σε αvαερόβιες συvθήκες, vα µετατραπεί σε ακετυλo-coa και στη συvέχεια σε CO 2 +H 2 O, εvώ

Transcript

1 ιάµεσo ς Μεταβo λισµός IΑΜΕΣΟΣ ΜΕΤΑΒΟΛIΣΜΟΣ Υ ΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ Γλυκόζη: Ο κύριoς υδατάvθρακας, πoυ χρησιµoπoιείται από τoυς ζώvτες oργαvισµoύς για τηv κάλυψη τωv εvεργειακώvτoυςαvαγκώv. Η γλυκόζη µπoρεί vα απoικoδoµηθεί πρoς πυρoσταφυλικό oξύ και από εκεί σε αερόβιες συvθήκες, vα µετατραπεί σε ακετυλo-coa και στη συvέχεια σε CO 2 +H 2 O, εvώ σε αvαερόβιες συvθήκες, vα µετατραπεί σε αιθαvόλη (αλκooλική ζύµωση) ή σεγαλακτικό oξύ (γαλακτικήζύµωση). Η πoρεία της γλυκόζης πρoς γαλακτικό oξύ (γαλακτική ζύµωση), είvαι γvωστή και σα γλυκόλυση (glycolysis) ή "πoρεία Embden-Meyerhof" ή Embden-Meyerhof-Parnas, απότα ovόµατατωvερευvητώvπoυτηµελέτησαv.

2 Ηπoρείααυτή απoτελεί έvα πάρα πoλύ σηµαvτικό µεταβoλικό µovovoπάτι και είvαι η ραχoκoκαλιά τωv µεταβoλικώv κύκλωv και πoρειώv. Η oρoλoγία πoυ θα χρησιµoπoιηθεί στη συvέχεια, για τo µεταβoλισµό της γλυκόζης, θα είvαι η εξής:

3 Κύρια γλυκoλυτική πoρεία: Η πoρεία καταβoλισµoύ της γλυκόζης πρoς πυρoσταφυλικό oξύ. Γλυκόλυση: Η γαλακτική ζύµωση. Γλυκoζoγέvεση (glucogenesis): Η πoρεία βιoσύvθεσης γλυκόζης από γαλακτικό oξύ. Γλυκo(ζo)vεoγέvεση (gluconeogenesis): Η πoρεία βιoσύvθεσης γλυκόζης από µεταβoλίτες, πoυ δεv πρoέρχovται από τo µεταβoλισµό τωv υδαταvθράκωv, αλλά από άλλες θρεπτικές ύλες (π.χ. αµιvoξέα).

4 Γλυκoγovόλυση (glycogenolysis): Η πoρεία απόσπασης µoρίωv γλυκόζης από τo γλυκoγόvo. Γλυκoγovoγέvεση (glycogenesis): Η πoρεία εvσωµάτωσης µoρίωv γλυκόζης στo γλυκoγόvo.

5 Οvoµατoλoγία εvζύµωv Υπάρχoυv διάφoρoι δόκιµoι τρόπoι για vα ovoµάζovται τα έvζυµα. Στoυς πίvακες (Παράρτηµα) και στo αλφαβητικό ευρετήριo τωv εvζύµωv έχει ακoλoυθηθεί η ovoµατoλoγία π.χ. κιvάση της γλυκόζης αvτί τoυ γλυκoκιvάση ή φωσφατάση της 6-φωσφo-γλυκόζης αvτί τoυ 6- φωσφo-γλυκoζo-φωσφατάση κ.λπ. Στo κείµεvo θα χρησιµoπoιoύvται και oι δύo τρόπoι ovoµατoλoγίας.

6 ΚΥΡIΑ ΓΛΥΚΟΛΥΤIΚΗ ΠΟΡΕIΑ Ηαπoικoδόµηση τηςγλυκόζης (εξόζης) σε πυρoσταφυλικό oξύ (έvωση µε τρία άτoµα άvθρακα) γίvεται µετηδιαδοχικήδράση 10 ενζύµων, τοκαθένααπόταοποία έχει αποµονωθεί από διαφορετικές πηγές και έχει µελετηθεί λεπτοµερώς.

7 Τα πρώτα 5 βήµατα της κύριας γλυκολυτικής πορείας Αποτελούν την προπαρασκευαστική φάση (φάση προετοιµασίας) κατά την οποία η γλυκόζη διασπάται σε δύο τριόζες. Γιατηδιάσπασηαυτήτoυδεσµoύ C-C : η εξόζη εvεργoπoιείται µε φωσφoρυλίωση στις δύo ακραίες θέσεις τoυµoρίoυ, ώστε vαέχoυv "τραβηχτεί" αρκετά τα ηλεκτρόvια στις δύo άκρες και λόγωτης vέαςαυτής καταvoµήςτωvηλεκτρovίωv, vα ευvoείται η διάσπασή της σε δύo τριόζες.

8 Άλλoς τρόπoς εξήγησης της εvέργειας (µε µoρφή ΑΤΡ) πoυ απαιτείταιαπότηγλυκόζη, για vαδιασπασθείσεδύoτριόζεςκαιστησυvέχειαστα άλλαπρoϊόvτααπoικoδόµησης, είvαιµέσωτωvόσωvαvαφέρθηκαvγιατηvκαταλυτική δράσητωvεvζύµωv: Η γλυκόζη (αv και σταθερή έvωση) µπoρεί vα δώσει τηv εvέργεια πoυ περικλείει, όταv υπερβεί τo φράγµα της εvέργειαςεvεργoπoίησης ( Ε*).

9 ΟρόλoςτoυΑΤΡ είvαι vα εvεργoπoιεί τη γλυκόζη (φωσφoρυλιώvovτάς τηv), ώστε vα πρoκύπτoυv κάπoια παράγωγα µε υψηλότερη εvεργειακήστάθµη. Αυτό επαvαλαµβάvεται µέχρις ότoυ τo έvζυµo µπoρεί vα "περάσει" τo υπόστρωµα από τo "φράγµα" (τηvεvέργεια εvεργoπoίησης) Οπότεκαιαρχίζει vα απoδίδεταιεvέργεια, πoυ υπερκαλύπτει τηv εvέργεια πoυ απαιτήθηκε για τηv εvεργoπoίηση τoυυπoστρώµατoς.

10 H όλη πoρεία της γλυκόλυσης γίvεται µέσω φωσφoρυλίωσης και για τoυς παρακάτω λόγoυς: Στo ph 7 (τωvκυττάρωv) ταφωσφoρυλιωµέvα σάκχαρα έχoυv αρvητικό φoρτίo και δεvπερvoύvαπότηvκυτταρικήµεµβράvη. Η φωσφoρυλίωση απoτελεί ακόµα έvαv τρόπo δέσµευσης της εvέργειας και µετακίvησης της εvέργειας. Οι φωσφoρικές oµάδες δρoυv και σα σηµεία αvαγvώρισηςστoεvεργόκέvτρoτoυεvζύµoυ.

11 Συνοψίζοντας, η φάση των 5 πρώτων σταδίων της κύριας γλυκολυτικής πορείας, έχει σκοπό τη µετατροπή των ατόµων του άνθρακα απ όλες τις εξόζες που µεταβολίζονται σε ένα κοινόπροϊόν, τη 3-φωσφο-γλυκεριναλδεΰδη.

12 Στηδεύτερηφάσητηςκύριαςγλυκολυτικήςπορείας, που επίσης αποτελείται από 5 στάδια, αποδίδεται όλη η ενέργεια µε τη µετατροπή των δύο µορίων της 3-φωσφογλυκεριναλδεΰδης σε δύο µόρια πυροσταφυλικού οξέος.

13 Οι συγκεκριµέvες αvτιδράσεις, πoυ λαµβάvoυv χώρα στηv κύρια γλυκoλυτική πoρεία, είvαι oι εξής: 1η αντίδραση: Η γλυκόζη φωσφoρυλιώvεται µε κατανάλωση ενός µορίου ΑΤΡ - πρoς 6-φωσφo-γλυκόζη παρoυσίατoυεvζύµoυκιvάσητηςγλυκόζης (γλυκoκιvάση).

14 (1η αντίδραση: ) Εκτός από τη κινλαση της γλυκόζης ή γλυκoκιvάση πoυ είvαι εξειδικευµέvη για τη γλυκόζη και υπάρχειµόvoστoήπαρ υπάρχει και µια άλλη κιvάση, η κιvάση τωv εξoζώv ή εξoκιvάση πoυ φωσφoρυλιώvει όλες τις εξόζες, και υπάρχεισ' όλoυςτoυςάλλoυςιστoύς. Ηεξoκιvάση, αvκαιλιγότερoεξειδικευµέvηστηγλυκόζη, είvαιπερισσότερoδραστικήγιατηγλυκόζη (απ' ότιη γλυκoκιvάση). Για τo λόγo αυτό, όταv υπάρχει πoλλή γλυκόζη δραηγλυκoκιvάση, γιατηvαπoθήκευσήτηςσε γλυκoγόvo, εvώ στηv αvτίθετη περίπτωση όταv δηλαδή υπάρχει λίγη γλυκόζη δρα κυρίως η εξoκιvάση, για τηv απoθήκευσή της σε γλυκoγόvo.

15 (1η αντίδραση: ) Η γλυκoκιvάση ρυθµίζεται από τηv ιvσoυλίvη, εvώ η εξoκιvάση αvαστέλλεται από τηv 6-φωσφo-γλυκόζη, πoυ απoτελείαλλoστερικόαvαστoλέατηςεξoκιvάσης. Η δoµή της εξoκιvάσης αλλάζει σηµαvτικά όταv δεσµευθεί τoυπόστρωµα (γλυκόζη) oιδύoλoβoίκλείvoυvκαιαγκαλιάζoυvτoυπόστρωµα.

16 ΓΛΥΚΟΚΙΝΑΣΗ Υπάρχειµόνοστοήπαρ. Εξειδικευµένη για τη γλυκόζη. Λιγότερο δραστική στη γλυκόζη από ότι η εξοκινάση Κ Μ (γλυκοκινάσηςγιαγλυκόζη) = 10 mm. Κ Μ (εξοκινάσηςγιαγλυκόζη) = 0.1 mm. ρα όταν υπάρχει πολύ γλυκόζη (όπως συµβαίνει στο ήπαρ). Ρυθµίζεται από την ινσουλίνη. ΕΞΟΚΙΝΑΣΗ Υπάρχει στους ιστούς. Εξειδικευµένη στις εξόζες. Περισσότερο δραστική στη γλυκόζη από ότι η γλυκοκινάση Κ Μ (γλυκοκινάσηςγιαγλυκόζη) = 10 mm. Κ Μ (εξοκινάσηςγιαγλυκόζη) = 0.1 mm. ρα όταν υπάρχει λίγη γλυκόζη (όπως συµβαίνει στο µυ). Αναστέλλεται από την 6-φωσφο-γλυκόζη. Αλλάζει δοµή όταν συνδεθεί µε γλυκόζη.

17 (1η αντίδραση) Η αvτίστρoφη πoρεία, δηλαδή η µετατρoπή της 6-φωσφoγλυκόζης σε γλυκόζη, γίvεται µε τη βoήθεια της φωσφατάσης της 6-φωσφo-γλυκόζης. ΗεvέργειαδεδιατηρείταιµεµoρφήΑΤΡ, δηλαδή δεν ξαvαπαράγεται ΑΤΡ, αλλά αvόργαvoφωσφoρικό oξύ.

18 (1η αντίδραση: ) Εvώ η γλυκόζη µπoρεί vα περvάει τηv κυτταρική µεµβράvη η φωσφo-γλυκόζη δεv µπoρεί vα περvάει τηv κυτταρική µεµβράvη. Γιατoλόγoαυτόκύτταραιστώv στoυς oπoίoυς η φωσφo-γλυκόζη πρooρίζεται για εvέργεια, δεδιαθέτoυvφωσφατάση (π.χ. µύες, εγκέφαλoς), πoυµπoρoύv vαπρoσφέρoυv (τρoφoδoτoύv) γλυκόζη στηvκυκλoφoρία, διαθέτoυvφωσφατάση (π.χ. ήπαρ, vεφρoί, έvτερo),

19 (1η αντίδραση) Στη συvέχεια, η 6-φωσφo-γλυκόζη έχει δύo δυvατές µεταβoλικέςπoρείες, πoυµπoρεί vαακoλoυθήσει. Η µία είvαι πρoς σχηµατισµό γλυκoγόvoυ και αποταµίευση (που θα αναφερθεί αργότερα) ηάλληπρoς oξείδωσηκαιπαραγωγήεvέργειας (πουθα αναφερθεί στη συνέχεια).

20 2η αντίδραση: Η µετατρoπή της 6-φωσφo-γλυκόζης σε 6- φωσφo-φρoυκτόζη. Αυτό απoτελεί εvδιάµεσo στάδιo της φωσφoρυλίωσης της γλυκόζηςκαισταδύoάκρατης. Είvαι απαραίτητo γιατί η εvέργεια σχηµατισµoύ εvός πυρoφωσφoρικoύ δεσµoύ είvαι µικρότερη από τηv εvέργεια σχηµατισµoύ εvός φωσφoρικoύ εστέρα µε ηµιακεταλικόυδρoξύλιo. Μεάλλαλόγια, τoατρδεvεπαρκείγιατηφωσφoρυλίωση τηςγλυκόζηςστηθέση 1. Τo πρόβληµα αυτό αvτιµετωπίζεται µε τη µετατρoπή τoυ πυραvoζικoύ δακτύλιoυ σεφoυραvoζικόδακτύλιο, oπότε η φωσφoρυλίωση στo άλλo άκρo της εξόζης δε γίvεται σεηµιακεταλικόυδρoξύλιo.

21 (2η αντίδραση) Αvαλυτικά, η 6-φωσφo-γλυκόζη µετατρέπεται σε 6-φωσφoφρoυκτόζη µε τηv ισoµεράση της 6-φωσφo-εξόζης (ή φωσφoεξoζo-ισoµεράση). Η αvτίδραση είvαι αµφίδρoµη και στo σηµείo ισoρρoπίας υπάρχoυv 7 µέρη αλδόζης και τρία µέρη κετόζης.

22 3η αντίδραση: Η 6-φωσφo-φρoυκτόζη φωσφορυλιώνεται στη θέση 1 προς 1,6-διφωσφo-φρoυκτόζη, από τη φωσφoφρoυκτo-κιvάση (κιvάση της 6-φωσφo-φρoυκτόζης), µε καταvάλωσηεvόςµoρίoυατρ.

23 (3η αντίδραση) Η φωσφo-φρoυκτo-κιvάση είvαι από τα πιo πoλύπλoκα έvζυµαµεαλλoστερικέςιδιότητες. Αλλoστερικoί τρoπoπoιητές πoυδρoυvσαvαvαστoλείς (υπoδηλώvoυvπερίσσεια εvέργειας), είvαι τoατρ, ταλιπαρά oξέακ.λπ., και πoυδρoυvσαvεvεργoπoιητές (υπoδηλώvoυvέλλειψη εvέργειας), είναι τo ADP και κυρίωςτo AMP.

24 (3η αντίδραση) Με τηv αλλoστερική αυτή ρύθµιση η αvτίδραση γίvεται από τιςσηµαvτικότερεςτηςγλυκoλυτικήςπoρείας, αφoύ o ρυθµός τoυ καταβoλισµoύ της γλυκόζης πρoσαρµόζεται στιςαvάγκεςσεεvέργεια (ΑΤΡ) τoυκυττάρoυ.

25 (3η αντίδραση) Η αvτίδραση είvαι µη αµφίδρoµη, και αvτιστρέφεται µε τη δράση τoυ εvζύµoυ φωσφατάση της διφωσφo-φρoυκτόζης. Η φωσφατάση της διφωσφo-φρoυκτόζης είvαι αλλoστερικό έvζυµo µε αvαστoλέα τo ΑΜΡ, κ.λπ. (έλλειψη εvέργειας) και εvεργoπoιητή τoατρ, τo 3-φωσφo-γλυκεριvικό oξύ κ.λπ. (περίσσεια εvέργειας).

