Doç. Dr. Özlem DOĞAN GLİKOLİZ

GLİKOLİZ

Doç. Dr. Özlem DOĞAN

2

Karbonhidratların sindirilmesi-1

• Diyetle alınan başlıca polisakkaritler nişasta(bitkisel) ve glikojendir(hayvansal)

• Kh’lar sindirimi ağızda başlayan tek diyet bileşenidir.

• Kh’lar başlıca ağız ve ince barsakta sindirilir.

• -amilaz (pityalin) aktivitesi için klora ihtiyaç vardır.

Karbonhidratların sindirilmesi-2

• Çiğneme ile tükrükteki -amilaz (pityalin) nişastayı ve glikojeni etkileyerek bazı -1,4 bağlarını yıkar ve sınır dekstrinler, isomaltoz ve maltoz meydana getirir.

• Tükrük amilazı pH 4 ve altında çalışmadığı için

karbonhidrat sindirimi midede yüksek asidite nedeni ile durur.

• Asidik mide içeriği ince barsağa ulaşınca pankreatik bikarbonatla nötralize edilir ve pankreatik -amilaz

ile karbonhidrat sindirimi sürdürülür.

• Pankreatik amilaz nişasta ve glukojeni; maltoz, maltotriyoz (α-1,4 bağı ile bağlı üç glukoz birimi), dallanmış oligosakkaritler (α-sınır dekstrinler),

dallanmamış oligosakkaritler ve bir miktar glukozdan oluşan karışıma hidroliz eder.

• Kh’lar ince barsakta aşağı doğru ilerlerken pek çok disakkaridaz ve oligosakkaridaz bu oligosakkarit

zincirlerine etki eder.

5

• α-glikozidaz (maltaz) maltozu parçalarken,

oligosakkaritlerin ucundan α-1,4 bağlarını yıkarak serbest glukoz açığa çıkarır.

• Sukraz-izomaltaz kompleksi hem sukrozu glukoz ve fruktoza parçalar hem de sınır dekstrinlerindeki α-1,6 bağını koparır.

• β-galaktozidaz (laktaz), laktozdan galaktozu koparırken, ek olarak ayrıca glikozilseramidleri de parçalar.

6

• İnsanlar -1,4 glikozidaz enzimine sahip olmadıkları için kh’lardaki -1,4 glikozid bağlarını yıkamazlar. • Disakkaridazlar, barsak epitel hücrelerinin fırçamsı

kenarları üzerinde bulunurlar ve mukoza hücrelerinin mikrovilluslarından salgılanırlar.

• Emilen karbonhidratlar portal ven yoluyla Kc’e gelirler.

7

8

Pankreas enzimleri tarafından sindirim

Tükürük veya pankreatik alfa-amilazın glikojene

etkisi

Nişasta Laktoz Sukroz Selluloz Sınır dekstrinler Isomaltoz Maltoz Laktoz Sukroz selluloz Isomaltoz Maltoz Laktoz sukroz

Glukoz, fruktoz, galaktoz

-amilaz

ile ağızda

Pankreatik

-amilaz

Mukozal hücre

membranına bağlı enzimler (disakkaridazlar) İsomaltaz Sükraz Maltaz Laktaz Portal dolaşım 9

• Besinlerle alınan disakkaridler arttıkça enterositlerce sentezlenen disakkaridazların miktarı da buna paralel olarak artar.

• Bu nedenle hidroliz reaksiyonları emilimde hız kısıtlayıcı değildir.

• Diğer disakkaridazlardan farklı olarak laktaz indüklenmeyen bir enzimdir.

11

Lümenden bağırsak hücresi içine glukozun taşınması

1. GLUT 5 taşıyıcı proteinle 2. Sodyuma bağımlı glukoz

transporter (SGLT-1) ile

Karbonhidratların

Sindirimi

• Glikolitik yol, glukozun enerji (ATP) ve diğer metabolik yolların ara ürünlerini sağlamak için yıkılmasıdır.

• Glikoliz tüm dokularda oluşur.

• Bir molekül glukozun enzimatik olarak 2 molekül piruvata yıkılır.

• Mitokondrisi ve yeterli oksijeni olan hücrelerde glikolizin son ürünü pirüvattır. (aerobik glikoliz)

• Glukozun laktat’a dönüşümü ise anaerobik glikolizdir.

Glukozun hücre içine alınması:

• 1. Kolaylaştırılmış difüzyon: Konsantrasyon farkına göre olmaktadır. Bu işlemde membran glukoz taşıyıcıları (GLUT: glukoz transporter) kullanılır.

• 2. Kotransport: Glukoz Na ile beraber taşınır. Bu tip taşıma işlemi barsak epitel hücreleri, böbrek tübülüslerinde ve

GLİKOLİZ (EMBDEN MEYERHOF YOLU)

C₆H₁₂O₆ + 6H₂O

6CO₂ + 6H₂O + enerji (ısı-ATP-NADH)

• Glukozun pirüvata oksidasyonudur

• Sitozolde

oluşur

• Aerobik ve anaerobik olarak ikiye ayrılır.

