Bir pürüvattan kaç atp üretilir?
Glukogenez
Glikolizis
Glukoz moleküllerinin anaerobik olarak piruvat ve laktata yıkılması olayına glikolizis adı verilmektedir. Piruvat ise daha sonra mitokondrilerde asetil-CoA aracılığı ile oksijenli solunum ile sitrik asit döngüsünde C02′ de ve elektron transport zincirinde ise H2O yıkılırken fosforilasyon sisteminde ATP sentezlenmektedir.
Glikogenolizis
Glikojen, karbohidratlar için rezerv bir kaynak rolü oynamaktadır. Glikojenin önce glukoza daha sonra da yıkıma devam etmesi olayına glikogenolizis adı verilmektedir.
Glukogenez
Glukoz ve glukoz 6-fosfattan başlayarak glikojen sentez edilmesi olayına da glikogenez adı verilmektedir.
Glukoneogenez
Karbohidratlardan orijin almayan karbon zincirlerinden glukoz sentez edilmesi olayına ise glukoneogenez verilmektedir. Piruvat ve laktattan glukoz sentez edilmesi olayı için de glukoneogenez terimi kullanılmaktadır. Piruvattan glukoz sentezi için üç kademede dört farklı enzim kullanılmaktadır. Keza piruvattan glikojen sentezi için beş farklı enzimatik kademede altı farklı enzim kullanılmaktadır. Piruvattan glukoz sentezine giden yolda en önemli kademe piruvatın fosfoenolpiruvata dönüşmesidir.
Fosfoenolpiruvat, piruvat kinaz enzimi aracılığı ile piruvata dönüşürken hem bir ATP sentezlenmekte hem de 7.5 kcal kadar standart serbest enerji G° açığa çıkmaktadır. Bu nedenle bu enzimatik kademe geriye dönüşsüzdür. Reaksiyon aşağıdaki gibidir.
FOSFOENOLPİRUVAT + ADP —> PİRUVAT + ATP
G° = -7.5 kcal/mol
Bu sebepten dolayı bu reaksiyonun geriye dönmesi mümkün değildir. Bu enzimatik basamağın farklı enzimatik kademelerle geriye dönmesi gerekmektedir. Bunun için Şekil 1′ de görüldüğü gibi piruvat önce karaciğerde mitokondri içine girmektedir. Mitokondri içinde piruvat karboksilaz enzimi yardımıyla bir ATP harcanması ve ortamda asetil-CoA’ nın bulunması ile piruvat, oksaloasetata dönüşmektedir. Reaksiyon aşağıdaki şekilde meydana gelmektedir.
PİRUVAT + CO2 + ATP + ASETİL-CoA —> OKSALOASETAT + ADP + Pi
Piruvat karboksilaz regülasyonu sağlayan bir enzimdir. Enzimin pozitif modülatörü olan asetil-CoA ortamda mevcut değilse enzim tamamen inaktif haldedir.
Mitokondri içindeki oksaloasetat geriye dönüşlü olarak mitokondriyal malat dehidrogenaz tarafından bir NADH+H+ harcanması ile malata dönüştürülmektedir. Reaksiyon aşağıdaki şekilde meydana gelmektedir.
Kimyaturk-Kimya Forumu Türkiyenin Kimya Forumu
Linki Görebilmek İçin Üye Ol veya Giriş Yap
Bu reaksiyondan sonra meydana gelen malat mitokondnnin iç membranında bulunan özel bir dikarboksilat transport sistemi ile mitokondriden sitoplazmaya transfer edilmektedir. Sitoplazma içine geçmiş olan malat bu defa stoplazmik malat dehidrogenaz tarafından reokside edilerek tekrar oksaloasetat meydana gelmektedir. Reaksiyon aşağıdaki şekilde meydana gelmektedir.