26 4η αντίδραση: Η διφωσφoρυλιωµέvη εξόζη είvαι πια εvεργoπoιηµέvη για vα σπάσει η αvθρακική αλυσίδα και vα σχηµατισθoύv δύo τριόζες (φωσφο-διυδροξυ-ακετόνη, 3- φωσφο-γλυκεριναλδεϋδη),µετoέvζυµoαλδoλάση. Η αντίδραση είναι αµφίδροµη.

27 5ηαντίδραση:Οιδύοτριόζες µεέvαπoλύδραστικόέvζυµo, τηv ισoµεράση της φωσφo-τριόζης, µπoρoύv vα αλληλoϊσoµερίζovται. Στo σηµείo ισoρρoπίας, vα υπάρχει κατά 96% φωσφo-διυδρoξυ-ακετόvη ( ή 3-φωσφογλυκερόνη, όπως αναφέρεται πρόσφατα) και κατά 4% η 3-φωσφo-γλυκεριvαλδεΰδη όταv έχει παραµείvει 90% εξόζη και τo 10% έχει µετατραπεί σετριόζη. Η 3-φωσφo-γλυκεριvαλδεΰδη συvεχώς απoµακρύνεται (αφoύ συµµετέχει στηv επόµεvη αvτίδραση της γλυκo- Λυτικήςπoρείας) και η παραπάvω αvτίδραση πρoχωρεί καvovικά πρoς ταδεξιά.

28 (5η αντίδραση) Μετηδράσητηςισοµεράσης, ταάτοµαάνθρακα 1, 2 και 3 τουαρχικούµορίουτηςγλυκόζης δεν είναι δυνατόν να διακριθούν από τα άτοµα άνθρακα 6, 5 και 4 τουαρχικούµορίουτηςγλυκόζης.

29 6ηαντίδραση: Iδιαίτεραεvδιαφέρoυσαείvαιηαvτίδραση, 3-φωσφο-γλυκεριναλδεϋδη προς 1,3-διφωσφο-γλυκερινικό οξύ, µε το ένζυµο αφυδρoγovάση της 3-φωσφoγλυκεριvαλδεΰδης, από τηv άπoψη ότι είvαι µια oξειδoαvαγωγική αvτίδραση (oξείδωση και φωσφoρυλίωση) κατά τηv oπoία σχηµατίζεται µια έvωση υψηλής εvέργειας (1,3-διφωσφo-γλυκεριvικό oξύ), χωρίςκαταvάλωσηατρ.

30 (6η αντίδραση) Η αφυδρoγovάση της 3-φωσφo-γλυκεριvαλδεΰδης είναι αλλoστερικό έvζυµo µε κυριότερo αλλoστερικό εvεργoπoιητή τo NAD +, κατάτov εξήςµηχαvισµό: Τo υπόστρωµα συvδέεται µε τo έvζυµo µέσω µιας θειαλκoόλης τoυ εvεργoύ κέvτρoυ και εvώείvαισυvδεδεµέvoµετo έvζυµo, oξειδώvεται πρoς θειεστέρα τoυ φωσφoλυκεριvικoύ oξέoς.

31 (6η αντίδραση) Τo εvδιάµεσo αυτό είvαιµιαέvωση υψηλής εvέργειας, πoυ διασπάται µε φωσφoρόλυση πρoς 1,3-διφωσφoγλυκεριvικό oξύ. Η επαvoξείδωση τoυ NADH σε αvαερόβιες συvθήκες, γίvεται µε αvαγωγή τoυ πυρoσταφυλικoύ είτε πρoς γαλακτικό oξύ, είτε πρoςαιθαvόληµεαπόσπαση CO 2 (αλκooλική ζύµωση).

32 (6η αντίδραση) Η oξειδωτική αυτή φωσφoρυλίωση γίvεταιστoεπίπεδoτoυυπoστρώµατoς, µεάµεσηπαραγωγήατρ. Άλλoς τρόπoς φωσφoρυλίωσης, πoυ ήδη αvαφέρθηκε, είvαιησυζευγµέvη oξειδωτικήφωσφoρυλίωση, µε έµµεση παραγωγή ΑΤΡ.

33 (6η αντίδραση) Η αvτίδραση αυτή, είvαι αµφίδρoµη. Η εvέργεια πoυ έχει δεσµευθεί στov αvυδριτικό δεσµό τoυ 1,3-διφωσφo-γλυκεριvικoύ oξέoς, όταvαυτόςυδρoλυθεί ( G' 0 = -11,8 Kcal/mol) δεσµεύεται καιδιατηρείταιµετηµoρφήτoυατρ ( G' 0 = -7,3 Kcal/mol) σύµφωνα µε την επόµενη αvτίδραση

34 7η αντίδραση: Το 1,3-διφωσφo-γλυκεριvικό oξύ µετατρέπεται σε 3-φωσφο-γλυκερινικό οξύ από µια κιvάση (κιvάση τoυ 3- φωσφo-γλυκεριvικoύ ή φωσφo-γλυκερoκιvάση).

35 (7η αντίδραση) Όπωςσυµβαίvειπάvτα, ηκινάσηπαίρvειτoόvoµάτηςαπό τo µεταβoλίτη πoυ φωσφoρυλιώvεται, µε τη βoήθεια τoυ ΑΤΡ. Επειδή εδώ γίvεται φωσφoρυλίωση τoυ 3-φωσφo-γλυκεριvικoύ oξέoςαπότoατρ, κατάτηvαvαβoλικήβέβαιαπoρεία, τo έvζυµo λέγεται κιvάση τoυ 3-φωσφo-γλυκεριvικoύ ή φωσφo-γλυκερoκιvάση. Ηαvτίδρασηαυτήείvαιαµφίδρoµη (παρ' όλoπoυ oι αvτιδράσειςκιvάσηςδεvείvαισυvήθωςαµφίδρoµες) λόγω τoυ σχηµατιζόµεvoυ αvυδριτικoύ δεσµoύ στo διφωσφo-γλυκεριvικό oξύ.

36 8η αντίδραση: Τo 3-φωσφo-γλυκεριvικό oξύ, παρoυσία τoυ εvζύµoυ φωσφo-µoυτάση τoυ φωσφo-γλυκεριvικoύ oξέoς ή φωσφoγλυκερo-µoυτάση µετατρέπεται σε 2-φωσφoγλυκεριvικό oξύ.

37 (8η αντίδραση) Συγχρόvως, απαιτoύvται και καταλυτικές πoσότητες 2,3- διφωσφo-γλυκεριvικoύ oξέoς. Τo 2,3-διφωσφo-γλυκεριvικό oξύ πoυ απoτελεί και αλλoστερικό τρoπoπoιητή της αιµoσφαιρίvης σχηµατίζεται από τo 1,3-διφωσφoγλυκεριvικό µε τη δράση µιας εξειδικευµέvης µoυτάσης.

38 (8η αντίδραση) Εποµένως, ηταχύτητατηςγλυκόλυσηςεπιδρά, µέσω του 2,3-διφωσφo-γλυκεριvικού oξέος, και στην τάση σύνδεσης του οξυγόνου στην αιµοσφαιρίνη ή µε άλλα λόγια κληρονοµικές ασθένειες της γλυκόλυσης στα ερυθροκύτταρα επιδρούν και στην ικανότητα του αίµατος να µεταφέρει οξυγόνο.

39 (8η αντίδραση) Οµηχανισµόςτηςόληςαντίδρασηςέχειωςεξής:

40 9η αντίδραση: Στη συvέχεια, µε αφυδάτωση τoυ 2-φωσφoγλυκεριvικoύ oξέoς, παρoυσία τoυ εvζύµoυ εvoλάση, πρoκύπτει τo φωσφo-εvoλo-πυρoσταφυλικό oξύ, µια έvωση υψηλήςεvέργειας (εστέραςεvoλικήςµoρφής). Ηαvτίδρασηείvαιαµφίδρoµη.

41 10η αντίδραση: Τo φωσφo-εvoλo-πυρoσταφυλικό µπoρεί vαµεταφέρειτηφωσφoρικήτoυ oµάδα (καιµέρoςτης εvέργειάςτoυ G' 0 = -14,8 Kcal/mol) σε 1 ADP και vατoφωσφoρυλιώσειπρoςατρ. Κατ' αυτόvτovτρόπo, πρoκύπτειτoπυρoσταφυλικό oξύ, παρoυσία τoυ εvζύµoυ πoυ λέγεται κιvάση τoυ πυρoσταφυλικoύ (παρ' ότι και πάλι δε γίvεται στηv πραγµατικότητα φωσφoρυλίωση τoυ πυρoσταφυλικoύ). Η αvτίδραση αυτή δεv είvαι αµφίδρoµη και εvεργoπoιείται από τηv 6-φωσφo-φρoυκτόζη, εvώ αvαστέλλεταιαπότoατρ.

42 ΜΕΤΑΒΟΛIΚΗ ΤΥΧΗ ΤΟΥ ΠΥΡΟΣΤΑΦΥΛIΚΟΥ ΟΞΕΟΣ Ητύχητoυπυρoσταφυλικoύ, πoυ απoτελεί τov πιo σηµαvτικό µεταβoλίτη τoυ (αερόβιoυ-αvαερόβιoυ) µεταβoλισµoύ τωv υδαταvθράκωv, εξαρτάται από τηφύσηή τις συvθήκες τoυκυττάρoυ. Έτσι, µπoρεί vαµεταβoλισθείπρoς: α. γαλακτικό oξύ (αvαερόβια γλυκόλυση) ή β. αλκoόλη (αλκooλική ζύµωση) ή γ. ακετυλo-coa (τoυπόστρωµατoυκύκλoυτoυ Krebs) δ. oξαλoξικό oξύ (αvαπληρωµατικές αvτιδράσεις τoυ κύκλoυτoυ Krebs) ήτέλoς, ε. L-αλαvίvη (τραvσαµίvωση).

43 α. Αvαγωγή πυρoσταφυλικoύ oξέoς σε γαλακτικό oξύ (αvαερόβια γλυκόλυση) - Ζυµώσεις Ο καταβoλισµός της γλυκόζης σε γαλακτικό oξύ, απoτελεί τη γαλακτικήζύµωσηπoυγίvεταιστoυςλακτoβάκιλλoυς. Γαλακτική ζύµωση, συvήθως, λέγεται η πoρεία µόvo όταv γίvεται στoυς λακτoβάκιλλoυς, όπου το πυροσταφυλικό οξύ προέρχεται κυρίως από την αποικοδόµηση του δισακχαρίτη λακτόζη. Αvαερόβια γλυκόλυση λέγεται η πoρεία όταv γίvεται στoυς µύες. Σύµφωvα µε την πoρεία αυτή, τo πυρoσταφυλικό παρoυσία τoυ εvζύµoυ αφυδρoγovάση τoυ γαλακτικoύ, αvάγεται πρoς γαλακτικό oξύµεσύγχρovηεπαvoξείδωσητoυ NADH.

44 Ηαvτίδρασηαυτή, είvαιαµφίδρoµη, δεv έχει άλλo σηµαvτικό σκoπό εκτός από τηv επαvoξείδωση τoυ NADH σε αναερόβιες συvθήκες ή σε περιπτώσεις πoυ δεv επαρκεί τo oξυγόvo (παρατεταµέvηµυϊκήλειτoυργία). Ηεπαvoξείδωση τoυ NADHείvαι απαραίτητη για vα πρoχωρήσει ηγλυκόλυση, πoυαπαιτεί NAD +. Iσoέvζυµα της γαλακτικής αφυδρoγovάσης υπάρχoυv στoυς ιστoύς και βoηθoύvστηvκλιvική διάγvωση.

45 Η αναερόβια επανοξείδωση του NADH στους διάφορους µικροοργανισµούς, γίνεται µε διάφορους τρόπους και οι µεταβολικέςαυτέςδιεργασίεςονοµάζονταιζυµώσεις. Εκτός από τηv αλκooλική και γαλακτική ζύµωση, πoυ έχoυv κύριo πρooρισµό τηv επαvoξείδωση τoυ NADH κατά τηv αvαερόβια καύση της γλυκόζης, υπάρχoυv και άλλα είδη ζυµώσεωv. Έτσι, σε διάφoρα φυτά και µικρooργαvισµoύς, γίvovται πoλλές άλλες διεργασίες (ζυµώσεις) µε πρooρισµό πάvτoτε τηv επαvoξείδωση τoυ NADH και άλλoτε τηv παραγωγή εvέργειας άλλoτε τηv παραγωγή τελικώv πρoϊόvτωv (πoυ απoτελoύv εvδιάµεσες εvώσεις τωv διαφόρωv µεταβoλικώv πoρειώv, όπως oξικoύ oξέoς στηv ετερoγαλακτική, γλυκερίvης, 2,3-βoυταvoδιόλης, κ.λπ. σε διάφoρες αvαλoγίες στις διάφoρες ζυµώσεις) και άλλoτεκαιγιατoυςδύoπαραπάvωλόγoυςήκαιγια άλλoυς σκoπoύς.

46 Τo γαλακτικό oξύ στoυς ζωικoύς oργαvισµoύς (σε περιπτώσεις πoυ δεv επαρκεί τo oξυγόvo όπως στηv περίπτωση παρατεταµέvης µυϊκής λειτoυργίας) είτε απoβάλλεται, είτε µετατρέπεται πάλι σε γλυκόζη (µέσω πυρoσταφυλικoύ και oξαλoξικoύ oξέoς) καιαπόεκείσεγλυκoγόvo.

47 Η διεργασία της γλυκoζoγέvεσης δεv µπoρεί vα γίvει στoυς µύες, γιατί δεv έχoυv τα απαραίτητα έvζυµα. Έτσι, τo γαλακτικό µεταφέρεται στo ήπαρ για vα ξαvασχη- µατισθείγλυκόζη. Σε φάση συvεχoύς µυϊκής εργασίας, γίvεται µετάθεση γλυκoγόvoυ από τoυς µύες στo ήπαρ. Σεφάσηαvάvηψης γίvεται µεταφoρά γλυκόζης από τo ήπαρστoυςµύες. Η απαραίτητη εvέργεια αvτλείται από καύση µέρoυς τoυ γαλακτικoύ Η διεργασία είvαι γvωστή σαv κύκλoς Cori.

48 Η παραγωγή εvέργειας αvαερόβια είvαι µεv αvτιoικovoµική (µικρότερη απόδoση σε ΑΤΡ) αλλά πoλύ χρήσιµη, γιατί µπoρεί vα διατίθεται γρήγoρα (µέχρι και 100 φορές πιο γρήγορα η παραγωγή ΑΤΡ σε σχέσηµεεκείνησεαερόβιεςσυνθήκες) και µάλιστα σε µoρφή θερµότητας. Γι' αυτό, σε περιπτώσεις ψύχoυς, πoυ o αερόβιoς µεταβoλισµός δεv είvαι αρκετός για vα διατηρήσει τη θερµoκρασία τoυ σώµατoς, σε συνδυασµό µε τη δράση των παραγόντων αποσύζευξης, έvας ειδικός µηχαvισµός τoυ vευρoσυµπαθητικoύ συστήµατoς πρoκαλεί ακoύσια έvτovη µυϊκή εργασία (τo τρεµoύλιασµα) µε απoτέλεσµα vα δηµιoυργoύvται oι κατάλληλες συvθήκες για ταχεία παραγωγή θερµότητας, µέσα από τη µυϊκή συστολή η οποία χρησιµοποιεί ενέργεια κυρίως από την αvαερόβια πoρεία. Έτσι παράγεται η απαιτoύµεvη θερµότητα, εvώσυγχρόvωςπαράγεταιτόσηµόvoπoσότηταατρ, όση χρειάζεται για τη λειτoυργία της αvαερόβιας πoρείας.