• Aerobikde pirüvat TCA siklusuna girer

CO

ve

H

O

’ya kadar yıkılır.

• Anaerobik glikolizde ise pirüvat

laktata

çevrilir ve

son ürün laktattır.

• Mitokondrisi olmayan hücrelerde anaerobik glikoliz

görülür.

• Glikolizde (pirüvat oluşumuna kadar) ilk 5 aşamada ATP kullanlır, sonraki 5 aşamada 2 mol ATP ve 2 mol NADH

oluşur.

• Oluşan son ürün laktat ise oluşan NADH tekrar NAD’ye döner.

• 1. aşamada glukoz fosforile olur. Glikoz bu sayede

hücrede hapsolur. İrreversible basamaktır. 2 enzim rol alır:

1-HEKZOKİNAZ 2-GLUKOKİNAZ

Hekzokinaz:

• Bir çok dokuda yer alır.

• Glukozun yanısıra

diğer heksozları

da fosforilleyebilir.

• Glukoz için

düşük Vmax’a

sahiptir.

• Glukoz için düşük Km’e sahiptir (yüksek afinite).

• Düşük Km’e sahip olmasının nedeni kan ve İCL ortam

arasındaki glukoz derişimi gradiyentini devam ettirmektir.

• Böylece kan glukoz düzeyi azalsa bile hücreye glukoz girişi garanti altına alınmış olacaktır.

Glukokinaz: Hekzokinaz D

• KC’DE VE PANKREAS  hücrelerinde

glukoz

fosforilasyonunda temel enzimdir.

• Glukoz için

yüksek Km’e

sahiptir.

• Bu nedenle yemek sonrası dönem gibi hepatosit içi glukoz

konsantrasyonu arttığında etki eder.

• Glukokinaz bu yüksek konsantrasyonu ortadan

kaldıracak şekilde

yüksek Vmax’a

sahiptir.

• Glukokinaz düzeyleri kh’dan zengin diyet ve insülin ile

artar.

• G-6-P ile inhibe olmaz.

HEKZOKİNAZ

GLUKOKİNAZ

Birçok dokuda

Kc ve pankreasta

Diğer

heksozları

da

fosforlar

Sadece glukoza spesifik

Km düşük

Km yüksek

Vmax düşük

Vmax yüksek

Glukoz-6-P ile allosterik

inhibe olur

Glukoz-6-P ile allosterik

inhibe olmaz

GLUKOZ GLUKOZ-6-P FRUKTOZ-6-P HEKZOKİNAZ GLUKOKiNAZ ATP ADPMg +2 FOSFOGLİKO İZOMERAZ PFK-1 FRUKTOZ-1,6-BİSFOSFAT ATP ADP Mg+2 GLİSERALDEHİT -3-FOSFAT DİHİDROKSİ ASETONFOSFAT TRİOZ FOSFAT İZOMERAZ ALDOLAZ

GLUKOZ

GLUKOZ-6-P

Hekzokinaz Glukokinaz

ATP

ADP

➢GLUKOZ HÜCRE İÇİNE HAPSOLUR.

➢HÜCREYE GLUKOZ GİRİŞİ GARANTİ ALTINA ALINMIŞ OLUR.

2.Aşama: G6P’ın, Fruktoz 6 fosfata (F6P) izomerizasyonudur ve fosfohekzo izomeraz ile katalizlenir.

3.Aşama: PFK-1 enzimi ile F6P’nin F-1,6-bisP’ ye dönüşümünü içerir ki bu

basamak glikolizin hız kısıtlayıcı basamağıdır. Glikolizin 3 düzenleyici enziminden biridir ve hız kısıtlayıcı basamağıdır.

4.Aşama: Aldolaz A ile fruktoz 1,6 bifosfat, dihidroksi aseton fosfat ve

gliseraldehit 3 fosfata ayırır.

5. aşama: Triozfosfat izomeraz ile birbirine çevrilirler. (Aldolaz B ise fruktoz-1-P’ı DHAP’a çevirir)

D-fruktoz, D-mannoz ve D-galaktoz gibi diğer heksozlarda gliseraldehit 3 fosfata çevrilebilirler.

• 1.Hekzokinaz/Glikokinaz :

• 2.Fosfofruktokinaz-1 (PFK-1): (en önemli KN)

• 3.Pirüvat kinaz

1,3-bisfosfogliserat 3-fosfogliserat Fosfogliserat kinaz ADP ATP Mg+2 1,3-bifosfogliserat mutaz 2,3 BPG 2,3-bisfosfogliserat fosfataz

• Feed forward düzenlenmesi:

KC’de PK, PFK-1 reaksiyonunun ürünü olan fruktoz 1,6 bifosfat ile aktive olur.

• Piruvat mitokondri içine girecekse, H+ _{ile birlikte}

simport ile girer ve giriş için H+ _{konsantrasyonunu}

kullanır.