Kimyaturk-Kimya Forumu Türkiyenin Kimya Forumu
Linki Görebilmek İçin Üye Ol veya Giriş Yap
Bu reaksiyondan sonra meydana gelen malat mitokondnnin iç membranında bulunan özel bir dikarboksilat transport sistemi ile mitokondriden sitoplazmaya transfer edilmektedir. Sitoplazma içine geçmiş olan malat bu defa stoplazmik malat dehidrogenaz tarafından reokside edilerek tekrar oksaloasetat meydana gelmektedir. Reaksiyon aşağıdaki şekilde meydana gelmektedir.
Sitoplazmada ortaya çıkan oksalosetat fosfoenolpiruvat karboksikinaz tarafından katalizlenen bir reaksiyon ve bir GTP harcanması ile fosfoenolpiruvata dönüşmektedir. Enzim Mg+2 bağımlı bir enzimdir. Reaksiyon hücre içi koşullarda geriye dönüşlüdür. Enzim fare karaciğerinde yalnız hücre sitoplazmasında ve hem de mitokondrisinde bulunmaktadır. Reaksiyon aşağıdaki şekilde meydana gelmektedir.
OKSALOASETAT + GTP —> FOSFOENOLPİRUVAT + CO2 + GDP
Piruvatın, fosfoenolpiruvata dönüşmesini tek reaksiyon halinde aşağıdaki gibi göstermek mümkündür. Bütün meydana gelen olayları da Şekil 1′ deki gibi özetleyebiliriz.
PİRUVAT + ATP + GTP —> FOSFOENOLPİRUVAT + ADP + GDP + 2Pi
G° = +0.2 kcal/mol
Reaksiyondan da görüleceği gibi piruvattan fosfoenol piruvatın sentezi için bir ATP’ den bir de GTP’ den olmak üzere iki yüksek enerjili fosfat bağı harcanmaktadır. Halbuki fosfoenolpiruvat, piruvata dönüşürken yalnız bir ATP sentezlenmektedir. Şekil 1′ den de görüleceği üzere fosfoenolpiruvattan itibaren bütün enzimatik kademeler fruktoz 1,6-difosfata kadar iki yönlü devam etmektedir. Bu kademeden glukoza doğru giden metabolik yolda bu reaksiyon farklı bir enzim olan fruktozdifosfataz tarafından katalizlenmektedir. Enzim fruktoz difosfatın birincil karbonuna bağlı olan fosfat grubunu hidrolize ederek geriye fruktoz 6-fosfat kalmaktadır. Reaksiyon aşağıdaki gibidir. Fruktoz difosfataz enzimi regülator bir enzim olup AMP tarafından inhibe edilmektedir. Enzim aktivite için Mg+2 gereksinme duymakta ve molekül ağırlığı yaklaşık olarak 150.000 daltondur.
FRUKTOZ 1,6-DİFOSFAT + H2O —> FRUKTOZ 6-FOSFAT + Pi
G° = -3.9 kcal
Kimyaturk-Kimya Forumu Türkiyenin Kimya Forumu
Linki Görebilmek İçin Üye Ol veya Giriş Yap
Şekil 1. Glukoneogenesis metabolik yolu ve glikolitik yol birbirinin aksi istikamette ilerlemekte fakat bazı basamakları farklı enzimler tarafından katalizlenmektedir. Bazı canlı türlerinde mitokondri işe karışmadan fosfoenolpiruvat, sitoplazmada meydana getirilmektedir.
Glukoz sentezinde üçüncü basamak Şekil 1′ de görüldüğü gibi glukoz 6-fosfatın defosforile edilerek serbest D-glukoz molekülünün ortaya çıkmasıdır. Bu reaksiyon glukoz 6-fosfataz tarafından katalizlenmektedir. Enzim aktivite için Mg+2′ a gereksinme duymakta ve endoplazmik retikulum fraksiyonunda bulunmaktadır. glukoz 6-fosfataz enzimi yalnız karaciğerde bulunmaktadır. Enzim beyin ve iskelet kasında bulunmaz. Bu nedenle bu iki organdan kan dolaşımına serbest glukoz verilemez. Şekil 1′ de görüldüğü gibi piruvattan başlayarak üç enzimatik kademenin glikolitik yoldan farklı olarak dört enzim tarafından katalizlenmesi ile glukoz sentezlenmektedir. Böylece glikolitik yolda yedi enzimatik basamağın geriye dönüşlü olarak çalışması ve üç enzimatik basamağın farklı enzimler tarafından katalizlenmesi ile piruvattan glukoz sentezi başarılmaktadır.