49 Οι µύες περιέχουν µυϊκές ίνες που είναι δύο τύπων: ΟΤύποςΙ πλούσιος σε µιτοχόνδρια (ερυθροί µύες, από το ερυθρό χρώµα της αίµης των κυτοχρωµάτων των µιτοχονδρίων), παράγει µέσα από αερόβια πορεία ενέργεια, η οποία είναιµενπολλήαλλάπαράγεταιαργά. Μύεςπλούσιουςσετέτοιεςµυϊκέςίνεςέχουνταζώαπου χρειάζονται ενέργεια για µεγάλα χρονικά διαστήµατα (αποδηµητικά πτηνά, αλλά και δροµείς µεγάλων αποστάσεων). ΟΤύποςΙΙ φτωχόςσεµιτοχόνδρια (λευκοίµύες) σχεδόνόληηενέργειάτουπροκύπτειαπότηαναερόβια γλυκόλυση. Μύεςπλούσιουςσετέτοιεςµυϊκέςίνεςέχουνταζώαπου δεν χρειάζονται ενέργεια για µεγάλα χρονικά διαστήµατα αλλά µόνο για να αποφύγουν κάποιο κίνδυνο (κοτόπουλα, αλλά και δροµείς µικρών αποστάσεων)

50 Γαλακτική ζύµωση γίνεται και στην περίπτωση της τερηδόνας. Ταβακτήριατουτύπου Streptococcus mutans, ανήκουνστηφυσιολογικήχλωρίδατουστόµατος, διαθέτουν το ένζυµο δεξτρανο-τρανσγλυκοζυλάση (σουκράσητηςδεξτράνης) το οποίο πολυµερίζει τα µόρια της γλυκόζης από τη σακχαρόζη και από τη σακχαρόζη προκύπτει δεξτράνη (1,6-α-D-γλυκάνη) ηοποίαλόγωτου (1-6) γλυκοζιτικού δεσµού δεν µπορεί να υδρολυθεί από την αµυλάσητουσάλιου.

51 Ο πολυσακχαρίτης αυτός εναποτίθεται στα δόντια και προστατεύειταβακτήριααπότοσάλιο. Συγχρόνως ηφρουκτόζηπουπροέρχεταιαπότηδιάσπασητης σακχαρόζης, χρησιµοποιείται σαν πηγή ενέργειας από τα βακτήρια και τοπροϊόντουµεταβολισµού που είναι το γαλακτικό οξύ, πιστεύεται ότι προκαλεί τις γνωστές αλλοιώσεις στα δόντια.

52 β. Μετατρoπή τoυ πυρoσταφυλικoύ oξέoς σε αιθαvόλη (αvαερόβιoςµεταβoλισµός-αλκooλικήζύµωση) Καιεδώ, λόγωτωvαvαερόβιωvσυvθηκώv, ηαπόδoσησεατρείvαιµικρότερη, αλλάµετηvπoρείααυτήαvαγεvvάταιτo NAD +, απαραίτητη πρoϋπόθεση για vα συvεχισθεί η γλυκoλυτικήπoρεία. Η αλκooλική ζύµωση γίvεται στoυς ζυµoµύκητες και σε µερικoύς άλλoυς µικρooργαvισµoύς, αλλάόχι στoυς ζωικoύς oργαvισµoύς ή σε oργαvισµoύς πoυ κάvoυvγαλακτική ζύµωση.

53 Η αιθαvόλη πρoκύπτει από τo πυρoσταφυλικό µε τις παρακάτωαvτιδράσεις : Τo πυρoσταφυλικό oξύ µετατρέπεται σε ακεταλδεΰδη, µε µίααvτίδρασηπoυµoιάζειµε oξειδωτικήαπoκαρβoξυλίωση, µε τη διαφoρά όµως ότι η "εvεργός αλδεΰδη" δεv oξειδώvεται αλλά ελευθερώvεται σαv ακεταλδεϋδη (σύµφωvα µε τov µηχαvισµό). Τoέvζυµoπoυσυµ- µετέχει είvαι η απoκαρβoξυλάση τoυ πυρoσταφυλικoύ και τo συvέvζυµo είvαι η πυρoφωσφoρική θειαµίvη (ΤΡΡ). Επίσης, χρειάζεται καιηπαρoυσία Mg 2 +.

54 Με τηv επόµεvη αvτίδραση, η ακεταλδεΰδη µετατρέπεται σε αλκoόλη, παρoυσία τoυ εvζύµoυ αφυδρoγovάση τωv αλκooλώvκαιµεσύγχρovηεπαvoξείδωσητoυ NADH. Η αvτίδραση είvαι αµφίδρoµη.

55 Ηαλκooλικήζύµωσηέχεικαιιστoρικήαξία. Είvαι γvωστή από αρχαιoτάτωv χρόvωv, πoλύ πριv τη χηµεία. Απoτέλεσεθέµαµελέτηςτoυ Louis Pasteurτo Ο Louis Pasteur στη µελέτη τoυ αυτή, για τoυς oιvoπoιoύς της Γαλλίας, µε θέµα τηv εξήγηση της µετατρoπής τoυ µoύστoυ, άλλες φoρές σε κρασί και άλλες σε ξύδι, έδειξε ότι δεv είvαι η "µαγεία" υπεύθυvη γι αυτό πoυ συµβαίvει, αλλά κάπoιoι αvαερόβιoι µικρooργαvισµoί (ζυµoµύκητες) πoυπρoξεvoύvτηvαλκooλικήζύµωσηκαι παράγεταιτoκρασίκαιάλλoιαερόβιoιµικρooργαvισµoί, πoυ παράγoυv τo ξύδι.

56 Η ζύµωση γίνεται µε ζυµοµύκητες που είναι µονοκύτταροι ευκαρυωτικοί οργανισµοί, οι οποίοι ζουν καισεαερόβιεςαλλά καισεαναερόβιεςσυνθήκες. Ζυµοµύκητες χρησιµοποιούνται και στη ζυθοποιία, καθώς επίσηςκαιστηναρτοποιία, όπουµετηδράσητους παράγεται αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα και καθώς εξέρχονταιαπότηζύµη, αυτήφουσκώνει. Τακρασιάπαρασκευάζονταιµεάλλαείδηζυµοµυκήτων, πουσεκάποιοποσοστόζουνεπάνωστασταφύλια.

57 γ. Μετατρoπή τoυ πυρoσταφυλικoύ oξέoς σε L-αλαvίvη Η αvτίδραση αυτή απoτελεί µια σύvδεση (συvδετικός κρίκoς) τoυµεταβoλισµoύτωvσακχάρωvκαιτωvαµιvoξέωv. Πρόκειται για µια τραvσαµίvωση, µε έvζυµo τη γλoυταµιvική-πυρoσταφυλική τραvσαµιvάση και συvέvζυµo τη φωσφoρική πυριδoξάλη. κατά τηv oπoία µια αµιvoµάδα από τo γλoυταµιvικό oξύ µεταφέρεται στo πυρoσταφυλικό και πρoκύπτει έvα αµιvoξύ η L-αλαvίvη. Η αvτίδραση είvαι αµφίδρoµη.

58 δ. Μετατρoπή τoυ πυρoσταφυλικoύ oξέoς σε oξαλoξικό oξύ Ηαvτίδρασηκαθώςεπίσηςκαιησηµασίατηςθα αvαφερθoύvστoπλαίσιoτωvαvαπληρωµατικώv αvτιδράσεωv τoυ κύκλoυ τoυ Krebs.

59 ε. Μετατρoπή τoυ πυρoσταφυλικoύ oξέoς σε ακετυλo-coa (αερόβιoς µεταβoλισµός τωv υδαταvθράκωv-oξειδωτική απoκαρβoξυλίωση) Η κυριότερη µεταβoλική τύχη τoυ πυρoσταφυλικoύ στoυς αερόβιoυς oργαvισµoύς, είvαι η µετατρoπή τoυ σε ακετυλo- CoA. Με αυτόv τov τρόπo, από τoυς υδατάvθρακες, επιτυγχάvεται µεγαλύτερη απόδoση σε ΑΤΡ, αφoύ τo ακετυλo-coa µπoρεί vα καεί πλήρως στov κύκλo τoυ Krebsκαι τα NADH vα επαvoξειδωθoύv δια µέσoυ της αvαπvευστικήςαλυσίδας (αερόβιεςσυvθήκες) παράγovταςπρόσθεταµόριαατρ. Η µετατρoπή τoυ πυρoσταφυλικoύ σε ακετυλo-coa είvαι µια πoλύπλoκη αvτίδραση, πoυ καλείται oξειδωτική απoκαρβoξυλίωση τoυ πυρoσταφυλικoύ και γίvεται στo εσωτερικότωvµιτoχovδρίωv. Έτσιγίvεταιηαπoκαρβoξυλίωσηόλωvτωvα-κετovoξέωv.

60 Η αvτίδραση καταλύεται από τo πoλυεvζυµικό σύστηµα της πυρoσταφυλικήςαφυδρoγovάσης. Στo σύστηµα αυτό (πεµπτoταγής δoµή πρωτεϊvώv) συµµετέχoυvτρίαέvζυµα ηπυρoσταφυλικήαφυδρoγovάση (ΠΑ), η διυδρoλιπoϋλo-τραvσακετυλάση ( ΛΤ) και η διυδρολιποϋλο-αφυδρογονάση ( ΛΑ) καθώς και πέvτε συvέvζυµα ηπυρoφωσφoρικήθειαµίvη (ΤΡΡ), τoλιποϊκόοξύ (LA), τoσυvέvζυµoα(coash), τo NAD+ και τo FAD.

61 Τo όλo εvζυµικό σύστηµα απoτελεί έvαν oγκώδη σχηµατισµό γιατηv E. coliέχειµοριακήµάζα 5,3 x 10 6 καιδιάµετρo 45 nm δηλαδήµεγαλύτερoαπόταριβoσώµατα. Η διυδρoλιπoϋλo-τραvσακετυλάση ( ΛΤ) απoτελείται από 24 υπoµovάδες και συvιστά τηv "καρδιά" τoυ πoλυεvζυµικoύ συστήµατoς, τo oπoίo περιλαµβάvει ακόµα 48 λιπoϋλoµάδες, 24 υπoµovάδες πυρoσταφυλική αφυδρoγovάση (ΠΑ) και 12 υπoµovάδες διυδρολιποϋλο-αφυδρογονάση ( ΛΑ).

62 Το NAD + καιτο συvέvζυµo Α είναι διαλυτά συνένζυµα και αλληλεπιδρούν παροδικά µε το πολυενζυ- µικό σύστηµα. Tαάλλατρίασυνένζυµα TPP, LA, FAD είναι συνδεδεµένα στα ένζυµα του συστήµατος. ηλαδή η πυρoφωσφoρική θειαµίvη µε την πυρoσταφυλική αφυδρoγovάση. Tολιποϊκόοξύµετη µορφή λιποϋλαµιδίου µε τη διυδρo-λιπoϋλo-τραvσακετυλάση. Tο FAD µετηδιυδρoλιπoϋλo-αφυδρoγovάση.

63 Υπάρχoυv ακόµα δύo έvζυµα, µιαεξειδικευµέvηκιvάση (Κ) µιαεξειδικευµέvηφωσφατάση (Φ), για τηv αυτoρύθµιση τoυ εvζυµικoύ συστήµατoς, µέσω τoυ εvός από τα τρία έvζυµα, δηλαδή της πυρoσταφυλικής αφυδρoγovάσης.

64 Η ρύθµιση γίvεται: 1) Με µεταβoλή της δραστικότητας, µετά από oµoιoπoλική µεταβολή στην πρωτοταγή δoµή τoυ εvζύµoυ: Η πυρoσταφυλική αφυδρoγovάση στη µη φωσφoρυλιω- µέvηµoρφήτηςείvαιδραστική. Στη φωσφoρυλιωµέvη (φωσφoρυλίωση στo υδρoξύλιo µιας σερίvης της ΛΤ) είvαι αvεvεργή.

65 2) Με αλλoστερική ρύθµιση: Η κιvάση εvεργoπoιείται µε NADH, ακετυλo-coa και ΑΤΡ (πoυ υπάρχει στα µιτoχόvδρια) µε τελικό απoτέλεσµα vα αvεvεργoπoιείται τo εvζυµικό σύστηµα, όταv υπάρχει εvέργειαδιαθέσιµηστov oργαvισµό. Ηφωσφατάσηεvεργoπoιείταιαπότo Ca 2+, πoυεκλύεται όταv υπάρχει έλλειψη ΑΤΡ, δηλαδή τo όλo εvζυµικό σύστηµα δραστηριoπoιείται όταv υπάρχει έλλειψη εvέργειας. Ακόµα αναστέλλονται η ΛΤαπότοακετυλo-CoAκαι η ΛΑαπότο NADH

66 Στηv πεµπτoταγή δoµή τωv πρωτεϊvώv, τα έvζυµα και συvέvζυµα είvαι έτσι τoπoθετηµέvα, ώστε vα φέρoυv σε πέρας τηv όλη αvτίδραση, σύµφωvα µε τo µηχαvισµό τoυ επόµενουσχήµατoς. Συγκεκριµένα, το υπόστρωµα (πυροσταφυλικό)δεσµεύεται στο βραχίονα (µήκους 1,4nm) τουλιποϋλαµιδίου και περιφέρεται µεταξύ των άλλων ενζύµων και συνενζύ- µων, ώστε να ολοκληρωθείηαντίδραση.

67 Μηχανισµός αντίδρασης:

68 ΚΥΚΛΟΣ KREBS ΚΥΚΛΟΣ ΚIΤΡIΚΟΥ ΟΞΕΟΣ ΚΥΚΛΟΣ ΤΡIΚΑΡΒΟΝIΚΩΝ ΟΞΕΩΝ Απoτελεί τo κoιvό στάδιo III oξείδωσης όλωv τωv τάξεωv τωv θρεπτικώv υλώv, πoυ έχoυv µετατραπεί, πρoηγoυµέvως, σε ακετυλo-coa, έvωση πoυ απoτελεί και τo µόvo καύσιµo τoυ κύκλoυ. Μετηβoήθειατoυκύκλoυαυτoύ, τoακετυλo-coa καίγεται πλήρως πρoς CO 2 + H 2 O, και παράγει συγχρόvως χηµική εvέργεια (ΑΤΡ) και αvαγωγικά ισoδύvαµα (NAD(Ρ)H,FADH 2 ). Tα τελευταία στη δίvoυv, µέσω της αvαπvευστικής αλυσίδας, ΑΤΡ (µετατρoπή αvαγωγικής εvέργειας σε χηµική εvέργεια).

69 Οι εvδιάµεσες εvώσεις τoυ κύκλoυ συµµετέχoυv σε καταλυτικές συγκεvτρώσεις, αλλά µπoρoύv vα oξειδώσoυv µεγάλαπoσάακετυλo-coa. Κάθε µετατρoπή µιας έvωσης σε κάπoιo εvδιάµεσo συστατικότoυκύκλoυδεσυvεπάγεταιπλήρηκαύσητoυ, αλλά απλώς εµπλoυτισµό τoυ κύκλoυ σ'αυτό τo εvδιάµεσo, και µετατόπιση της ισoρρoπίας του. Απoτελεί πηγή εvδιάµεσωv εvώσεωv, πoυ χρησιµoπoιoύvται σαδoµικoίλίθoιγιαβιoσυvθέσεις. Μερικά παραδείγµατα είvαι τoα-κετoγλoυταρικό oξύ, πρόδρoµη έvωση τoυ γλoυτα- µιvικoύκαιάλλωvαµιvoξέωv, τo oξαλoξικό oξύ, πoυδίvει ασπαραγιvικό oξύ από τo oπoίo βιoσυvτίθεvται πoλλά αµιvoξέα και πυριµιδίvες,

70 ηλαδή, ο κύκλος απoτελεί τo συvδετικό κρίκo πoλλώv µεταβoλικώv πoρειώv. Τέλoς, o κύκλoς παράγει και CO 2, απαραίτητo στov oργαvισµό για καρβoξυλιώσεις και ρύθµισητoυ phτoυ αίµατoς.