PİRUVAT LAKTAT ASETAL DEHİT ETANOL ACoA OKSALOASETAT NAD+ _NADH+H+ Tiamin+PP CO₂ NADH+H+ NAD+ NAD+ NADH+H+ CO₂ Laktat dehidrogenaz •Sitozolde, reversible

•RBC ve WBC benzeri hiç mitokondrisi

olmayan veya az olan ve yoğun egzersizdeki iskelet kasında önemlidir.(oksidatif kapasite aşıldığı için)

•KC ve kalp kası gibi düşük NADH/NAD olan dokularda fizyolojik olarak reversibledır.

Pirüvat karboksilaz

•İrreversible ve mitokondride ACoA tarafından uyarılır

•TCA ara ürünlerini yeniler

•Glukoneogenez için substrat sağlar

•Prostetik grup olarak biotin gereklidir.

Pirüvat dehidrogenaz kompleksi

•İrreversible reaksiyondur

•Mitokondride yer alır

•TCA ve yağ asidi sentezi için ACoA kaynağıdır.

•Aktivite için TPP, lipoik asit, FAD, NAD ve CoA gereklidir

Etanol sentezi

•Maya mantarı ve barsak florası bakterileri gibi bazı bakterilerde gerçekleşir.

•TPP gereklidir

GLİKOLİZİN ENERJİ VERİMİ: • Aerobik Glikolizde:

Glukoz + 2NAD+ _{+ 2ADP + 2P} i

2 piruvat + 2NADH+H+ + 2ATP + 2H₂O

NET KAZANÇ

6 yada 8 ATP

➢

Anaerobik glikolizde net kazanç sadece

2 ATP’dir.

GLİKOLİZİN DÜZENLENMESİ:

• Glikoliz ana olarak üç yolla düzenlenir:

1.Allosterik aktivasyon ve inhibisyon ile

2.Hız kısıtlayıcı enzimlerin fosforilasyon ve

defosforilasyonu ile düzenleme. Kısa

sürelidir (dk/st).

3.Enzim sentezinin arttırılması veya

azaltılaması

• Glikolizde 3 basamak fizyolojik şartlarda geri dönüşümsüzdür.

1- Hekzokinaz (ve glukokinaz) 2- PFK-1

• Bu basamakların hepsinde önemli miktarda serbest enerji ısı olarak kaybedilir ve bu yüzden fizyolojik

koşullarda bu üç reaksiyonun geri dönmesi mümkün değildir.

• Bunlar dışındaki reaksiyonlar glikolizde çift yönlüdür ve glikoneogenezde ters yönde çalışırlar.

GLİKOLİZİN ALLOSTERİK DÜZENLENMESİ

• Hekzokinaz

Kendi ürünü olan G-6-P ile inhibe olurken, glukokinaz olmaz.

• PFK-1 glikolitik yolun ana hız kısıtlayıcı basamağıdır.

• PFK-1 için ATP hem bir substrat hem de bir inhibitördür. FRUKTOZ-6-P PFK-1 FRUKTOZ-1,6-BİSFOSFAT ATP ADP Mg+2 ATP

(-)

(+)

GLİKOLİZİN HORMONAL DÜZENLENMESİ

• İnsülin

• Pankreas Langerhans Adacıkları B hücreleri

• Adacık hücreleri GLUT-2 üzerinden glukoz alır ve yüksek Km’li glukokinaz ile fosforlanır.

• Hücre içinde ATP yükselmesi ile ATP duyarlı K+

kanalları inhibe olur ve bunu B hücre zarında depolarizasyon izler.

• Voltaj duyarlı Ca+2 _{kanallarından hücre içine Ca}+2 _akışı

olur ve takiben insülinin ekzositozu ile insülin kana salınır.

• DM tipII tedavisinde kullanılan sulfonüre grubu ilaçlar etkilerini K+ _{kanallarını inhibe ederek gösterirler.}

• Yüksek insülin düzeyleri ise kas ve yağ dokusunda

• Glukagon

• Pankreas Langerhans Adacıkları A hücreleri tarafından sentezlenir ve salınır.

• Hipoglisemide glukagon adacık A hücrelerinden salınır ve Kc’e gelir.

• Kc’de hem glikojenolizi uyarır hem de glikoneogenetik hücrelerde glukoneogenezi uyarır.

• Endojen insülin ve glukokagon dolaşımdan Kc tarafından uzaklaştırılırlar.

ATP, SİTRAT, (-) YAĞ ASİTLERİ ADP AMP F-2,6-BİFOSFAT (-) (+) fruktoz 1,6 bifosfat ADP AMP (+) ATP Yağ asitleri Asetil-KoA

PK eksikliği

• OR olarak kalıtılır.

• RBC’ler mitokondri içermediği için enerji üretimi tamamen glikolize bağlıdır.

