazPirüvat kinaz Pirüvat karboksilaz ve

PEP karboksikinaz

Page 53: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Organizmamız yeterli ATP yüküne sahip olunca oksidatif fosforilasyonyavaşlar ve bu da NADH birikimine yol açar. Miktarı artan NADH sitrik asit siklüsünü yavaşlatır ve böylelikle asetil-KoA birikimi gerçekleşir. Düzeyi artan asetil-koA pirüvat karboksilaz ı aktive ederek glukoneogenezi hızlandırırken glikolizi yavaşlatır.

Page 54: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Bir diğer modülatör fruktoz-2,6-bifosfat tır. Daha önce de değinildiği gibi bu madde glikolizinkontrol enzimi olan fosfofruktokinaz 1’i aktive, glukoneogenezinkontrol enzimi olan fruktoz-1,6- bifosfatazıinhibe eder.Fruktoz-2,6-bifosfatfazlalığında glikolizhızlanır, glukoneojenezyavaşlar, azlığında ise glikoliz yavaşlar glukoneojenez hızlanır.

Page 55: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Hormonal KontrolüGlukoneogenezin uzun etkili düzenlenmesi hormonal olarak gerçekleşir. Glukagon en etkili glukoneojenetik hormondur. Bu hormon cAMP aracılığı ile gen stimülasyonu yapar ve fosfoenolpirüvatkarboksikinaz sentezini artırarak glukoneojenezi hızlandırır. Öte yandan organizmada fruktoz-2,6-bifosfat düzeyi hormonalolarak ta düzenlenir. Bilindiği gibi hipoglisemi glukagonsalgılanmasına yol açar. Glukagon hücrede cAMP düzeyini yükseltir ve buna bağlı olarak fosforilasyon olayları artar ve tandem enzim de fruktoz-2,6-bifosfataz aktivitesi kazanarak fruktoz-2,6-bifosfatın azalmasına yol açar. Bu kez üzerindeki inhibisyonun kalkması nedeniyle aktifleşen fruktoz-1,6-bifosfataz da glukoneojenezi hızlandırır. Sonuç olarak glukagon glukoneojenezi hızlandıran bir hormondur.

Page 56: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat
Page 57: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

sitrat

Pirüvat

Gliseraldehit 3 fosfat

Fosfoenolpirüvatkarboksikinaz

Malat

GLUKOZ G-6P

F-6P

F-1,6-BiP

Dihidroksiasetonfosfat

PEP

PK

Fosfofruktokinaz-1Fruktoz 1,6-bifosfataz

Pirüvat

ACoA

OAA

Pirüvatkarboksilaz

MalatMalat

dehidrogenaz

OAA

GlukagonGlukokinaz

Hormona duyarlı lipazGlukoz 6-fosfataz

Yağ asidi

Yağ asidi

Yağ asidi

GLİSEROL

TAG

↑↑ ACoA↑↑ ATP↑↑ NADH

PDH

β-oxidasyonİzositratdehidrogenaz

Page 58: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glukokinaz

2 X NAD

2 X NADH+H

2 X NADH+H

Glukoz-6-fosfat

2 x ATP

Pirüvat

Gliseraldehit 3 fosfat

2 X GTP

PEP-CK

Malat

GLUKOZ

Fruktoz-6-fosfat

Fruktoz-1,6-bifosfat

Dihidroksiaseton fosfat

Fosfoenol pirüvat

Pirüvat kinaz

Fosfofruktokinaz-1Fruktoz 1,6-bifosfataz

Pirüvat

Oksaloasetat

Pirüvat karboksilaz

Malat

Malat dehidrogenaz

2 X NADH+H

OAA

Malat dehidrogenaz2 X NAD

2 X GDP

2 x ADP

2 X ATP

Glukoz-6 fosfataz

Page 59: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Karbonhid-ratla

beslenme

Açlık ve diabet

Uyarıcıhormon

İnhibeedici

hormon

Uyaran-lar

İnhibitö-ler

Glikojenez, glikoliz, pirüvat oksidasyon enzimleri

Glikojensentaz

↑ ↓ İnsülin GlukagonGlukoz-6-fosfat

glikojen ↑

Hekzokinazglukoz 6-

fosfat

Glukokinaz ↑ ↓ İnsülinGlukagon(cAMP)

PFK-1 ↑ ↓ İnsülinGlukagon(cAMP)

AMP, fruktoz6-fosfat, fruktoz

2,6-bifosfat1

Sitrat, ATP1

Page 60: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Pirüvat kinaz ↑ ↓ İnsülinGlukagon(cAMP)

Fruktoz 1,6-bifosfat1,

ADP/AMP

ATP, alanin, uzun zincirli yağ asitleri, asetil KoA

Pirüvatdehidrogenaz

↑ ↓KoA, NAD,

ADP, pirüvat

Asetil KoA, NADH+H,

ATP

Page 61: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Glukoneogenez enzimleri

Pirüvatkarboksilaz

↓ ↑Glukokortikoidler

GlukagonAdrenalin

İnsülin Asetil KoA1 ADP

Fosfoenol-pirüvatkarboksikinaz

↓ ↑Glukokortikoidler

GlukagonAdrenalin

İnsülin

Fruktoz 1,6-bifosfataz

↓ ↑Glukokortikoidler

GlukagonAdrenalin

İnsülin ATP, sitrat

fruktoz 2,6-bifosfat,

fruktoz 1,6-bifosfat,

AMP

Glukoz 6-fosfataz

↓ ↑Glukokortikoidler

GlukagonAdrenalin

İnsülinGlukoz 6-

fosfat

Page 62: BİY 471 Karbohidratların Metabolizması -II · enzimi fosforilaz dır. Fosforilaz α1→4 bağlarını 1 nolukarbon atomuna Pi bağlayarak parçalar. Kofaktörolarak Pridoksal fosfat

Pentoz fosfat yolu ve lipogenez enzimleri

Glukoz 6-fosfat dehidrogenaz

↑ ↓ İnsülin NADPH

6-fosfoglukonatdehidrogenaz

↑ ↓ İnsülin NADPH

Malik enzim ↑ ↓ İnsülin

Asetil KoAkarboksilaz

↑ ↓ İnsülin Sitrat1

Uzun zincirli yağ açilKoA (palmitoil KoA),

malonil KoA

Yag asit sentaz ↑ ↓ İnsülin