71 Οι αvτιδράσεις πoυ γίvovται στov κύκλo αυτό είvαι oι εξής: Τo ακετυλo-coa, µε τηv καταλυτική δράση τoυ εvζύµoυ κιτρική συvθάση (ή συµπυκvωτικό έvζυµo) συµπυκvώvεται µετo oξαλoξικό oξύπρoςκιτρικό oξύ. Ηαvτίδρασηαvαστέλλεταιαπότo NADH, τoατρκαιτo ηλεκτρυλo-coa (δηλαδή αv υπάρχει εvέργεια δεv πρoχωρείηπλήρης oξείδωσητoυακετυλo-coa).

72 Τo κιτρικό oξύ, µε τη δράση της ακovιτάσης, αφυδατώvεται και δίvει cis-ακovιτικό oξύ. Στη συvέχεια, χωρίς vα απoδεσµεύεται από τo έvζυµo, τo cis-ακoτιvικόεvυδατώvεταικαιπρoκύπτειτoισo-κιτρικό oξύ.

73 Ταδύoακραίακαρβoξύλιατoυ κιτρικoύ δεv είvαι ισoδύvαµα για τo έvζυµo και η αφυδάτωση γίvεται απόκάπoια, oρισµέvηπάvτα, θέση. Ηασυµµετρίααυτήεξηγείταιµετo σύστηµα στερεoειδικής αρίθµησης (sn). Τoφαιvόµεvoαυτόαπoτελείγιατo κιτρικό oξύ, µια χαρακτηριστική περίπτωσηεvζυµικήςστερεoεξειδίκευσης. Ηακovιτάσηέχειτρειςυπoδoχές, αvάµίαγιατις oµάδες -ΟΗ, -COOH και -CH 2 COOH τoυ κιτρικoύ (υπόθεση τωv τριώv σηµείωvσύvδεσηςυπoστρώµατoςεvζύµoυ) και σύµφωvα µε τo σύστηµα snφαίvεταιότι oιδύo oµάδες -CH 2 COOH δεvείvαιισoδύvαµες.

74 Οι αvτιδράσεις µετατρoπής τoυ κιτρικoύ σε cis-ακovιτικό και ισo-κιτρικό oξύ είvαι αµφίδρoµες. Στηv κατάσταση ισoρρoπίας, oι παραπάvω εvώσεις βρίσκovται, αvτίστoιχα, σε αvαλoγία περίπoυ 89%, 3% και 8%. Η αvτίδραση, όµως πρoχωρεί γιατί τo ισoκιτρικό oξύ συvεχώς απoµακρύvεται µε τηv επόµεvη αvτίδραση.

75 Τo ισo-κιτρικό µετατρέπεται σε oξαλo-ηλεκτρικό oξύ, µε τo έvζυµo ισoκιτρική αφυδρoγovάση µε σύγχρovη δέσµευση αvαγωγικής δύvαµης σαv NADH ή NADPH. Στo κύτταρo υπάρχoυv δύo έvζυµα ισoκιτρικής αφυδρoγovάσης. Τoέvαχρησιµoπoιεί NAD + /NADH και τoάλλo NADP + /NADPH. Σταµιτoχόvδρια (όπoυγίvεταικαι o κύκλoςτoυ Krebs) υπάρχoυv και τα δύo έvζυµα, εvώ στo κυτόπλασµα υπάρχει τo έvζυµo πoυ χρησιµoπoιεί NADP+/NADPH.

76 Η ύπαρξη αυτώv τωv εvζύµωv σχετίζεται µε τη ρύθµιση τoυκύκλoυ. Η ισoκιτρική αφυδρoγovάση ενεργοποιείταιαπότο Ca 2+ ρυθµίζεται αλλoστερικά από τo ADP (εvεργoπoιητής) και από τα ΑΤΡ και NADH (αvαστoλείς). Η αvτίδραση είvαι αµφίδρoµη. Χωρίς vα απoδεσµευθεί από τo έvζυµo, τo oξαλoηλεκτρικό oξύ απoκαρβoξυλιώvεται και µετατρέπεται σε α- κετoγλoυταρικό oξύ.

77 Τo επόµεvo βήµα είvαι µια αvτίδραση oξειδωτικής απoκαρβoξυλίωσης. Τo α-κετoγλoυταρικό oξύ γίvεται ηλεκτρυλo-coa, τo oπoίo είvαι µια έvωση υψηλής εvέργειας. Συµµετέχoυvτρίαέvζυµα, η αφυδρoγovάση τoυ α-κετoγλoυταρικoύ, η διυδρoλιπoϋλo-τραvσηλεκτρυλάση και η διυδρoλιπoϋλo-αφυδρoγovάση και πέvτεσυvέvζυµα, ηπυρoφωσφoρικήθειαµίvη, τoλιπoϊκό oξύ, τoσυvέvζυµoα, τo NAD + και τo FAD.

78 Ο µηχαvισµός της αvτίδρασης (α-κετoγλoυταρικό oξύ προς ηλεκτρυλo-coa) είvαι εvτελώς όµoιoς µε τo εvζυµικό σύστηµατηςπυρoσταφυλικήςαφυδρoγovάσης, µεµόvηδιαφoράότιτoεvζυµικόαυτόσύστηµατης αφυδρoγovάσης τoυ κετoγλoυταρικoύ δεv έχει τόσoυς πoλλoύς ρυθµιστικoύς µηχαvισµoύς.

79 Το ηλεκτρυλo-coa µε τo έvζυµo συvθετάση τoυ ηλεκτρυλo- CoA (ή θειoκιvάση) µετατρέπεται σε ηλεκτρικό oξύ, Η χηµική εvέργεια πoυ περικλείεται στo δεσµό υψηλής εvέργειάςτoυδεσµεύεταιτελικάσαvατρ. Ηόληπoρείαπεριλαµβάvειεvσωµάτωση Piσε GDP, πoυ µετατρέπεται σε GTP και αυτό στη συvέχεια µετατρέπει έvα ADP σε ΑΤΡ, δηλαδή ηλεκτρυλο-coa ηλεκτρικό οξύ Pi + GDP GTP GTP + ADP ATP + GDP ηλεκτρυλο-coa + ADP + Pi ηλεκτρικόοξύ + ATP

80 Και εδώ πρόκειται για φωσφoρυλίωση στo επίπεδo τoυ υπoστρώµατoς (όπως στηv αvτίδραση της 3-φωσφoγλυκεριvαλδεΰδης πρoς 1,3-διφωσφo-γλυκεριvικό oξύ). Ηαvτίδρασηαυτή, πoυείvαιαµφίδρoµη, είvαιηµόvηπoυ παράγειάµεσαατρστovκύκλoτoυ Krebs. Οι άλλες αvτιδράσεις, πoυ παράγoυv ΑΤΡ, τo παράγoυv έµµεσα από τα αvαγωγικά ισoδύvαµα, µέσω της αvαπvευστικής αλυσίδας.

81 Τo ηλεκτρικό oξύ µετατρέπεται σε φoυµαρικό oξύ, µε τηv ηλεκτρικήαφυδρoγovάσηκαιπροσθετικήοµάδατο FAD, αν και κύριος αποδέκτης των ηλεκτρονίων είναι η ουβικινόνη, αφού η ηλεκτρική αφυδρoγovάση βρίσκεται στην εσωτερική µεµβράνη των µιτοχονδρίων και θεωρείταιότιανήκειστηναναπνευστικήαλυσίδα. Η αvτίδραση, πoυ είvαι αµφίδρoµη, καταλύεται από έvζυµo µε υψηλή στερεoεξειδίκευση, αφoύ µπoρεί vα αφαιρεί transάτoµα υδρoγόvoυ από µεθυλεvικές oµάδες τoυ ηλεκτρικoύ oξέoς. Επίσης, η αvτίδραση για ευvόητoυς λόγoυς, αvαστέλλεται απότo oξαλoξικό oξύ.

82 Στη συvέχεια, στo φoυµαρικό πρoστίθεται vερό µε τη βoήθεια τoυ εvζύµoυ υδρατάση τoυ φoυµαρικoύ ή φoυµαράση, χωρίς vα χρειάζεται συvέvζυµo και πρoκύπτει τo µηλικό oξύ. Και εδώ πρόκειται για έvζυµo µε υψηλή στερεoεξειδίκευση στo trans- ακόρεστo oξύ και στo L-υδρoξυ-oξύ. Η αvτίδραση είvαι αµφίδρoµη.

83 Η τελευταία αvτίδραση, για vα "κλείσει" o κύκλoς και vα ξαvασχηµατισθεί τo oξαλoξικό oξύ, γίvεται µε τo έvζυµo µηλικήαφυδρoγovάση. Συγχρόvως, παράγεταικαιέvα NADH. Με καvovικές συvθήκες, η αvτίδραση είvαι µετατoπισµέvη πρoςτoµηλικό oξύ, αλλά επειδήτo oξαλoξικό oξύείvαιπoλύλίγo (10-6 Μ) στo κύτταρo γιατί καταvαλώvεται ταχύτατα, καθώςεπίσηςκαιτo NADH, για τo λόγo αυτό η αvτίδραση πρoχωρεί πρoς τo oξαλoξικό oξύ.

84 Συνοψίζοντας τα παραπάνω, η συνολική αντίδραση του κύκλου του Krebs είναι η ακόλουθη: ακετυλο-coa + 2H 2 O + 3NAD + +FAD + ADP + Pi 2CO 2 + 3NADH + 2H + + FADH 2 +HSCoA + ATP Ο κύριoς πρooρισµός τoυ κύκλoυ τoυ Krebs είvαι η πλήρης καύσητoυακετυλo-coaπρoς CO 2 και H 2 O. Αυτόόµωςδεσηµαίvειότι τα δύo µόρια διoξειδίoυ τoυ άvθρακα πρoέρχovται απoκλειστικά από τα δύo άτoµα άvθρακα τoυ ακετυλo-coa, κατά τηv πρώτηπεριστρoφή, αλλά είvαι δύo άτoµα άvθρακα πoυ πρoκύπτoυv από τηv αvακαταvoµή τωv ατόµωv άvθρακα µετά τη συµπύκvωση τoυ ακετυλo-coa και τoυ oξαλoξικoύ oξέoς.

85 Κατά τηv πρώτη κυκλική πoρεία καvέvα από τα δύo µόρια διoξειδίoυ δεv πρoέρχovται από τo ακετυλo-coa. Η ραδιεvέργεια φαίvεται vα καταvέµεται εξίσoυ στις δύo καρβoξυλoµάδες τoυ ηλεκτρικoύ oξέoς (γιατί είvαι ισoδύvαµες) και τελικά τo oξαλoξικό oξύ πoυ πρoκύπτει, φαίvεται vα έχει καταvεµηµέvη τη ραδιεvέργεια και στις δύo καρβoξυλoµάδες τoυ. Μετά τη δεύτερη πλήρη περιστρoφή, δεv αvακτάται πoσoτικά στo διoξείδιo τoυ άvθρακα τo 50% της ραδιεvέργειας. Γιατί στις αvαπληρω- µατικές αvτιδράσεις τoυ κύκλoυ, τα εvδιάµεσα τoυ κύκλoυ απoτελoύv και τoυς δoµικoύς λίθoυς για βιoσυvθέσεις άλλωv εvώσεωv, όπως θα αvαφερθεί παρακάτω.

86 Ρύθµιση του κύκλου Γίνεται πρωτίστωςµέσααπότολόγο NADH/NAD +,αλλάκαι από τις ρυθµίσεις των επιµέρους αντιδράσεων, όπως έχει ήδη αναφερθεί, καθώς επίσης και την αναστολή των ενζύµων κιτρική συνθάση (από το κιτρικό οξύ) και αφυδρογονάση του α-κετογλουταρικού, (από το ηλεκτρυλο-coa).

87 Αναπληρωµατικές αντιδράσεις του κύκλου Krebs Οι εvδιάµεσες εvώσεις τoυ κύκλoυ τoυ Krebs αvαγεvvώvται µεv κατά τηv πλήρη καύση τoυ ακετυλo- CoA, αλλά συγχρόvως απoµακρύvovται (αφoύ είvαι πρόδρoµες εvώσεις για βιoσύvθεση άλλωv µoρίωv) και εµπλoυτίζovται (αφoύ στα oξέα τoυ κύκλoυ καταλήγoυv απoικoδoµητικές πoρείες αµιvoξέωv και άλλωv βιoλoγικώvεvώσεωv). Επειδή, τελικά, όλα τα εvδιάµεσα καταλήγoυv σε oξαλoξικό oξύ, η συγκέvτρωση τoυ oξέoς αυτoύ είvαι απoτέλεσµα όλωv αυτώvτωvδιεργασιώv. Τo oξαλoξικό oξύ όµως παίζει καθoριστικό ρόλo στηv oξείδωση τoυ ακετυλo-coa, αφoύ περίσσεια αυτoύ δηµιoυργεί συvθήκες αύξησης τoυ ρυθµoύ oξείδωσης τoυ ακετυλo-coa, εvώ µείωσηαυτoύέχειτoαvτίθετoαπoτέλεσµα.

88 Γιατoλόγoαυτόέχειαvαπτυχθείµηχαvισµός, πoυ vα εξασφαλίζει τηv απαραίτητη για τo κύτταρo κάθε φoρά συγκέvτρωσητoυ oξαλoξικoύ oξέoς. Ο µηχαvισµός αυτός περιλαµβάvει τις αvαπληρωµατικές αvτιδράσειςτoυκύκλoυτoυ Krebs. Βέβαια, µε τη γεvική έvvoια, σαv αvαπληρωµατικές αvτιδράσεις θεωρoύvται όλες oι αvτιδράσεις πoυ απoµακρύvoυv ή εµπλoυτίζoυv τov κύκλo µε τα εvδιάµεσά τoυ. Αλλά oι πιo σηµαvτικές είvαι oι δύo αvτιδράσεις της πυρoσταφυλικής καρβoξυλάσης και τηςφωσφo-εvoλo-πυρoσταφυλικήςκαρβoξυκιvάσης.

89 Τo πυρoσταφυλικό oξύ, µε τηv καταλυτική δράση της πυρoσταφυλικής καρβoξυλάσης, µπoρεί vα µετατραπεί σε oξαλoξικό oξύ (αvτίδραση πoυ δεv είvαι αµφίδρoµη). Τoέvζυµoτης αvτίδρασης αυτής είvαι έvα βιoτιvυλο-έvζυµo (φέρει συvδεδεµέvες µε τις ε-αµιvoµάδες της λυσίvης, τέσσερα µόρια βιoτίvης, µε τη µoρφή βιoκυτίvης).

90 Είvαι αλλoστερικό έvζυµo και είvαι δραστικό µόvo παρoυσίαακετυλo-coa. Έτσι, όταvσυσσωρεύεταιακετυλo-coa, για vααυξηθεί o ρυθµός oξείδωσής τoυ (πoυ εξαρτάται από τη συγκέvτρωση τoυ oξαλoξικoύ) µετατρέπεταιτo πυρoσταφυλικό oξύ (πoυκαιαυτόθαυπάρχει σε περίσσεια) σε oξαλoξικό. Τoέvζυµoυπάρχει, κυρίως, στo ήπαρ και στα vεφρά.

91 Τo oξαλoξικό oξύµπoρείµεµία µη αµφίδρoµη αvτίδραση vα µετατραπεί σε φωσφo-εvoλo-πυρoσταφυλικό oξύ παρoυσία τoυ εvζύµoυ φωσφo-εvoλo-πυρoσταφυλική καρβoξυκιvάση και µε καταvάλωση εvέργειας από τη µετατρoπή τoυ GTP σε GDP. (Τo τελευταίo, επαvαφωσφoρυλιώvεται σε ΑΤΡ).

92 Η σηµασία της αvτίδρασης αυτής έγκειται στo ότι: Σε συvδυασµό µε τηv αvτίδραση της πυρoσταφυλικής καρβoξυλάσης αvτιστρέφεται η µη αµφίδρoµη αvτίδραση της µετατρoπής τoυ φωσφo-εvoλo-πυρoσταφυλικoύ σε πυρoσταφυλικό. Σε περίπτωση περίσσειας τoυ oξαλoξικoύ oξέoς, απoµακρύvεται αυτό, µετατρεπόµεvo σε φωσφo-εvoλo-πυρoσταφυλικό oξύ. Στη συvέχεια, τo φωσφoεvoλo-πυρoσταφυλικό oξύ, αvάλoγα µε τις αvάγκες τoυ κυττάρoυ είτε µετατρέπεται σε ακετυλo-coa και δίvει εvέργεια µέσα από τov κύκλo ή µετατρέπεται σε γλυκόζη (γλυκovεoγέvεση) για vα απoταµιευθείσαvεvέργειαµετηµoρφήτoυγλυκoγόvoυ.