• PK eksikliğinde hücreler ATP gereksinimlerini yeterince sağlayamazlar bu da eritrosit zarının

parçalanamasına ve hemolitik anemiye sebep olur. • Hastaların eritrositleri PK aktivitesinin %5-25’ini

taşırlar ve genç eritrositlerde PK düzeyi daha yüksek olup RBC’nin yaşı arttıkça düzeyleri azalır.

• PK ve G-6-P Dehidrojenaz eksikliği nonsferositik konjenital anemilerin en sık rastlanan formlarıdır.

• Akut lösemi, anemi ve aplazi de kazanılmış PK eksikliği ortaya çıkabilir ve hastalığın tedavisi ile geri döner.

• PK eksikliğinde eritrositlerde 2,3 BPG düzeyleri

Glikolizde Enerji Eldesi

42

• Glikojen hayvanlarda karbonhidratların temel depo şeklidir.

• Vücudun başlıca glikojen depoları iskelet kası ve

karaciğerdedir.

• Kc oransal olarak, kas kitlesel olarak daha fazla glikojen depolar.

• Kc glikojeni açlıkta kan glukoz düzeyini belirli sınırlar içinde tutmaya çalışırken; kas glikojeni, kas kasılması sırasında ATP sentezi için enerji deposu olarak görev yapar.

• 12-18 saat açlıktan sonra Kc glikojeni hemen hemen boşalırken, kas glikojeni kısa süreli açlıklardan

etkilenmez.

• Düz zincirler 1-4 glikozid bağ, dallanmalar 1-6

glikozidik bağı içerir.

Glikojenin yapısı :D-glukoz artıklarından oluşan

Glukojen sentezi

• Substrat glukoz-6-fosfattır.

• Sentez tamamen sitozolde gerçekleşir. • Sentezdeki ilk basamak

• UDP-glukoz bir şeker nükleotidir.

• Şeker nükleotidleri monosakkaritlerin, disakkaritlere, glikojene, nişastaya ve karmaşık hücre dışı

Glikojen Sentezi

Glikojenez, başlıca kas ve karaciğerde meydana gelir. UDP-glukoz glikojen sentezinde prekürsördür.

UDP-glukozun sentezi:

Glukoz, glukoz 6-fosfata fosforillenir. ATP, fosfat grubunu sağlar. Fosfoglukomutaz glukoz 6-fosfatı, glukoz 1-fosfata çevirir.

Glukoz 1-fosfat, UDP-glukoz pirofosforilaz tarafından katalizle

• Daha sonra UDP-glukozun 1 numaralı C atomu glikojen zincirinde indirgen olmayan uçtaki glukozlardan birinin 4 numaralı C atomu ile glikojen sentaz enziminin yardımıyla birleşir.

• Glikojen sentazın çalışabilmesi için bir glikojen zinciri mutlaka

olmalıdır.

• Dallanma noktalarını oluşturan enzim amilo [1-4]→[1-6]

• Dallanma noktaları oluştuktan sonra bu uçlardan zincir uzaması yine glikojen sentaz ile olur.

• Dallanmanın fazla olması;

1. Glikojen molekülünün suda çözünürlülüğünü artırır.

2. Enzimlerin etkileyebileceği uç sayısı arttığı için glikojen yapım ve yıkım hızı da artmış olur.

• Glikojen kalıbı yoksa glikojenin denen bir protein glikojen ana kalıbını oluşturur.

• Glikojenin, hem üzerine ilk UDP-glikozların

bağlanması için bir primer olarak görevi üstlenir, hem de bu UDP-glukozların bağlanması için enzim görevi yapar.

• İlk UDP-glukoz glikojenin molekülünün üzerindeki bir

tirozin kalıntısına glikojenin molekülünün glukozil

• Glikojenin daha sonra glikojen sentaz enzimini sıkıca bağlar.

• Daha sonra 7 UDP-glukoz kalıtı daha yapıya katılır ve 8 glukoz birimi içeren öncü glikojen zinciri sentezlenmiş olur.

• Bu noktadan sonra glukozların bağlanması glikojen sentaz enzimine devredilir.

Glikojen yıkımı

• Glikojenin 1-4 bağlarının yıkılması ile glukoz-1-P, her 1-6 bağının yıkılması ile de serbest glukoz elde edilir.

• Glikojen fosforilaz, indirgenmemiş uçtaki glukozil kalıntılarını 1-4 bağlarını yıkarak ayırır.

• Bu hız kıstlayıcı basamaktır.

• Glikojen fosforilazca açığa çıkarılan glukoz-1-P’lar, fosfoglukomutaz ile glukoz-6-P’a çevrilir.

• Glikojen fosforilaz, 4 glikozid kalıntısı kalana kadar

glikojen molekülünden glukoz-1-P koparır.

• 1-6 bağından sonraki dört glukozun üçünü

oligo-(1-4→1-4) glukantransferaz enzimi ile başka bir indirgenmemiş uca transfer eder.

