Glykolyse - Funktion, Ablauf
= kataboler, energieliefernder Stoffwechselweg, dessen Enzyme im Zytosol lokalisiert sind
-> in JEDER Zelle
Funktion: Energiegewinn in Form von ATP durch den Abbau von Glucose zu Pyruvat oder Lactat
-> hierfür entscheidende Reaktion: Substratkettenphosphorylierung
1. Hexokinase-Reaktion
- Esterbindung wird gebildet
- Glucose-Ph kann Zelle nicht mehr verlassen (gibt keinen Transporter)
- Reaktion exergon und damit irreversibel!!
- Bei Blutglucosekonzentration > 5mM -> Glukokinase und GLUT2 sorgen für Insulinfreisetzung
-> Insulin wiederum induziert Glukokinase
2. Hexosephosphatisomerase-Reaktion
3. Phosphofruktokinase-Reaktion
4. Aldolase A-Reaktion
- Produkte sind Strukturisomere (Konstitutionsisomere)
5. Triosephosphat-Reaktion
6. GAP-DH-Reaktion
- DHAP und GAP im Gleichgewicht
-> deutlich auf Seite von DHAP, GAP wird jedoch sofort entzogen
Beachte!
- NAD wird reduziert,
-> anschließend entweder Atmungskette, oder für Lactat-Dehydrogenase
- Phosphorylierung mit anorganischem Phosphat
!!! NICHT durch Kinase katalysiert
7. Phosphoglyceratkinase-Reaktion
- DEphosphorylierung durch Kinase!!
8. Phosphoglyceratmutase-Reaktion
9. Enolase-Reaktion
10. Pyruvatkinase- und LDH-Reaktion
- Kinase dephosphoryliert PEP!!
- im anaeroben Modus wird Pyruvat zu Lactat reduziert, um NAD+ für GAP-DH bereitzustellen
- Lactat kann nur im Cori-Zyklus verwendet werden
- im Muskel entstehendes Pyruvat kann auch zu Alanin transaminiert werden (Alanin-Zyklus)
Regulation der Glykolyse
Hexokinase:
wird durch Glc-6-P durch klassische Produkthemmung gehemmt
(Glukokinase der Leber nicht!)
Phosphofructokinase-1:
- geschwindigkeitsbest. Enzym
- Citrat und ATP sind allosterische Inhibitoren
- AMP und ADP sowie F-2,6-BisP aktivieren sie
(siehe Karte Bifunktionelles Enzym)
Pyruvatkinase:
- durch Insulin induziert
- allosterisch im Sinne einer Forward Regulation durch Fruc-1,6-BisP
- INTERKONVERTIERBARES Enzym
-> dephosphoryliert stimuliert sie die Glykolyse
Bifunktionelles Enzym
Fruc-2,6-BisP durch bifunktionelles Enzym gebildet
-> starker allosterischer Aktivator der PFK-1
-> Glykolyse↑
Aufbau:
1) regulatorische Domäne am Aminoterminus
- enthält Serin, das phosphoryliert werden kann
2) Domäne mit Kinaseaktivität (PFK-2)
- Fruc-6-P -> Fruc-2,6-BisP
3) Domäne mit Phosphataseaktivität (FBP-2)
- Fruc-2,6-BisP -> Fruc-6-P
Merke!!
- Fruc-2,6-BisP entsteht aus Fruc-6-P und NICHT aus Fruc-1,6-BisP
Aktivität:
im phosphorylierten Zustand:
- PFK-2 gehemmt
- FBP-2 aktiv
Im Herzmuskel:
- Katecholamine erhöhen cAMP-Spiegel und bewirken so Phosphorylierung.
!! Phosphorylierung an anderer Stelle und dadurch wird Kinasefunktion aktiviert
-> Katecholamine erhöhen dadurch Leistung des Herzens