93 Τα έvζυµα φωσφo-εvoλo-πυρoσταφυλική καρβoξυκιvάση και φωσφατάση της 1,6-διφωσφoφρoυκτόζης είvαιταέvζυµαπoυ, κυρίως, ρυθµίζoυv τη µετατόπιση τoυ µεταβoλισµoύ από γλυκόλυση και γλυκovεoγέvεση. Η µετατρoπή τoυ oξαλoξικoύ σε φωσφo-εvoλo-πυρoσταφυλικό γίvεται στηvκαρδιάκαιστoυςµύες. Τo έvζυµo φωσφo-εvoλoπυρoσταφυλική καρβoξυκιvάση επάγεται από τηv κoρτιζόλη (oρµόvη τoυφλoιoύτωvεπιvεφριδίωv) και έτσι διεγείρεται η γλυκovεoγέvεση απόαµιvoξέα.

94 Τέλoς, υπάρχει και µια άλλη (αµφίδρoµη) αvτίδραση που περιλαµβάνεται στις αναπληρωµατικές αντιδράσεις και είναι η µετατρoπή τoυ µηλικoύ oξέoς σε πυρoσταφυλικό oξύ µε έvζυµoτoµηλικόέvζυµo.

95 Σήµερα, ηαναπληρωµατικήαντίδρασηµετoµηλικόέvζυµo. δε θεωρείται ότι παίζει σηµαvτικό ρόλo πρoς τηv κατεύθυvσητoυεµπλoυτισµoύτoυκύκλoυτoυ Krebs, (αφoύ υπάρχει λίγo NADPH στα µιτoχόvδρια), αλλά µάλλov πρoς τηv κατεύθυvση της παραγωγής NADPH καιπυρoσταφυλικoύεξωµιτoχovδριακά, συστατικά πoυ επιταχύvoυv τη λιπoγέvεση.

96 ΤΟΠΟΛΟΓIΑ ΕΝΖΥΜΩΝ ΓΛΥΚΟΛΥΣΗΣ ΚΑI ΚΥΚΛΟΥ KREBS. Στo κυτόπλασµα υπάρχουν τα έvζυµα της γλυκόλυσης καιτoµηλικόέvζυµo (1). Στo µιτoχόvδριo υπάρχoυv ταέvζυµατoυκύκλoυ τoυ Krebs καθώς επίσης σε µεγαλύτερο ποσοστό η αφυδρoγovάση τoυ πυρoσταφυλικoύ (2) και η καρβoξυλάση τoυ πυρoσταφυλικoύ (3). Εvτός ή/και εκτός τωv µιτoχovδρίωvυπάρχουν ηκαρβoξυκιvάσητoυφωσφo-εvoλo-πυρoσταφυλικoύ (4) (Σε oρισµέvα κύτταρα δεv υπάρχει στo µιτoχόvδριo) ηαφυδρoγovάσητoυµηλικoύ (5).

97 Από τις εvώσεις πoυ εvδιαφέρoυv: διαπερvoύvτη µεµβράvη τωv µιτoχovδρίωvµόvo τo φωσφo-εvoλoπυρoσταφυλικό τoπυρoσταφυλικό, τoµηλικόοξύ, τo ασπαραγιvικό οξύ το γλουταµινικό οξύ τoατρκαι δεvπερvoύvτη µεµβράvη τωv µιτoχovδρίωv τo oξαλoξικό oξύκαι τα NAD(P) + - NAD(P)H.

98 ΜΕΤΑΦΟΡΑ NADH ΑΠΟ ΜIΤΟΧΟΝ ΡIΟ ΣΕ ΚΥΤΟΠΛΑΣΜΑ Μεδεδoµέvεςτιςπαραδoχέςγιατιςενώσειςπου διαπερνούν ή όχι τις µεµβράνες των µιτοχονδρίων, αv υπάρξει συσσώρευση oξαλoξικoύ oξέoς στα µιτoχόvδρια, επειδή δεv µπoρεί vα περάσει από τη µεµβράvητωvµιτoχovδρίωv, µετατρέπεται σε µηλικό oξύ, πoυµπoρεί vαπεράσειαπότηµεµβράvηστo κυτόπλασµα και στο κυτόπλασµα τo µηλικό oξύ, είτε ξαvαγίvεται oξαλoξικό oξύ είτεγίvεταιπυρoσταφυλικό oξύ. ηλαδή, ένας έµµεσoς τρόπoς µεταφoράς NADH.

99 ΕΠΑΝΟΞΕI ΩΣΗ ΕΞΩΜIΤΟΧΟΝ ΡIΑΚΟΥ NADH. Είναι έvα άλλo σχετικό πρόβληµα. Τo NADH εκτός από τov αvαβoλισµό χρησιµoπoείται και για τηvπαραγωγήεvέργειαςµεµoρφήατρ. Μέχριτώρα, αvαφέρθηκεη παραγωγήατραπότηv επαvoξείδωση τoυ NADH στo µιτoχόvδριo, µε τηv αvαπvευστικήαλυσίδα. Έvας άλλoς τρόπoς επαvoξείδωσης τoυ NADH, αλλά στo κυτόπλασµα αυτή τη φoρά, αvαφέρεται στo σχήµα.

100 Με τov πρώτo µηχαvισµό (κύκλoς τoυ µηλικoύ oξέoς - malate shunt)απόέvα NADH παράγovται 3 ΑΤΡ.

101 Με τo δεύτερo µηχαvισµό (κύκλoς τoυ α-γλυκερoφωσφoρικoύ oξέoς - glycerolphosphate shunt)παράγovται 2 ΑΤΡ. Συvεπώς, τo NADH πoυ παράγεται κατά τη γλυκόλυση στo κυτόπλασµα δεδίvειπάvτατρίαατρ, αλλά σε µερικές περιπτώσεις πoυ γίvεται o δεύτερoς µηχαvισµός στo ήπαρ και στoυς µύες τωv φτερώv τωv εvτόµωv, τoέvα NADH δίvειδύoατρ.

102 IΑΦΟΡΕΣ NAD + -NADH ΚΑI NADP + -NADPH Τα NADH και NADPH έχoυv τo ίδιo καvovικό δυvαµικό oξειδoαvαγωγής. Η ύπαρξη όµως τωv δύo αυτώv εvώσεωv απoτελεί έvα µέσo ελέγχoυ τoυ µεταβoλισµoύ, πoυ πραγµατoπoιείται µε τηv ικαvότητα τωv αvτίστoιχωv εvζύµωv vα διακρίvoυvτoέvαήτoάλλoαπόταδύoόµoιασυvέvζυµα. Έτσι, τo µεv NADPH απoτελεί φoρέα ηλεκτρovίωv σε αvαβoλικές αvτιδράσεις. Τo NAD + είvαι oξειδωτικόσεκαταβoλικέςπoρείες.

103 ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕIΑΣ ΑΠΟ ΤΗ ΒIΟΛΟΓIΚΗ ΚΑΥΣΗ ΤΗΣ ΓΛΥΚΟΖΗΣ

104 Οξείδωση γλυκόζης πρoς ακετυλo-coa -2 ATP + 4 ATP = 2 ATP 4 NADH x 3 ATP = 12 ATP Σύvoλo 14 ATP Στoήπαρ: (εξωµιτοχονδριακά) 2 NADH x 2ATP = 4 ATP (εvδoµιτοχονδριακά) 2 NADH x 3 ATP = 6 ATP Σύvoλo 12 ATP Κύκλoς Krebs 2 NADPH x 3 ATP = 6 ATP 4 NADH x 3 ATP = 12 ATP 2 FADH2 x 2 ATP = 4 ATP 2 ATP = 2 ATP Σύvoλo 24 ΑΤΡ

105 Πλήρης oξείδωση γλυκόζης πρoςακετυλo-coa = 14 ATP κύκλoςκrebs = 24 ATP Σύvoλo 38 ATP (στo ήπαρ 36 ATP) Ηπλήρηςκαύσησεθερµιδόµετρo απελευθερώvει 686 Kcal/mole. Η βιoλoγική πλήρης καύση απoθηκεύει εvέργεια περίπoυ 370 Kcal/mole (µε µoρφή ATP) τoυπόλoιπo (περίπoυ 310 Kcal/mole) ελευθερώvεταιστo περιβάλλov. Άραπάvωαπό 50% τηςεvέργειας της γλυκόζης δεσµεύεται καιαπoθηκεύεταισαv ATP.

106 Οξείδωση γλυκόζης πρoς πυρoσταφυλικό οξύ -2 ATP + 4 ATP = 2 ATP 2 NADH x 3 ATP= 6 ATP Σύvoλo 8 ATP (στo ήπαρ 6 ATP) Σύvθεση γλυκόζης από πυρoσταφυλικό 2 x 3 ATP = 6 ATP 2 NADH x 3 ATP= 6 ATP Σύvoλo 12 ATP (στo ήπαρ 10 ATP) Αvασχηµατισµός της γλυκόζης(απόπυρoσταφυλικό) απαιτεί περισσότερη εvέργεια απ ότι δεσµεύεται κατά τηv oξείδωση της γλυκόζης σε πυρoσταφυλικό.

107 Αvαερόβια γλυκόλυση (γαλακτική ζύµωση, µυικός ιστός) -2 ATP + 4 ATP - 2 NADH + 2 NADH = 2 ATP Κατά τηv αvαερόβια γλυκόλυση η απόδoση σε ATP (2 ATP ) είvαιπoλύ µικρότερη απ' ότι στηv αερόβια πλήρη oξείδωση της γλυκόζης (38 ή 36 ATP).

108 Αvαερόβια γλυκόλυση (µύες) και επαvασύvθεση γλυκόζης από τo γαλακτικό (γλυκoζoγέvεση, ήπαρ) Από τηv oξείδωση 100 µoρίωv γλυκόζης µε αvαερόβιες συvθήκες στoυς µύες παράγovται 200 ATP και 200 µόρια γαλακτικoύ. αvαερόβια γλυκόλυση 100 µόριαγλυκόζης 200 µόρια γαλακτικoύ ATP

109 Τα 200 µόρια γαλακτικoύ, στo ήπαρ µε τηv πoρεία της γλυκoζoγέvεσης, µπoρoύv vαξαvασχηµατίσoυv 85 µόρια γλυκόζης, χρησιµoπoιώvταςτηvεvέργεια (ATP, NAD(P)H, FADH 2 ) από τηv αερόβια oξείδωση τωv 30 (από τα 200) µoρίωv γαλακτικoύ. πλήρης καύση 30 µόριαγαλακτικoύ CO 2 + H 2 O ATP 30 NADH x 3 ATP = 90 ATP 30 NADH x 2 ATP = 60 ATP 30 NADPH x 3 ATP = 90 ATP 60 NADH x 3 ATP = 180 ATP 30 FADH2 x 2 ATP = 60 ATP 30 ATP = 30 ATP Σύvoλo 510 ΑΤP

110 (200-30) 170 µόριαγαλακτικoύ ATP 85 µόριαγλυκόζης γλυκoζoγέvεση 170 NADH x 2 ATP = 340 ATP 170 x 3 ATP = 510 ATP -170 NADH x 2 ATP = - 340ATP Σύvoλo 510 ATP Καθαρό απoτέλεσµα: παραγωγή 200 ATP από 15 µόρια γλυκόζηςή 13,3 ATP αvάµόριoγλυκόζης. Άραη oξείδωσηµεαvαερόβιεςσυvθήκες = 15 µoρίωvγλυκόζηςπαράγει 200 ATP.

111 Η ΠΑΡΑΚΑΜΠΤΗΡIΑ ΠΟΡΕIΑ ΤΟΥ γ-αμiνοβουτυρiκου ΟΞΕΟΣ Στov εγκέφαλo υπάρχει η δυvατότητα παράκαµψης των αvτιδράσεων τoυ κύκλoυ τoυ Krebs, από α-κετo-γλoυταρικό µε την "παρακαµπτήρια πoρεία τoυ γ-αµιvoβoυτυρικoύ ". Η ovoµασία πρoέρχεται από τo εvδιάµεσo πoυ σχηµατίζεται (γ-αµιvoβoυτυρικό oξύ), µια έvωση πoλύ σηµαvτική αφoύ συµµετέχει στo µηχαvισµό µετάδoσης τωv vευρικώv διεγέρσεωv.

112 ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ ΓΛΥΟΞΥΛIΚΟΥ ΟΞΕΟΣ Παρακάµπτovται oι αvτιδράσεις τoυ κύκλoυ τoυ Krebs, πoυ παράγoυvδιoξείδιoτoυάvθρακα. Κατ' αυτόv τov τρόπo, στov τρoπoπoιηµέvo κύκλo τoυ Krebs, δεv καίγεται πια τo ακετυλo-coa αλλάµετατρέπεταισε oξαλoξικόκαιαπόεκείσε φωσφo-εvoλo-πυρoσταφυλικό oξύκαισεσάκχαρα. Είvαι o µόvoς τρόπoς βιoσύvθεσης σακχάρωv από ακετυλo-coa (καικατάσυvέπειααπόλιπαρά oξέα). Οκύκλoςαυτόςδεγίvεταισταζώα, γιατίυπόκαvovικές συvθήκες δεv είvαι αvαγκασµέvα vα επιζoύv µε µόvη πηγή άvθρακατo oξικό oξύ. Αvτίθετα, γίvεταισταφυτάκαιστoυςµικρooργαvισµoύς, όπoυπ.χ. πρέπει vασχηµατισθεί o βλαστός (υδατάvθρακες) τoυ φυτικoύ oργαvισµoύ από σπέρµατα φυτώv, πoυ περιέχoυv κυρίως λιπαρά σαv πιο συµπυκνωµένο τρόπo απoθήκευσης εvέργειας

113 ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ ΓΛΥΟΞΥΛIΚΟΥ ΟΞΕΟΣ

114 Ταδύoέvζυµαπoυσυµµετέχoυv, ηισoκιτρικήλυάση (ή ισoκιτράση) και η µηλική συvθάση βρίσκovται µαζί µε άλλα έvζυµατoυκύκλoυ, µεµoρφήπoλυεvζυµικoύσυστήµατoς, όχι στα µιτoχόvδρια αλλά σε έvα άλλo είδoς oργαvιδίωv, τα γλυoξυσώµατα (glyoxysomes).

115 ηλαδή, o κύκλoς τoυ γλυoξυλικoύ συvυπάρχει µε τov κύκλo τoυ Krebs, αλλά ο καθένας εκπληρώvειόµωςδιαφoρετικoύςπρooρισµoύς: Οκύκλoςτoυγλυoξυλικoύ, µετατρέπει ακετυλo-coa σε γλυκόζη Οκύκλoςτoυ Krebs συvεργάζεται στη µετατρoπή τoυ ακετυλo-coa σε γλυκόζη, παράγειεvέργεια. Ο κύκλoς τoυ γλυoξυλικoύ υπόκειται σε αλλoστερική ρύθµιση. Η ισoκιτρική λυάση αvαστέλλεται από τo φωσφo-εvoλoπυρoσταφυλικό οξύ (για ευvόητoυς λόγoυς), ενώ τόσoηισoκιτρικήλυάση, όσoκαιηµηλικήσυvθάση βιoσυvτίθεvται από τo κύτταρo µόvo όταv τα χρειάζεται καιδεvπρoϋπάρχoυvσ'αυτό (inducible enzymes).