• Kalan tek -1,6 glikozidik bağ ise amilo -1,6

glikozidaz enzimi ile hidrolize edilerek, serbest glukoz

• Az miktarda glikojen, lizozomal enzim olan 1-4

glukozidaz (asit maltaz) tarafından devamlı olarak yıkılır. • Bu yolun amacı tam olarak bilinmemektedir.

• Asit maltaz eksikliğinde, glikojen depo hastalığı Tip 2 (pompei hastalığı) hastalığı görülür.

• Glikojen sentez ve yıkımının düzenlenmesi 2 şekilde kontrol edilir.

1. Glikojen sentaz ve glikojen fosforilazın allosterik

kontrolü

2. Glikojen sentez ve yıkımının hormonal olarak kontrolü (kovalent modifikasyon)

• Glikojen sentaz ve glukojen fosforilaz enzimleri glukoz metabolizmasının diğer düzenleyici enzimleri gibi

hücrenin enerji gereksinimi ve metabolitlerinin düzeyine göre yanıt verir.

• Glikojen sentezi, enerji (ATP) ve substrat (Glukoz-6-P) miktarı yüksek olduğu zaman uyarılırken, enerji ve glukoz düzeyleri düşük olduğunda glikojen yıkımı izlenir.

• Toklukta Glukoz-6-P artışı glikojen sentazı allosterik olarak aktive ederken, aynı zamanda glikojen

• Kovalent modifikasyon ise cAMP miktarı ile kontrol edilir.

• Glukagon, adrenalin gibi hormonlar cAMP miktarını arttırırlar.

• İnsülin etkisinde ise hem fosfodiesteraz (cAMP’yi parçalar) uyarılır hem de bir protein fosfataz

• Kas fosforilazı ayrıca Ca ile aktiflenir.

• Kas kasılması sırasında, hızlı ve acil şekilde glukoz ihtiyacı vardır ve bu glukozlar başlıca glikojen

deposundan elde edilir.

• Sinir uyarısı kas hücresi sarkoplazmik retikulumdan Ca salınımına neden olur.

• Ca kalmoduline bağlanır ve fosforilazı cAMP bağımlı protein kinazca fosforile edilmesine gerek kalmadan aktifleştirir.

GLİKOJEN METABOLİZMASI

BOZUKLUKLARI

61

GLUKONEOJENEZ VE KAN

GLUKOZUNUN DENETİMİ

• Glukoneogenez, açlığın 3-5. Saatinde meydana gelen ve karbonhidrat dışı bileşiklerden glukozun sentezidir ve başlıca karaciğerde, az

• Glukoneogenezde kullanılan ana substratlar, ❑1-Laktat: eritrositler ve anaerobik metab

❑2-Aminoasitler (piruvat veya TCA döngüsü ara maddelerini oluşturan bileşikler),

❑3-Propionat (tek karbonlu yağ asitlerinden oluşur) (Çift zincirli yağ asitleri glukoz üretmez)

Açlığın 3-5 saatinde Glukoneogeneze katkı

1-En fazla katkı kas dokudan açığa çıkan amino asitler 2- Eritrosit ve Ağır egzersizde oluşan Laktat

3- Yağ dokudan salınan gliserol

• Glikolizin üç basamağı hariç diğer bütün enzimleri bu iki yol arasında ortaktır.

1. Hekzokinaz veya glukokinaz 2. PFK-1

3. Piruvat kinaz

1. Piruvatın PEP’e çevrilmesi:

• İlk basamakta piruvat karboksilaz enzimi, ATP

harcayarak CO₂ ve biyotin varlığında piruvatı oksaloasetata (OAA) çevirir.

• Biyotinin bu reaksiyondaki görevi HCO₃’den gelen CO₂’yi enzime bağlamaktır.

Piruvat karboksilaz ilk düzenleyici enzimdir ve pozitif düzenleyici effektör olarak asetil KoA’ya ihtiyaç duyar.

• OAA kendi başına mitokondri iç zarını geçemez.

• Bu yüzden yine mitokondri de bulunan malat dehidrojenaz enzimi ile malata indirgenir.

✓Malat mitokondri iç zarını kolaylıkla kendisine ait taşıyıcı ile geçer ve sitozole çıkar.

✓Sitozolde bu basamak sitozolik malat

dehidrojenazla geri döner ve tekrar OAA oluşur.

✓Böylece mitokondri içindeki piruvat sitozole OAA olarak taşınmış olur.

• Bu sitozolik OAA sonra fosfoenolpiruvat karboksi kinaz (PEPCK) enzimi ile fosfoenolpiruvata (PEP) çevrilir.

• Bu tepkime Mg+2 _{bağımlıdır, fosfat vericisi olarak}

GTP’ye ihtiyaç duyar ve piruvat karboksilaz

Glukoneojenezde piruvattan PEP eldesi için 1 ATP ve 1 GTP olmak üzere iki yüksek enerjili fosfat bağı harcanır.

Mitokondri içindeki

NADH/NAD oranı sitozolden 105

• Piruvattan glukoza giden yol oldukça pahalıdır.