Sitrik Asit Döngüsü Arametabolitleri Glukoz Sentezinde Oncül Madde Rolü Oynamaktadır
Glukoz sentezi yalnız piruvattan yapılmakla kalmaz. Piruvat ve fosfoenolpiruvatın öncül maddesi olan ve sitrik asit döngüsü arametabolitleıi olan sitrat, izositrat, -ketoglutarat, suksinat, fumarat ve malat da glukoz sentezi için öncül madde olarak kullanılmaktadır. Çünkü bu maddelerin hepsi en sonunda oksaloasetata dönüşmektedir. Oksaloasetat ise fosfoenolpiruvat karboksikinazenzimi aracılığı ile ve bir GTP harcanması ile fosfoenolpiruvata dönüşmektedir. Yalnız yukarıda saydığımız bileşiklerin ancak üç karbonu glukoz sentezine katılmaktadır.
Normal olarak asetil-CoA’ dan glukoz sentezi yapılmaz. Piruvatın asetil-CoA’ ya dönüşmesi hücre içi koşullara göre geriye dönüşsüz bir reaksiyondur. Bu nedenle asetil-CoA’ dan ve yağ asitlerinin yıkılması ile oluşan asetil-CoA dan normal koşullarda glukoz sentezi yapılmaz.
Pek Çok Amino Asit Glukojeniktir
Proteinlerin sindirilmesi ile ortaya çıkan amino asitlerin pek çoğu bir çok reaksiyon sonunda ya piruvata veya sitrik asit döngüsü ara metabolitlerine dönüşmektedir. Tablo 1′ de görülen amino asitler ya glukoza veya glikojene dönüştüğü için bu amino asitlere glikojenik amino asitler adı verilmektedir. Orneğin alanin deamine edilerek piruvata, glutamat, alfa-ketoglutarata, aspartat ise oksaloasetata dönüşmektedir. Bu bileşiklerin hepsi fosfoenolpiıuvik asitin öncül molekülüdür. Şeker hastalannda glukojenik amino asitlerin glukoza dönüşmesi normal şahıslara göre daha hızlı bir şekilde devam etmektedir. Glukojenik amino asitlerin deaminasyonundan dolayı şeker hastalarında dışarıya idrar atılımı gayet fazladır. Glukojenik amino asitler bir liste halin Tablo 1′ de verilmiştir.
Piruvattan glukoneogenez ile glukoz sentezlenmesi oldukça büyük bir enerjiyi gerektirmektedir. Bütün reaksiyonu aşağıdaki gibi özet halinde yazabiliriz.
2 PİRUVAT + 4ATP + 2GTP + 2NADH + H+ + 4H2O —> GLUKOZ + 2NAD+ + 4ADP + 2GTP + 6Pi
Bu reaksiyonlarda iki piruvatın piruvat karboksilaz ile iki oksaloasetik asite dönüşmesi için iki ATP harcanmaktadır. iki oksaloasetatın fosfoenolpiruvat karboksikinaz enzimi aracılığı ile iki fosfoenolpiruvata dönüşmesi için iki GTP molekülü harcanmaktadır. Keza iki 3-fosfogliserik asitin fosfogliserat kinaz ile 1,3-difosfogliserik asite dönüşmesi için yine iki ATP harcanmaktadır. Bir glukoz molekülünün sentezi için toplam olarak dört ATP ve iki GTP molekülünün harcandığını görmekteyiz. Glikojen sentezi içinde glukoz 1-fosfat uridiltransferaz kademesinde ilave olarak bir UTP molekülünün daha harcandığını görmekteyiz. Bu nedenle glukoneogenez ile glukoz ve glikojen sentezi çok büyük miktarda enerji harcanmasını gerektiren olaylardır.