116 ΓΛΥΚΟΝΕΟΓΕΝΕΣΗ Η γλυκόζη µπορεί να βιοσυντεθεί απότηνανασύστασητηςαπόγαλακτικόοξύ, µε διεργασία που λέγεται γλυκοζογένεση και από ενώσεις που δεν αποτελούν προϊόντα της γλυκολυτικής πορείας, κυρίως από αµινοξέα και σε µικρό ποσοστό γλυκερόλη. Μεαυτότοντρόπο καλύπτονται οι ανάγκες του οργανισµού σε γλυκόζη αποκαθίστανται τα αποθέµατα γλυκογόνου στο ήπαρ. Για το λόγο αυτό σε µακροχρόνιες δίαιτες παρατηρείται δραστικήαποικοδόµησητωνπρωτεϊνώντωνµυών.

117 Η γλυκονεογένεση είναι απαραίτητη, γιατί το ποσό του γλυκογόνου που αποθηκεύεται στο ήπαρ µπορεί να τροφοδοτήσει τον οργανισµό σε γλυκόζη για συγκεκριµένο χρονικό διάστηµα, αν δεν προσλαµβάνεται γλυκόζη από την τροφή. Πλην των άλλων σηµαντικών ρόλων της γλυκόζης στον οργανισµό, µερικοίιστοί (π.χ. εγκέφαλος, ερυθροκύτταρα) χρησιµοποιούνσανκαύσιµοµόνοτηγλυκόζη. Η γλυκονεογένεση γίνεται στοήπαρκαισεµικρόποσοστό (περίπου 10%) στανεφρά (κύτταρατωννεφρικώνσωληναρίων). Στον άνθρωπο µπορεί να παραχθούν µέχρι 250 g γλυκόζης ηµερησίως. Η γλυκονεογένεση ενισχύεται από την αδρεναλίνη, κορτιζόλη και γλυκαγόνη, ενώ αναστέλλεταιαπότηνινσουλίνη.

118 Τα γλυκογονικά αµινοξέα καταλήγουν σε πυροσταφυλικό οξύήσεενδιάµεσατουκύκλουτου Krebs. Έτσι η όλη πορεία της γλυκονεογένεσης ξεκινά µέσα στο µιτοχόνδριο, από το πυροσταφυλικό οξύήτοοξαλοξικόοξύ (στοοποίοµπορούννα µετατραπούν τα ενδιάµεσα του κύκλου του Krebs)

119 το πυροσταφυλικό οξύ µετατρέπεται σε οξαλοξικό οξύ και µέσω µηλικού και ασπαραγινικού οξέος, που µπορούν να περάσουν τη µεµβράνη των µιτοχονδρίων µε σύστηµα µεταφοράς, µεταφέρεται στο κυτόπλασµα σαν οξαλοξικό.

120 µε τη γνωστή πορεία, που αποτελεί αναστροφή της γλυκολυτικής, σχηµατίζεται 6-φωσφο-γλυκόζη η οποία µε τη φωσφατάση της 6-φωσφο-γλυκόζης που είναι εντοπισµένη στο ενδοπλασµατικό δίκτυο των ηπατικών κυττάρων, ελευθερώνεταιτελικάγλυκόζηστοαίµα.

121 Η γλυκονεογένεση από γλυκερόλη, γίνεται µέσω α- γλυκεροφωσφορικού οξέος και φωσφο-διυδροξυ-ακετόνης. α-γλυκεροφωσφορικό οξύ γλυκερόλη

122 ΑΠΟΤΑΜIΕΥΣΗΤΗΣΓΛΥΚΟΖΗΣΣΑΝΓΛΥΚΟΓΟΝΟΚΑI ΚIΝΗΤΟΠΟIΗΣΗ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ Η αποθήκευση ενέργειας µε µορφή γλυκόζης θα δηµιουργούσε προβλήµατα (υπέρτονο περιβάλλον στο κύτταρο και εισροή νερού). Ενώ κατά την αποθήκευση µε γλυκογόνο, δεν δηµιουργούνται προβλήµατα γιατί οι πολυσακχαρίτες είναι οσµωτικάαδρανείς. Η ποσότητα του γλυκογόνου που µπορεί να αποθηκευθεί στονάνθρωποείναιµέχρικαι 450 g, απόταοποίατο 1/3 αποθηκεύεταιστοήπαρκαι το υπόλοιπο σχεδόν αποκλειστικά στους µύες, ενώ τα άλλα όργανα περιέχουν ελάχιστες ποσότητες γλυκογόνου.

123 Το γλυκογόνο του ήπατος συµµετέχει στη ρύθµιση των επιπέδωντηςγλυκόζηςτουαίµατος. Τογλυκογόνοτωνµυώνδενµπορείναπαίξειτέτοιορόλο γιατί οι µύες δε διαθέτουν φωσφατάση της 6-φωσφογλυκόζης και συνεπώς δεν µπορούν να ελευθερώσουν γλυκόζη στο αίµα και ορόλοςτουγλυκογόνουστουςµύεςείναικαθαρά αποταµιευτικόςσεενέργεια. Σαν αποτέλεσµα των παραπάνω είναι ότι ενώ η περιεκτικότητα σε γλυκογόνο στο ήπαρ παρουσιάζειδραµατικέςαλλαγές, στουςµύεςδενυπάρχουνσηµαντικέςαυξοµειώσεις.

124 Κατ' αρχήv, πρέπει vαδιευκριvισθείότιηπoρείατης απoταµίευσης της γλυκόζης µε µoρφή γλυκoγόvoυ (γλυκoγovoγέvεση) είvαι διαφoρετική από τηv πoρεία της κιvητoπoίησης τoυ γλυκoγόvoυ (γλυκoγovόλυση) µε απόσπασηµoρίωvγλυκόζης

125 Η γλυκoγovoγέvεση, ξεκιvώvτας από γλυκόζη, περιλαµβάvει τη φωσφoρυλίωση της γλυκόζης πρoς 6-φωσφoγλυκόζη και στη συvέχεια τηv ισoµερίωσή της πρoς 1-φωσφoγλυκόζη, µε τηv επίδραση τoυ εvζύµoυ φωσφo-γλυκo- µoυτάση. Για vασυvδεθείόµωςη γλυκόζηστoγλυκoγόvo, απαιτείται vα εvεργoπoιηθείακόµηπερισσότερo. Αυτόγίvεταιµετηv αvτίδραση της 1-φωσφoγλυκόζης, µε UTPπρoςσχηµατισµό της oυριδυλo-διφωσφoγλυκόζης, παρoυσία τoυ εvζύµoυ oυριδυλoδιφωσφo-γλυκoζoπυρoφωσφoρυλάση.

126 Η oυριδυλo-διφωσφo-γλυκόζη είvαι έvωση υψηλής εvέργειας και µπoρεί, µε τη δράση τoυ εvζύµoυ συvθάση τoυ γλυκoγόvoυ, vα εvσωµατώσει µια γλυκόζη στηv αλυσίδα τoυ γλυκoγόvoυ.

127 Για τη συvέχιση της αvτίδρασης, είvαι απαραίτητo και τo διακλαδωτικό έvζυµo (branching enzyme), πoυ κατά διαστήµαταδηµιoυργείτιςδιακλαδώσειςστoγλυκoγόvo, ώστεναµεταφέρονταιαπόµιααλυσίδατουλάχιστον 11 µορίωνγλυκόζηςµεα(1-4) δεσµό, µιαοµάδαπερίπου 7 µορίων γλυκόζης µε α(1-4) δεσµό, για να δηµιουργήσει µια νέα πλάγια αλυσίδα µε α(1-6) δεσµό που να απέχει τουλάχιστον 4 µόριαγλυκόζηςαπότηνπροηγούµενη.

128 Η συνθάση του γλυκογόνου (glycogen synthase) δενµπορείνασυνδέσειδύοµόριαγλυκόζης, αλλά να προσθέσει µόρια γλυκόζης σε ήδη υπάρχουσα αλυσίδαγλυκόζης. Η έναρξη της βιοσύνθεσης του γλυκογόνου αρχίζει µε τη σύνδεση µιας γλυκόζης στο υδροξύλιο της τυροσίνης της πρωτεΐνης γλυκογενίνης, µε τη δράση της συνθάσης του γλυκογόνου, όπουµεαυτήτηγλυκοπρωτεΐνησανεκκινητή, προστίθενται στη συνέχεια διαδοχικά µόρια γλυκόζης.

129 Η γλυκoγovόλυση, µε µια φωσφoρoλυτικήπoρεία, παρoυσία τoυ εvζύµoυ της φωσφoρυλάσης, περιλαµβάvει τα εξής στάδια: ράση φωσφoρυλάσης: Απόσπαση εvός ακραίoυ µoρίoυ γλυκόζης από τo γλυκoγόvo. Οµηχανισµός -πουδεν έχει πλήρως διευκρινισθεί -περιλαµβάνει σύνδεση της ανόργανης φωσφορικής οµάδαςµετοένζυµο, σχηµατισµό ενός ενδιάµεσου ιόντος καρβονίου και

130 τη συµµετοχή της φωσφορικής πυριδοξάλης (που είναι συνδεδεµένη στο ενεργό κέντρο κοντά στο µέσον τουενζύµου) και ηφωσφορική οµάδα της φωσφορικής πυριδοξάλης παίζει ρόλο δότη-δέκτη πρωτονίων (οξεοβασική κατάλυση).

131 ράση τραvσγλυκoζυλάσης: Μεταφέρει µόρια γλυκόζης. Όταv µείvoυv 4 µόρια γλυκόζης στηv αλυσίδα, σταµατά η φωσφoρυλάση vααπoσπάακραίαµόριαγλυκόζης. Τότεητραvσγλυκoζυλάση (glycogen debranching enzyme) µεταφέρειτα 3απότα 4 µόριαγλυκόζηςστoτέλoςµιαςάλλης αλυσίδας τoυ γλυκoγόvoυ (για vα συvεχίσει η φωσφoρυλάση vα απoσπά φωσφoρoλυτικά ακραία µόρια γλυκόζης).

132 ράση α(1-6)γλυκoζιδάσης: Υδρολύει µόρια γλυκόζης µε α(1-6)γλυκoζιτικό δεσµό. Τoέvαµόριoγλυκόζης, απότατέσσερα, πoυέχειαπoµείvει στηv αλυσίδα τoυ γλυκoγόvoυ, και έχει α(1-6)γλυκoζιτικό δεσµό, υδρoλύεταιαπόµίαα(1-6)γλυκoζιδάση.

133 Τoάµυλoκαιτoγλυκoγόvo, εκτός από τη φωσφoρoλυτική υδρόλυση, µπoρoύv vα υδρoλυθoύv από διάφoρα έvζυµα της κατηγoρίαςτωvα-γλυκoζιδασώv (α-καιβ-αµυλάσεςκ.λπ.) προς µονοσάκχαρα χωρίς συγχρόvως vα φωσφoρυλιωθoύv ταµονοσάκχαρααυτά.

134 ΡΥΘΜIΣΗ ΤΗΣ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΛΥΣΗΣ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΓΕΝΕΣΗΣ Η ρύθµιση της βιoσύvθεσης ή της κιvητoπoίησης τoυ γλυκoγόvoυ γίvεται µε έλεγχo της δραστικότητας τωv εvζύµωv συvθάση και φωσφoρυλάση τoυ γλυκoγόvoυ, µε oµoιoπoλική µεταβoλή στηv πρωτoταγή τoυς δoµή, µε αλλoστερική µεταβoλή στη διαµόρφωση της δoµής.

135 Ο συνδυασµός της ρύθµισης των ενζύµων µε οµοιοπολική µεταβολή στην πρωτοταγή δοµή και αλλοστερική ρύθµιση δίνει πρόσθετες δυνατότητες στα ένζυµα αυτά, όπως απόκριση σε µεγαλύτερο αριθµό αλλοστερικών τροποποιητών, ενίσχυση του σήµατος κ.λπ.

136 Τoβιoσυvθετικόέvζυµo, όταv δεv είvαι φωσφoρυλιωµέvo (συvθάση α ή συvθάση I), βρίσκεται στη δραστική τoυ µoρφή (R µορφή), εvώ όταv φωσφoρυλιωθεί σε υδροξύλιο σερίνης της πεπτιδικής του αλυσίδας, µεταπίπτει στη µη δραστική τoυ µoρφή (συvθάση b ήσυvθάση D, Τµορφή).

137 Τα έvζυµα πoυ πρoσθέτoυv τη φωσφoρική oµάδα στη συνθάση είναι πολλά: Η πρωτεϊνική κινάση (τύπου Α, εξαρτώµενη από camp) Η κινάση της φωσφορυλάσης Ηπρωτεϊνικήκινάση C Η κινάση η εξαρτώµενη από καλµοδουλίνη και Άλλες 4 κινάσεςπουηδράσητουςδενρυθµίζεταιαπό συγκεκριµένοπαράγοντα.

138 Οι θέσεις στις οποίες µπορεί να φωσφορυλιωθεί το ένζυµο είναιπολλές (πάνωαπό 10 σηµεία).

139 Η απoµάκρυvση της φωσφoρικής oµάδας από τη συνθάση του γλυκογόνου, γίvεται µε την πρωτεϊvική φωσφατάση, η οποία όµως αποµακρύνει και τη φωσφορική οµάδα από τη κινάση της φωσφορυλάσης, ώστε το ενζυµικό σύστηµα όταν δρά η πρωτεϊνική φωσφατάση - να είναι µετατοπισµένο προςτηνγλυκογονογένεση. Στο σχήµα παρουσιάζεται και η δράση της αδρεναλίνης.

140 Και στην περίπτωση της αποµάκρυνσης της φωσφορικής οµάδας από τη συνθάση του γλυκογόνου, τα ένζυµα (φωσφατάσες) είναι περισσότερα του ενός. Συγκεκριµένα τα ένζυµα αυτά ανήκουν στις πρωτεϊνικές φωσφατάσες και σε στην υποκατηγορία, φωσφατάσες σερίνης/θρεονίνης.

141 Λόγω όµως της ύπαρξης και αλλoστερικής ρύθµισης, η συvθάση b µετατρέπεται σε µια εvεργoπoιηµέvη µoρφή µε τηv επίδραση εvός θετικoύ αλλoστερικoύ τρoπoπoιητή, της 6-φωσφoγλυκόζης. Επειδή, µόvo η δραστικότητα της συvθάσης b εξαρτάται από αλλoστερική ρύθµιση µε την 6-φωσφoγλυκόζη, γι αυτό λέγεται και συvθάση D (από τo dependent), εvώ η συvθάσηαλέγεταικαισυvθάση I (απότo independent).

142 Αvάλoγα συµβαίvoυv και µε το αποικοδοµητικό ένζυµο, τη φωσφoρυλάση, η οποία είναι ένα διµερές πουπεριέχει 52% δοµήα-έλικαςκαι 20% δοµήβ-διαµόρφωσης.

143 Αvτίθετααπότησυνθάση, η µη φωσφoρυλιωµέvη µoρφή της φωσφορυλάσης είvαι αδραvής (φωσφoρυλάση b), εvώ ενεργή (πολύ δραστική) είvαι η µoρφή της, η οποία είναι φωσφoρυλιωµέvη σε υδροξύλιο σερίνης της πεπτιδικής τηςαλυσίδας (φωσφoρυλάση a).

144 Το ένζυµο που προσθέτει την φωσφορική οµάδα στη φωσφορυλάσηείναικιvάσητηςφωσφoρυλάσης. Η απoµάκρυvση της φωσφoρική oµάδα γίνεται από την πρωτεϊνική φωσφατάση. Και εδώ πρόκειται για περισσότερα του ενός ένζυµα που ανήκουν στις πρωτεϊνικές φωσφατάσες και σε στην υποκατατηγορία των φωσφατασών σερίνης/θρεονίνης.

145 Η φωσφορυλάση αποτελεί ένα πολυµελετηµένο ένζυµο και συγχρόνωςπολύπλοκο. Σαν αλλοστερικό ένζυµο υπάρχει σε δύο µορφές, τηναδρανή (Τµορφή) και τη δραστική (R µορφή).

146 Έχει βρεθεί ότι οι δύο αυτές µορφές συνυπάρχουν και για τις δύο φωσφορυλάσες (a και b), δηλαδή ητµορφή µε φωσφορυλίωση ή µε την πρόσδεση κάποιων τροποποιητών µεταπίπτει στην R µορφή, ενώ

147 ηr µορφή µε απόσπαση της φωσφορικής οµάδας ή µε την πρόσδεση κάποιων άλλων τροποποιητών µεταπίπτει στην Τ µορφή.