• Glikozun piruvata kadar olan yıkımından 2 ATP üretilirken, ters yolda 2 GTP, 4 ATP olmak üzere toplam 6 adet yüksek enerjili bileşik harcanır.

• Ayrıca glukoneogeneze piruvattan giriliyorsa net 2 NADH kaybı varken, laktattan giriliyorsa bu kayıp olmaz.

• Kan laktat düzeyi bu dokularda oluşum ve Kc ile böbrekteki metabolizma oranlarına bağlıdır.

• Dokularda laktat oluşumu, bunların Kc’e gelmesi ve Kc’de tekrar glukoz sentezine Cori Siklusu veya laktik asit döngüsü denir.

• Kc’in laktat alma kapasitesi laktat konsantrasyonu 2

mmol/L’yi geçince doyurulmaktadır.

• Kan laktat düzeyi 5 mmol/L’nin üzerinde ve pH<7.25 ise HCO₃- tampon sisteminin etkisi aşılmıştır ve laktik

• Laktik asidoz iki klinik durumda ortaya çıkar:

✓Tip A (hipoksik):

✓Şok, sol kalp yetmezliği, hipovolemi gibi azalmış doku oksijenizasyonunda görülür. Daha sık olarak izlenen tiptir.

✓Tip B (metabolik):

▪ Hastalık: DM, neoplazi, KC hastalıkları ▪ İlaç/toksin: Etanol, metanol, salisilat

▪ Yenidoğan defektleri: Metil malonik asidemi, propiyonik asidemi ve yağ asit oksidasyon defekti

GLUKONEOGENEZİN KONTROLÜ

• Karbonhidrat metabolizmasındaki diğer düzenleyici enzimler gibi glukoneojenez enzimleri de üç değişik mekanizma ile düzenlenir.

✓Enzim sentez hızında değişiklikler

✓Geri dönüşümlü fosforlanma ve kovalent

modifikasyon

Hekzos Monofosfat Şantı

(Pentoz Fosfat Yolu)

DOÇ.Dr. ÖZLEM DOĞAN Tıbbi Biyokimya AD

• HMY özellikle yağ asidi ve steroid sentezleyen meme dokusu, adrenal korteks, Kc, eritrosit ve yağ dokusunda aktiftir.

• NADPH ve riboz-5-fosfat üretilir.

• NADPH kimyasal enerjiyi indirgen güç olarak taşır ve genellikle anabolik yollarda bir

indirgen olarak kullanılır.

• Döngü sitozolde gerçekleşir ve hiç ATP sentezi veya tüketimi olmaz. • Bu yol; Oksidatif geri dönüşümsüz evre

Nonoksidatif geri dönüşlü evre

✓Her iki evrede ortak ürün : ribuloz 5-P !!!!!!!!

• Oksidatif evrede, her glukoz-6-P için ribuloz-5-P ve iki NADPH

oluşumunu içerir.

• Nonoksidatif evrede ribuloz-5-P, transketolaz ve transaldolazlarla,

Pentoz fosfat yolu ne işe yarar?

• Elektron gerektiren anabolik reaksiyonlarda kullanılan NADPH üretildiği bir yoldur.

• Riboz 5-fosfatın oluştuğu yoldur. • Nükleotid biyosentezi

• DNA • RNA

Pentoz fosfat yolu

2 faz halinde incelenir.

Şekerlerin non-oksidatif çevrimi

• Glukoz 6-P’ın 1. karbonu CO₂ olarak salınır. Şanta giren 3 glukoz 6-P’tan 3 CO₂ ve 3 tane 5

karbonlu şeker elde edilir.

• Glukoz 6-P ile başlayıp glukoz 6-P ile sonlanır (şant).

• NADPH (sitozolik NADP-malat dehidrogenaz/malik enzim de, malatı piruvata çevirirken NADPH üretir)

Oksidatif Reaksiyonlar

Üç reaksiyonla glukoz 6-P’tan ribuloz 5-P,CO₂ ve 2

NADPH elde edilir.

1. Glukoz 6-P’ın dehidrogenasyonu:

6-fosfoglukonolakton , NADPH kazanılır, glukoz 6-P

dehidrogenaz (G6PD)

Geri dönüşümsüz, kontrol basamağı

NADPH , NADPH gereksinimi artınca enzim  İnsülin, G6PD gen ekspresyonunu 

2. 6-fosfoglukonolaktonun hidrolizi:

6-fosfoglukonat, 6-fosfoglukonolakton hidrolaz (laktonaz)

3. Ribuloz 5-P oluşumu: Ribuloz 5-P, NADPH

kazanılır, 6-fosfoglukonat dehidrogenaz, oksidatif dekarboksilasyon

Non-oksidatif Reaksiyonlar

• Ribuloz 5-P’tan riboz 5-P ya da gliseraldehid 3-P ve fruktoz 6-P oluşur.

• Geri dönüşümlü reaksiyonlarla 3-7 C’lu şekerler birbirine dönüşür.

• NADPH gerekliyse yol en baştan ileri doğru işler. • Yalnız riboz 5-P gerekliyse oksidatif reaksiyonlar

olmadan da üretilir.

• Transketolaz, 2 C’lu birimleri transfer eder.

Tiyamin pirofosfat kullanır.

Tiamin pirofosfat

NADPH ‘ın kullanımı:

• İndirgeyici biyosentez reaksiyonları: Yağ asidi, kolesterol (insülin G6PD’ı uyarır) ve steroid

sentezi, glutatyon kullanımı

Karaciğer, adipoz doku, adrenal korteks, testisler, laktasyondaki meme bezleri ve eritrositlerde

• Tiyoredoksinin indirgenmesi: Ribonükleotid redüktazın koenzimi

• Hidrojen peroksitin indirgenmesi: Oksidatif stres, indirgenmiş glutatyon, glutatyon

peroksidaz

• Sitokrom p450 monooksijenaz: Substrata tek oksijen atomu ekleyerek –OH grubu oluşturur • Mitokondri ve mikrozomlarda farklı işlevleri

vardır.

Steroid hidroksilasyonu, safra asidi sentezi,

böbrekte 25-OH-D vit hidroksilasyonu, karaciğer mikrozomlarında detoksifikasyon

R= steroid, ilaç, kimyasal

R-H + O₂ + NADPH + H+ _{→ R-OH + H}

• Fagositoz: Nötrofil ve monositler, fagolizozom: NADPH oksidaz,

myeloperoksidaz, O₂, Cl- _{(oksijene bağımlı}

MPO sistemi)

• NO sentezi: Substratlar arginin, NADPH, O₂

Ürünler NO ve sitrüllin,

G6PD Eksikliği

• Oksidatif hasardan korunmak için gereken NADPH üretilemez .

• X-bağımlı (erkek), en sık görülen genetik enzim eksikliği

• Çoğu hasta asemptomatiktir, oksidan ilaçların

(primakin, sülfonamid, kloramfenikol, nitrofurantoin vb) kullanımı/enfeksiyon/baklagiller hemolize yol açabilir. Sarılık ve halsizlik olur.

• Eritrositlerde Hb’deki -SH gruplarının oksidasyonu ve ardından Hb denatürasyonu sonucunda çözünmeyen Heinz cisimcikleri birikir.

• Akdeniz tipinde ağır hemolitik kriz, Afrika tipi daha hafif

Wernicke-Korsakoff Sendromu

• Tiyamin eksikliği-kronik alkolizm

• Diyette eksik, bağırsaktan emilim bozuk • Transketolaz, piruvat dehidrogenaz,

α-ketoglutarat dehidrogenaz

• Akut (geri dönüşümlü evre Wernicke

ensefalopatisi; konfüzyon, ataksi, göz kaslarında paralizi → tiyamin enjeksiyonu

• Kronik/geri dönüşümsüz evre Korsakoff psikozu; amnezi, halüsinasyon

ÜRONİK ASİT YOLU

• Glukuronik asit siklusu

• Glukuronik asit • Az kullanılan şekerler • UDP-glukuronat: Konjugasyon GAG/proteoglikan sentezi Pentoz oluşumu

Askorbik asit sentezi (insan dışında) • Glukoz için alternatif yol

Glukoz, glukoz 6-fosfata fosforillenir. ATP, fosfat grubunu sağlar. Fosfoglukomutaz glukoz 6-fosfatı, glukoz 1-fosfata çevirir.

Glukoz 1-fosfat, UDP-glukoz pirofosforilaz tarafından katalizlenen bir reaksiyonla UTP ile reaksiyona girer ve UDP-glukoz oluşur.

UTP ile reaksiyona girer, UDP-glukoz, UDP-glukoz pirofosforilaz (glikojen sentezi)

• UDP-glukoz bir şeker nükleotidir ve Glikojen sentezinde prokürsördür.

• Şeker nükleotidleri monosakkaritlerin, disakkaritlere, glikojene,

nişastaya ve karmaşık hücre dışı polisakkaritlere polimerleşmesinin substratlarıdır.

• UDP-glukoz dehidrogenaz, UDP-glukuronat

GAG/Proteoglikan Konjugasyon (steroid, bilirubin, ilaçlar vb)

• UDP-glukuronat, NADPH kulanılarak indirgenir: L-gulonat (gulonik asit)

Gulonolakton üzerinden askorbik asit,

L-gulonolakton oksidaz (insanda yok)

• 3-ketogulonat üzerinden L-ksilüloz • Ksilüloz NADPH kullanılarak: ksilitol • Ksilitol, NAD kullanılarak: D-ksilüloz • D-ksilüloz 5-P → Pentoz fosfat yolu

• Esansiyel pentozüri: Pentoz fosfat yoluna katılmak için D-ksilüloz oluşumu gereklidir.