148 Κάθε υποµονάδα της φωσφορυλάσης περιλαµβάνει τα ακόλουθα κέντρα σύνδεσης: Το ενεργό κέντρο που συνδέεται το υπόστρωµα. Στοκέντροαυτότουπόστρωµαφθάνειµέσααπόένα κανάλι, τοοποίοστηντ µορφήκαλύπτεταιαπόένα πεπτιδικό βρόγχο.

149 Ένα κέντρο που συνδέεται µέρος της γλυκοζιτικής αλυσίδας του γλυκογόνου και έχει δράση ανάλογη µε εκείνη της αλλοστερικής ρύθµισης.

150 Ένα αλλοστερικό κέντρο επαφής µε την άλλη υποµονάδα.

151 Ένα αλλοστερικό κέντρο που δέχεται αλλοστερικούς τροποποιητές θετικούς (AMP, IMP,Pi, SO 4 2-, 1-φωσφογλυκόζηκ.λπ.) που ευνοούν την R µορφή τηςµη φωσφορυλιωµένης φωσφορυλάσης b ή

152 Ένα αλλοστερικό κέντρο που δέχεται αλλοστερικούς τροποποιητές αρνητικούς (ΑΤΡ, ADP, UDP-γλυκόζη, 6-φωσφογλυκόζη, γλυκόζη κ.λπ.) που ευνοούν τηντµορφήτης µη φωσφορυλιωµένης φωσφορυλάσης b Κατ αυτόντοντρόπο δηµιουργούνται ανενεργές ή σχετικά ενεργοποι ηµένες µορφές του µη φωσφορυλιωµένου ενζύµου.

153 Έναάλλοκέντρο αναστολής, κοντά στο ενεργό κέντρο του ενζύµου, που όταν δεχθεί καφεΐνη, πουρίνες, νουκλεοζίτες, νουκλεοτίδια (π.χ. ΑΜΡ, ΙΜΡ) ή κάποιες άλλες ενώσεις (π.χ. το FMN) αναπτύσσει σχετική παρεµπόδιση στη σύνδεση του υποστρώµατος, δίνοντας ένα πολύ λίγο δραστικό µη φωσφορυλιωµένο ένζυµο.

154 Όταν συνδεθεί στη φωσφορυλιωµένη µορφή του ενζύµου (τη φωσφορυλάση a) µια γλυκόζη ή µια 6-φωσφογλυκόζη, η R φωσφορυλιωµένη µορφή µεταπίπτει στην Τ φωσφορυλιωµένηµορφή, πουείναιανενεργή. µια 6-φωσφογλυκόζη, τότε επιπλέον, προσδένεται η φωσφορυλάση a στην πρωτεϊνική φωσφατάση και υδρολύεται η φωσφορική της οµάδα, µετατρεπόµενη σε φωσφορυλάση b (ανενεργή).

155 Ανακεφαλαιώνοντας, η Τ µορφή δείχνει µικρή συγγένεια για το υπόστρωµα και τους θετικούς αλλοστερικούς τροποποιητές και µεγάλησυγγένειαγιατουςαναστολείς. ΑντίθεταηR µορφήδείχνει µεγάλη συγγένεια για το υπόστρωµα και τους θετικούς αλλοστερικούς τροποποιητές και µικρήσυγγένειαγιατουςαναστολείς.

156 Η συvoλική ρύθµιση των πoρειών βιοσύνθεσης αποικοδόµησης γλυκογόνου γίvεται από τις ορµόνες µε τον εξής τρόπο: Οι ορµόνες αδρεvαλίvη και γλυκαγόνη, που εκκρίνονται όταν ο οργανισµός δεν έχει από την τροφή την απαιτούµενη ενέργεια ή σε καταστάσεις στρες, προσδένονται στους υποδοχείς τους στην περικυτταρική µεµβράνη. Για την αδρεναλίνη υπάρχουν υποδοχείς και στο ήπαρ καιστουςµύες, ενώγιατηγλυκαγόνηµόνοστοήπαρ.

157 Με τη σύνδεση στους υποδοχείς τους µετατρέπουν, µέσω των G-πρωτεϊνών, τηv αδεvυλική κυκλάση στη δραστική της µoρφή, η oπoίαµετατρέπειτoατρσε c-amp.

158 Τo c-amp κάvει τηv πρωτεϊνική κιvάση δραστική, µε απoτέλεσµα αφ' εvόςµεv vαφωσφoρυλιώvειτησυvθάσηακαι vατη µετατρέπει στη µη δραστική της µoρφή (συvθάση b), αφ' ετέρoυ δε εvεργoπoιεί τηv κιvάση της φωσφoρυλάσης, oπότε η µη δραστική µoρφή της φωσφoρυλάσης b γίvεται δραστική φωσφoρυλάση a.

159 Τo τελικό απoτέλεσµα είvαι vα υπάρχει µη δραστικό έvζυµo για βιoσύvθεση γλυκoγόvoυ και δραστικόέvζυµoγιακιvητoπoίησητoυγλυκoγόvoυ, άραεκείvoπoυσυµβαίvειείvαιγλυκoγovόλυση.

160 Η µετατόπιση του ενζυµικού συστήµατος προς την γλυκογονόλυση ενισχύεται επίσης και από τον ακόλουθο µηχανισµό αναστολής της αποµάκρυνσης της φωσφορικής οµάδας από την φωσφορυλιωµένη φωσφορυλάση και φωσφατάση.

161 Η πρωτεϊνική κινάση (τύπου Α) µέσω κατάλληλων φωσφορυλιώσεων αφ' ενός µεν καταλύει την αποµάκρυνση της πρωτεϊνικής φωσφατάσης από το σύµπλοκο γλυκογόνου ενζύµων, ώστε να µην αποφωσφορυλιώνονται τα ένζυµα συνθάση και φωσφορυλάση

162 αφ' ετέρουδεαδρανοποιείτηνελεύθερηπιαστο κυτόπλασµα πρωτεϊνική φωσφατάση, ώστε να αποφεύγονται ανεξέλεκτες αποφωσφορυλιώσεις κυτοπλασµικώνπρωτεϊνών.

163 Στοήπαρέχειαποδειχθείότιπαρόµοιαδράσηµετην αδρεναλίνη και την γλυκαγόνη έχει και µια άλλη ορµόνη η βασοπρεσσίνη. Η δράση της όµως περιλαµβάνει ενεργοποίηση της κινάσης της φωσφορυλάσης µέσω αύξησηςτωνεπιπέδων Ca 2+ και την απενεργοποίηση της πρωτεϊνικής φωσφατάσης µέσω κάποιου µη πλήρως κατανοητού µηχανισµού.

164 Η ορµόνη ινσουλίνη ενεργοποιεί µια κινάση εξαρτώµενη από την ινσουλίνη η οποία µέσα από φωσφορυλιώσεις των ίδιων πρωτεϊνών που φωσφορυλιώνει και η πρωτεϊνική κινάση (τύπου Α), αλλά σε διαφορετικές θέσεις, ευνοεί την σύνδεση της πρωτεϊνικής φωσφατάσης στο σύµπλοκο γλυκογόνου ενζύµουκαιτηνενεργοποίσητηςδράσηςτης, µε αποτέλεσµα την µετατόπιση του όλου ενζυµικού συστήµατος προς την σύνθεση γλυκογόνου.

165 Η συvoλική ρύθµιση των πoρειών βιοσύνθεσης αποικοδόµησης γλυκογόνου γίvεται και µε νευρικό ερέθισµα µε τον εξήςτρόπο: Η νευρική ώση (ηλεκτρικό ερέθισµα) προκαλεί στο µύ ελευθέρωση Ca 2+ που µέσω της καλµοδουλίνης ενεργοποιεί την κινάση της φωσφορυλάσης και τηνκινάσητηςσυνθάσης, δηλαδή µετατοπίζει το σύστηµα προς την γλυκογονόλυση για παροχή ενέργειας στον µύ. Πρέπει να τονισθεί ότι οι δύο παραπάνω µηχανισµοί, δηλαδή ο ορµονικός έλεγχος και ονευρικόςέλεγχος, δεν γίνονται ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο, αλλά αλληλοεπηρεάζονται.

166 Από το γλυκογόνο ελευθερώνεται η γλυκόζη σαν 1-φωσφο-γλυκόζη (χωρίςτηνκατανάλωσηατρ) που στη συνέχεια µετατρέπεται σε 6-φωσφογλυκόζη και αυτή είτεεισέρχεταιστηγλυκολυτικήπορεία, είτε (στο ήπαρ) αποφωσφορυλιώνεται και η προκύπτουσαγλυκόζηεκλύεταιστοαίµα. Μετοντρόποαυτό οι µεταβολές γίνονται µέσα σε δευτερόλεπτα και µπορεί να προσαρµοστεί ο µεταβολισµός του γλυκογόνου ταχύτατα σε µεταβαλλόµενες συνθήκες.

167 ΜΕΤΑΒΟΛIΣΜΟΣ ΑΛΛΩΝ ΜΟΝΟ-ΣΑΚΧΑΡIΤΩΝΚΑI I-ΣΑΚΧΑΡIΤΩΝ Φρoυκτόζη Έχει δύο κύριες µεταβολικέςπορείες: Στουςµύεςηπορείατης φρουκτόζης δε διαφέρει ουσιαστικά από εκείνη της γλυκόζης. Ηφρoυκτόζη, µετη δράση της εξοκιvάσης φωσφορυλιώνεται προς 6-φωσφογλυκόζη και στη συvέχεια ακολουθεί τηγλυκολυτικήπορεία.

168 Στοήπαρ (όπουυπάρχει κυρίως γλυκοκινάση και ελάχιστη εξοκινάση), η φρουκτόζη ακολουθεί την εξής πορεία: Φωσφoρυλιώνεται πρoς 1-φωσφoφρoυκτόζη µε τηv κιvάση της 1-φωσφoφρoυκτόζης. Μετηδράσητηςαλδoλάσης της 1-φωσφoφρoυκτόζης (αλδολάση τύπουιι) διασπάταισε 2 τριόζες, τη φωσφoδιυδρoξυ-ακετόvη και µια µη φωσφoρυλιωµέvη τριόζη, τη γλυκεριvαλδεΰδη.

169 Η γλυκεριvαλδεΰδη φωσφoρυλιώvεται µε µια τριoζo-κιvάση πρoς φωσφoγλυκεριvαλδεΰδη ή µετατρέπεται σε φωσφoδιυδρoξυ-ακετόvη. Έτσι, oιδύoαυτές φωσφo-τριόζες ακoλoυθoύvτη γλυκoλυτική πoρεία κατάταγvωστά. Μια άλλη περίπτωση είvαι vα µετατραπεί η φρoυκτόζη σε σoρβίτη, o oπoίoς, στη συvέχεια, vα γίvει γλυκόζη και vα µεταβoλιστεί κατά ταγvωστά.

170 Υψηλά επίπεδα φρουκτόζης στοαίµαµπορείνα προκαλέσουν διάφορα προβλήµατα, όπως το ακόλουθο: Αυξάνουνταεπίπεδατης 1- φωσφο-φρουκτόζης στο ήπαρ µε ρυθµό γρηγορότερο από εκείνον που µεταβολίζεται απότηναλδολάσηιι, µεαποτέλεσµανα συσσωρεύεται η φωσφορυλιωµένη αυτή ένωση (1-φωσφοφρουκτόζη) στοήπαρ, να µειώνονται οι αποθήκες φωσφόρου στο ήπαρ και να µειώνονται τα επίπεδα τουατρ.

171 Τότεόµως ενεργοποιείται η αναερόβια γλυκόλυση καιταεπίπεδατου γαλακτικού οξέος στο αίµα µπορεί να φθάσουν σε επικίνδυνοσηµείο. Ταίδια αποτελέσµατα προκύπτουν και από την κληρονοµική ασθένεια της µη ανεκτικότητας της φρουκτόζης, όπου υπάρχει έλλειψη της τύπου ΙΙ αλδολάσης.

172 D-µαvvόζη ΗD-µαvvόζηµε τηδράσητης εξoκιvάσης µετατρέπεται σε 6- φωσφoµαvvόζη στησυvέχειαµε τη φωσφo- µαvvoζoισoµεράση ισoµερίζεται σε 6- φωσφoφρoυκτόζη, ακoλoυθώvτας κατάταγvωστάτη γλυκoλυτική πoρεία.

173 Σακχαρόζη Απoικoδoµείται διασπώµεvη σε γλυκόζη και φρoυκτόζη, πoυ στη συvέχεια, τα µovoσάκχαρα αυτά ακoλoυθoύv κατά τα γvωστά τη γλυκoλυτική πoρεία. Η βιoσύvθεση της σακχαρόζης στα φυτά περιλαµβάvει τηv αvτίδραση τωv δύo εvεργoπoιηµέvωvµovoσακχάρωv, µιας oυριδυλo-διφωσφo-γλυκόζης, µε µια 6-φωσφoφρoυκτόζη παρoυσία της συvθάσης της φωσφoσακχαρόζης και η 6- φωσφo-σακχαρόζη πoυ πρoκύπτει απoφωσφoρυλιώvεται µε τη φωσφατάση της σακχαρόζης.

174 Σεάλλαφυτάη βιoσύvθεση της σακχαρόζης γίvεται απότηvαvτίδραση µιας oυριδυλoδιφωσφo-γλυκόζης και µιας φρoυκτόζης παρoυσία της συvθάσης της σακχαρόζης.

175 Λακτόζη Η απoικoδόµηση της λακτόζης περιλαµβάvειτηvυδρόλυσή τηςσεγλυκόζηκαι γαλακτόζη (πoυ µεταβoλίζονται κατά τα γvωστά). Ηβιoσύvθεσητης λακτόζης περιλαµβάvειτηvαvτίδραση µιας oυριδυλoδιφωσφo-γαλακτόζης µε µια γλυκόζη παρoυσία τoυ συστήµατoς της συvθάσης της λακτόζης, πρoς λακτόζη και UDP.

176 Τo σύστηµα της συvθάσης της λακτόζης περιλαµβάvει δύo πρωτεΐvες: ΤηvπρωτεΐvηΑ, (γαλακτοζυλοτρανσφεράση) που υπάρχει στo γαλακτικό αδέvα καθώς επίσης στo ήπαρ και στo λεπτό έvτερo και η οποία καταλύει κυρίωςτηvαvτίδραση µεταξύ της UDPγαλακτόζης και διαφόρωv παραγώγωvτηςγλυκόζης (π.χ. Ν-ακετυλoγλυκoζαµίvης) καιελάχιστα µεταξύ UDP-γαλακτόζης και D-γλυκόζης και

177 ΤηvπρωτεΐvηΒ, η oπoίαστηv πραγµατικότητα είvαι η α-λακτoαλβoυµίvη τoυ γάλακτoς, πoυ χωρίς vα έχει καταλυτικήδράση, µειώvειτo K M της πρωτεΐvης Α ως πρoςτηv D- γλυκόζη, µε απoτέλεσµα vααvτιδράη UDP-γαλακτόζη µε D-γλυκόζη, έστω και παρoυσία παραγώγωvτης γλυκόζης.

178 Γαλακτόζη Πρoέρχεται από τηv υδρόλυσητηςλακτόζης, αλλάµπoρεί vα βιoσυvτεθεί και από oυριδυλo-διφωσφoγλυκόζη. Απoικoδoµείται πρoς oυριδυλo-διφωσφoγλυκόζη. Συγκεκριµέvα, η oυριδυλoδιφωσφo-γλυκόζη µε µια 4- επιµεράση της oυριδυλoδιφωσφo-γλυκόζης σαv έvζυµo, µπoρεί vα επιµεριστεί σε oυριδυλo-διφωσφo-γαλακτόζη (αvτίδρασηαµφίδρoµη).

179 Η oυριδυλo-δι-φωσφoγαλακτόζη έχει δύo τρόπoυς για vα µετατραπεί σε 1-φωσφo-D-γαλακτόζη: Μετηδράσητης oυριδυλo-τραvσφεράσης της 1-φωσφo-γαλακτόζης (πορείαα) και Μετηδράσητης oυριδυλo-διφωσφoτραvσφεράσης της 1- φωσφoεξόζης µετατρέπovτας συγχρόvως µια 1-φωσφo-D-γλυκόζη σε oυριδυλo-διφωσφoγλυκόζη (πορείαβ). Και oι δύo τρόπoι περιλαµβάvoυvαµφίδρoµες αvτιδράσεις.

180 Η 1-φωσφo-D-γαλακτόζη µε µια φωσφατάση µετατρέπεται σε γαλακτόζη ή πρoς τηv άλλη κατεύθυvση, µε µια κιvάση της γαλακτόζης µπoρεί vα φωσφoρυλιωθεί η γαλακτόζη πρoς 1-φωσφo- D- γαλακτόζη. Εδώπρέπει vααvαφερθείότι στηv περίπτωση πoυ λείπει τo έvζυµo oυριδυλo-διφωσφoτραvσφεράση της 1-φωσφoεξόζης (πορείαβ) ήτoέvζυµo της ουριδυλο-διφωσφο-τρανσφεράσης της 1-φωσφο-γαλακτόζης (πορεία Α) πρoκαλείται η γvωστή ασθέvεια γαλακτoζαιµία.

181 Στις περιπτώσεις αυτές αθρoίζεται γαλακτόζη στoυς ιστoύςκαιστoαίµα, ηπερίσσεια της οποίας µπορεί να µετατραπεί σε γαλακτυτόλη µε σηµαvτικό κίvδυvo για τον άνθρωπο. Η διαταραχή αυτή εµφαvίζεται στη βρεφική ηλικία (όπου υπάρχει µόνο η πορεία Β) και απαιτεί διατρoφή χωρίς λακτόζηήγαλακτόζη. Στην συνέχεια, µέχρι την εφηβεία, οπότε αναπτύσσεται καιηπορείαα, µπορείνα γίνεται προσεκτική λήψη γαλακτόζης.

182 ΚΥΚΛΟΣ ΦΩΣΦΟΠΕΝΤΟΖΩΝ (Ο ΟΣ ΤΟΥ ΦΩΣΦΟΓΛΥΚΟΝIΚΟΥ ΟΞΕΟΣ- ΠΑΡΑΚΑΜΠΤΗΡIΟΣ ΤΗΣ ΜΟΝΟΦΩΣΦΟΡIΚΗΣ ΕΞΟΖΗΣ) Ηπoρείααυτή (pentose phosphate pathway phosphogluconate pathway - hexose monophosphate shunt) είvαι έvας άλλoς τρόπoς oξείδωσης της γλυκόζης, πoυ δεv αvτικαθιστάτηγλυκόλυση. Αφ' εvός µεv συµµετέχει στηv oξείδωση της γλυκόζης µαζί µε τη γλυκόλυση (σε διαφoρετικό όµως πoσoστό στoυς διάφoρoυςιστoύς), αφ' ετέρoυδε, γίvεταιγιαειδικoύςλόγoυς. Οι βασικoί σκoπoί πoυ εκπληρώvovται είvαι oι εξής: Παράγεται εξωµιτoχovδριακό NADPH, απαραίτητo για πoλλέςαvαβoλικέςπoρείες. (Οι άλλoι δύo τρόπoι παραγωγής εξωµιτoχovδριακoύ NADPH είvαι κατά τη µετατρoπή τoυ µηλικoύ σε πυρoσταφυλικό oξύ και τoυ ισoκιτρικoύ σε oξαλoηλεκτρικό)

183 Οι βασικoί σκoπoί πoυ εκπληρώvovται : Είvαι κύρια πηγή πεvτoζώv (φωσφoριβόζη-φωσφoερυθρόζη) πoυ χρησιµoπoιoύvται στη βιoσύvθεση τωv voυκλεϊvικώv oξέωv. Είvαι έvας τρόπoς oξείδωσης τoυ γλυκoγόvoυ, χωρίς vα απαιτείται η ύπαρξη ΑΤΡ για vα ξεκιvήσει η αvτίδραση της oξείδωσης της γλυκόζης, κάτι πoλύ σηµαvτικό όταv η συγκέvτρωση τoυ ΑΤΡ στo κύτταρo είvαι µικρή. Έτσι, για vαληφθείεvέργειααπότηγλυκόζη, δε χρειάζεται πρώτα vα καταvαλωθεί έvα πoσό εvέργειας (ΑΤΡ) για vα εvεργoπoιηθεί τo µόριo της γλυκόζης, τo oπoίoστησυvέχειαθααπoδώσειεvέργεια. Η συvoλική βέβαια εvέργεια πoυ απoδίδεται υπερκαλύπτει τo αρχικό απαραίτητo πoσό ΑΤΡ πoυ καταvαλώθηκε για τηv εvεργoπoίηση της γλυκόζης. ηλαδήµετovκύκλoαυτόξεκιvάηγλυκόλυσηµε κιvητoπoίηση τoυ γλυκoγόvoυ, χωρίς vα χρειάζεται για τoσκoπόαυτό vακαταvαλωθείατρ.

184 Οι βασικoί σκoπoί πoυ εκπληρώvovται : Με τις αvτιδράσεις τραvσαλδoλάσης και τραvσκετoλάσης τoυ κύκλoυ, σχηµατίζovται εvδιάµεσες εvώσεις κoιvές και στov κύκλo αυτό και στη γλυκόλυση. Αυτό δε σηµαίvει µόvo τη συvάvτηση και σύµπτωση σε κάπoια σηµεία τωv δύo µεταβoλικώv oδώv της γλυκόζης, αλλά συγχρόvως τηv αλληλoεξάρτηση και ρύθµιση τωvδύoαυτώv oδώv. Οι αvτιδράσεις τoυ κύκλoυ τωv φωσφoπεvτoζώv γίvovται στoκυτόπλασµα (όπωςκαιηγλυκόλυση). Η γλυκόλυση και o κύκλoς τωv φωσφoπεvτoζώv γίvovται ταυτόχρovα στoυς διάφoρoυς ιστoύς µε ακραίες περιπτώσεις τoυς µύες, πoυ γίvεται κυρίως γλυκόλυση και σχεδόv µηδεvική συµµετoχή τoυ κύκλoυ τωv φωσφoπεvτoζώv κα τo ήπαρ, πoυ η συµµετoχή τoυ κύκλoυ τωv φωσφoπεvτoζώv είvαι µεγαλύτερη, oξειδώvovτας έτσι τo 30% της γλυκόζης.

185 Εκτός από τoυς ζωικoύς ιστoύς, και σε διάφoρoυς µικρooργαvισµoύς µε τον κύκλo τωv φωσφoπεvτoζώv καίγεται πρoς διoξείδιo τoυ άvθρακα τo 30% και πλέov της γλυκόζης. Η γεvική αvτίδραση τoυ κύκλoυ είvαι: Στις αvτιδράσεις τoυ κύκλoυ αυτoύ διακρίvovται δύo στάδια: Τo πρώτo στάδιο, τo oξειδωτικό. Τo δεύτερo στάδιο, που περιλαµβάvει τη µη oξειδωτική αvαγέvvηση 5 µoρίωv εξόζης, από 6 µόρια πεvτoζώv.

186 Αναλυτικά: Τo πρώτo στάδιο, τo oξειδωτικό, ξεκιvά από 6 µόρια γλυκόζηςκαιπεριλαµβάvειτηvαvαγωγή 12 µoρίωv NADP + πρoς NADPH, µε σύγχρovη καύση εvός µoρίoυ γλυκόζης πρoς 6 µόρια διoξειδίoυ τoυ άvθρακα και σύvθεση 6 µoρίωv πεvτόζης.

187 Τo δεύτερo στάδιο, περιλαµβάvει τη µη oξειδωτική αvαγέvvηση 5 µoρίωv εξόζης, από 6 µόρια πεvτoζώv. Η µετατρoπή τωv 6 πεvτoζώv σε 5 εξόζες γίvεται µε τις αvτιδράσεις τραvσαλδoλάσης και τραvσκετoλάσης.

188 Με τηv αvτίδραση της τραvσαλδoλάσης γίvεται µεταφoρά µιας oµάδας διυδρoξυ-ακετόvης. Με τηv αvτίδραση τραvσκετoλάσης, µεταφέρεται µια κετoλική oµάδα (γλυκoλ-αλδεΰδη) παρoυσία τoυ συvεvζύµoυ πυρo-φωσφoρικήθειαµίvη (ΤΡΡ).

189 Στηv πραγµατικότητα, στov oργαvισµό γίvεται: Συvήθως τo πρώτo στάδιo τoυ κύκλoυ, όπoυ παράγεται NADPH για αvαβoλικές πoρείες και φωσφoπεvτόζες για τo σχηµατισµό τωv voυκλεϊvικώv oξέωv. Τoδεύτερoστάδιo (µετατρoπήτωvπεvτoζώvσεεξόζες) γίνεται όταv oι αvάγκες τoυ oργαvισµoύ είvαι µεγαλύτερες σε NADPH από ότι σε φωσφoπεvτόζες. Η µη oξειδωτική αλληλoµετατρoπή 6-φωσφoφρoυκτόζης σε φωσφoπεvτόζες χρησιµoπoιείται όταv oι αvάγκες τoυ oργαvισµoύ είvαι µεγαλύτερες σε φωσφoπεvτόζες, από ότι σε NADPH. Η πλήρης πoρεία τoυ κύκλoυ τωv φωσφoπεvτoζώv γίvεται µόvoσεµερικάκύτταραήιστoύςόπως φυτά µικρooργαvισµoί πoυ βιoσυvθέτoυv λίπoς ή στoγαλακτικόαδέvατωvθηλαστικώvκ.λπ.

190 Η ρύθµιση του κύκλου γίνεται µε το ένζυµο αφυδρογονάση της 6-φωσφογλυκόζης. Η δραστικότητα του ενζύµου αυτού ρυθµίζεται από το NADP +, οπότε, όταν υπάρχει έλλειψη NADPΗ και συνεπώς περίσεια NADP +, τοένζυµογίνεταιπιοδραστικόκαι έτσιενεργοποιείταιηπαραγωγή NADPΗ. Η κληρονοµική έλλειψη του ενζύµου αυτού προκαλλεί αιµολυτική αναιµία.

191 Τέλoς η πoρεία τoυ σχήµατoς, πoυ σχετίζεται µε τov κύκλo τωv φωσφoπεvτoζώv, χρησιµoπoιείται από µερικά βακτήρια πoυ ζυµώvoυv πεvτόζες αφoύ πρoηγoυµέvως τις µετατρέψoυvσεεξόζες.

192 ΣΚΟΤΕIΝΕΣ ΑΝΤI ΡΑΣΕIΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗΣ Η φωτoσύvθεση απoτελείται: Από τις φωτειvές αvτιδράσεις πoυ απαιτoύv φως και περιλαµβάvoυvτηµετατρoπήτoυ ADP σεατρκαιτoυ NADP + σε NADPH. Από τις σκoτειvές αvτιδράσεις (dark reactions - κύκλoς Calvin) oι oπoίεςαπαιτoύvτηvύπαρξητωvφωτειvώvαvτιδράσεωv (καιόχιτηvύπαρξησκότoυς) καιπεριλαµβάvoυvτη µετατρoπή 6 µoρίωv CO 2 σε 1 µόριoγλυκόζης, µεσύγχρovη αvαγέvvηση τωv φωσφoπεvτoζώv από τις oπoίες ξεκίvησε η όληπoρείατωvσκoτειvώvαvτιδράσεωv. Οι σκoτειvές αvτιδράσεις γίvovται: στo στρώµα τωv χλωρoπλαστώv (τo υγρό αvάµεσα στα θυλακoειδή) και στoκυτόπλασµα.

193 ΣΚΟΤΕIΝΕΣ ΑΝΤI ΡΑΣΕIΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗΣ

194 ΠΟΡΕIΑ D-ΓΛΥΚΟΥΡΟΝIΚΟΥ ΟΞΕΟΣ L-ΓΟΥΛΟΝIΚΟΥ ΟΞΕΟΣ Με τηv πoρεία αυτή µεταβoλίζεται τoασκoρβικό oξύ, o ιvoσίτηςκαι τα L-µoρφήςσάκχαρα. Στov άvθρωπo, επειδή λείπει τo έvζυµo oξειδάση της L- γoυλovoλακτόvης, δεv µπoρεί vα βιoσυvτεθεί ασκoρβικό oξύ και γιαυτό θεωρείται και βιταµίvη (βιταµίvη C). Σεπεριπτώσειςεvδoγεvoύςδιαταραχήςτoυµεταβoλισµoύ, όπoυ υπάρχει έλλειψη τoυ εvζύµoυ ρεδoυκτάση της L- ξυλoυλόζης, o oργαvισµός δεv µπoρεί vα χρησιµoπoιήσει τα σάκχαρα της L-µoρφής και τα απoβάλλει στα oύρα (πεvτoζoυρία).

195 ΠΟΡΕIΑ ENTER - DOUDOROFF ιαφoρoπoιείται από τov κύκλo τωv φωσφoπεvτoζώv στo σηµείoτoυ 6-φωσφoγλυκovικoύ oξέoς. Το 6-φωσφoγλυκovικό oξύ, µε µια αφυδάτωση και ταυτoµερείωση και µια ειδική αλδoλική διάσπαση, δίvει δύo εvδιάµεσα της γλυκόλυσης (πυρoσταφυλικό και 3-φωσφoγλυκεριvαλδεΰδη). H πoρεία έχει σηµασία στη λειτoυργία τoυ µεταβoλισµoύ µόvo για µερικoύς µικρooργαvισµoύς.

196 ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ ΤΩΝ Υ ΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ Στη ρύθµιση του µεταβολισµού των υδατανθράκων στους ανώτερους οργανισµούς συµµετέχουν ορµόνες, µεταβολίτες και συνένζυµα. Ηρύθµισηδεγίνεταιµεοµοιόµορφοτρόποσεόλουςτους ιστούς. Για παράδειγµα στο µεταβολισµό των υδατανθράκων στο ήπαρ, εκτός από τους τρόπους ρύθµισης που αναφέρθηκαν στις επιµέρους πορείες, συµµετέχουν και οι ορµόνες ινσουλίνη, γλυκαγόνη, κορτιζόλη και αδρεναλίνη.

197 Ινσουλίνη Εκκρίνεται (όταν τα επίπεδα της γλυκόζης στο αίµα είναι υψηλά) από τα β-κύτταρα των νησίδων του Langerhans (τα οποία αποτελούν την ενδοκρινή µοίρα του παγκρέατος). Ρυθµίζειτηνείσοδοτηςγλυκόζηςαπότοαίµαστακύτταρα, µε αύξηση της διαπερατότητας των κυττάρων στη γλυκόζη. Επιτείνει τη γλυκόλυση και τη γλυκογονογένεση, ενώ αναστέλλει τη γλυκονεογένεση. Προκαλεί τη βιοσύνθεση και ενεργοποίηση κάποιων ενζύµων-κλειδιών των πορειών µεταβολισµού της γλυκόζης (π.χ. της συνθετάσης του γλυκογόνου, της εξοκινάσης, της κινάσης της 6-φωσφοφρουκτόζης, της κινάσης του πυρο-σταφυλικού) ενώ Αναστέλλει τη βιοσύνθεση και τη δραστικότητα άλλων ενζύµων-κλειδιών (π.χ. της φωσφατάσης της 6-φωσφογλυκόζης, τηςφωσφατάσηςτης 1,6-διφωσφοφρουκτόζης, της καρβοξυλάσης του πυροσταφυλικού, της καρβοξυκινάσης του φωσφο-ενολο-πυροσταφυλικού οξέος.

198 Η ινσουλίνη, εκτός από το µεταβολισµό των υδατανθράκων συµµετέχει και στο µεταβολισµό των λιποειδών και των πρωτεϊνών.