NADP bağımlı-ksilitol dehidrogenaz eksikliğinde ksilüloz idrarla atılır.

Ender görülen bir hastalıktır.

Ksilüloz indirgen şeker olduğundan, idrar testinde pozitif sonuç verir, DM ile karışabilir.

Fruktoz Metabolizması

• Başlıca kaynak sükroz (fruktoz-glukoz), ayrıca fruktozlu mısır şurubu, bal vb

• Hücreye alınması insülinden bağımsız, insülin salgısını uyarmaz.

• Glukoz metabolizması üzerinden metabolize edilir.

• Bağırsaktan daha yavaş emilirken,

metabolizması glukozdan hızlıdır: karaciğerde yağ asidi-TAG-VLDL sentezi 

1- Fruktozun fosforilasyonu:

Hekzokinaz, fruktoz 6-P

Ekstrahepatik dokular, fruktoz için Km’si yüksek (glukoz için düşük)

Fruktokinaz, fruktoz 1-P, Km’si düşük

Karaciğer, böbrek, ince bağırsak, fruktoz fosforilasyonu için başlıca yol, glukozla

2- Fruktoz 1-P’ın bölünmesi: Dihidroksiaseton fosfat ve gliseraldehid, aldolaz B

Başlıca karaciğer (böbrek ve ince bağırsak) Dihidroksiaseton fosfat:

Glikoliz/glukoneogenez

Triaçilgliserol sentezi (Gliserol 3-P,

gliserol 3-P dehidrogenaz)

Gliseraldehid:

Glikoliz/glukoneogenez

Triaçilgliserol sentezi (gliserol kinaz, gliserol 3-P)

Serin sentezi (D-gliserat, gliseraldehid

Esansiyel Fruktozüri:

• Fruktokinaz eksikliği • Otozomal resesif

• Asemptomatik, iyi prognoz

Herediter Fruktoz İntoleransı:

• Aldolaz B eksikliği • Otozomal resesif

• Hücrede fruktoz 1-P birikimi

• Fruktozlu beslenmenin ardından bulantı ve kusma • Hipoglisemi (glikojen fosforilaz ), hepatomegali,

sarılık, hiperürisemi

• Karaciğer yetmezliği, ölüm

Sorbitol metabolizması:

• Monosakkaridler için alternatif yol

• Glukoz sorbitol üzerinden fruktoza dönüşebilir. • Aldehid grubu indirgenir (hidroksil grubu):

1- Aldoz redüktaz, glukozu indirger → sorbitol

Lens, retina, periferik sinirler/Schwann hücreleri, karaciğer, böbrek glomerülleri, plasenta, eritrosit, over, seminal veziküller 2-Sorbitol okside edilir, fruktoz oluşur, sorbitol

dehidrogenaz

Karaciğer (glikoliz/glukoneogenez), over, seminal veziküller, sperm (enerji kaynağı fruktoz)

• Kontrolsüz DM ve hiperglisemi durumunda

hücreye insülinden bağımsız glukoz girişi olur.

• Glukoz → Sorbitol

• Sorbitol dehidrogenaz olmayan dokularda birikir.

• Katarakt, retinopati, periferik nöropati, nefropati

Galaktoz Metabolizması

• Kaynağı başlıca süt ve süt ürünlerindeki laktoz (glukoz-galaktoz)

• İnce bağırsakta laktaz etkisiyle sindirim

• Glikoprotein /glikolipidlerin lizozomal yıkımı

1- Galaktozun fosforilasyonu: Galaktoz 1-P, ATP kullanılır, galaktokinaz

2- UDP-galaktoz oluşumu: Galaktoz 1-P üridil

transferaz

Laktoz sentezi

3- Glikoliz/glukoneogeneze katılım: UDP-glukoza çevrilir, UDP-hekzos (gal) 4-epimeraz

Geri dönüşümlü (tekrar galaktoz sağlanabilir)

Oksidasyon ve redüksiyon, NAD koenzim Üridil transferaz reaksiyonunda

kullanılabilir, burada açığa çıkan glukoz 1-P da, glukoz 6-P’a çevrilir.

Laktoz sentezi:

• Laktoz sentaz ile meme bezlerinde UDP-galaktoz ve glukozdan sentezlenir.

• Enzim, protein A (galaktozil transferaz) ve protein B (α-laktalbumin) den oluşur.

• α-laktalbumin yalnız meme bezlerinde bulunur, prolaktinle uyarılır.

Galaktokinaz eksikliği: Otozomal resesif Galaktozemi, galaktozüri

Diyet yapılmazsa, galaktozun galaktitole çevrilmesiyle katarakt

Klasik galaktozemi: Galaktoz 1-P üridil transferaz eksikliği

Otozomal resesif

Galaktozemi, galaktozüri

Beslenme sonrası kusma, ishal, sarılık

Galaktoz 1-P ve galaktitol birikimiyle karaciğer hasarı, ağır zeka geriliği ve katarakt

Tedavi diyet (galaktoz ve laktozsuz)