Αντιδράσεις οξειδωτικού μέρους 6-Ρ γλυκόζη 5-Ρ ριβουλόζη ΔΡΟΜΟΣ ΤΩΝ ΦΩΣΦΟΤΙΚΩΝ ΠΕΝΤΟΖΩΝ 5-Ρ ριβόζη (C 5 ) 5-Ρ ξυλουλόζη (C 5 ) GAP (C 3 ) 7-Ρ σεδοεπτουλόζη (C 7 ) 6-Ρ φρουκτόζη(c 6 ) 4-Ρ ερυθρόζη (C 5 ) 5-Ρ ξυλουλόζη (C 5 ) Μη οξειδωτικές αντιδράσεις 6-Ρ φρουκτόζη(c 6 ) GAP (C 3 )
Σημασία του κύκλου των φωσφορικών πεντοζών Τα κύτταρα εκτός από τον καταβολισμό της γλυκόζης που έχει ως σκοπό την παραγωγή ενέργειας στη μορφή του ΑΤΡ, διαθέτουν και άλλους δρόμους μεταβολισμού των σακχάρων. Ένας από αυτούς, ο κύκλος των φωσφορικών πεντοζών, είναι εξαιρετικά σημαντικός τόσο στα ζωϊκά, όσο και στα φυτικά κύτταρα. Ο μεταβολικός αυτός δρόμος έχει ως πρωταρχικό μέλημα τη σύνθεση αναγωγικής δύναμης στη μορφή του NADPH. Η λειτουργική διάκριση μεταξύ του NADH και του NADPH είναι ότι το πρώτο οξειδώνεται στην αναπνευστική αλυσίδα για την παραγωγή ΑΤΡ, ενώ το NADPH χρησιμοποιείται ωε δότης υδρογόνου και ηλεκτρονίων στις αναγωγικές βιοσυνθετικές αντιδράσεις.
Μια άλλη σημαντική λειτουργία του είναι η μετατροπή των εξοζών σε πεντόζες, κύρια στη μορφή της 5-Ρ ριβόζης. Το σάκχαρο αυτό ή παράγωγά του είναι συστατικά των ATP, CoA, NAD, FAD, RNA και DNA. Ο δρόμος των φωσφορικών πεντοζών καταλύει επίσης την ενδομετατροπή των σακχάρων με 3, 4, 5, 6 και 7 άτομα άνθρακα, έτσι ώστε να μπορούν να συνδέονται με τις αντιδράσεις της γλυκόλυσης. Επιπλέον, προμηθεύει το φυτικό κύτταρο με την 5-Ρ ριβουλόζη, ουσία απαραίτητη για τη δεύσμευση του CO 2 κατά τη φωτοσύνθεση.
Διάφοροι τρόποι μεταβολισμού της γλυκόζης σύμφωνα με τις ανάγκες του κυττάρου. Αυξημένες ανάγκες σε πεντόζες 2C 6 + C 3 3C 5
Ισόρροπες ανάγκες σε πεντόζες και αναγωγική δύναμη.
Αυξημένες ανάγκες σε αναγωγική δύναμη 6C 6 6C 5 + 6CO 2 + 12 NADPH
Ανάγκες σε αναγωγική δύναμη και ενέργεια.
Η τρανσκετολάση: Α. Μεταφέρει μία διανθρακική ομάδα σ' έναν αλδεϋδικό δέκτη. Β. Μεταφέρει μία τριανθρακική ομάδα σ' έναν δέκτη. Γ. Μετατρέπει την 5-Ρ-ριβόζη σε 5-Ρ-ριβουλόζη. Δ. Παίρνει μέρος στην μη αντιστρεπτή φάση του μεταβολισμού των φωσφορικών πεντοζών. Απάντηση Α. ΣΩΣΤΟ. Η τρανσκετολάση μεταφέρει την ενεργό γλυκολαλδεϋδη της 5-Ρξυλουλόζης, της 7-Ρ-σεδοεπτουλόζης ή της 6-Ρ-φρουκτόζης σε μιά φωσφοαλδόζη. Β. Η τριανθρακική ομάδα μιας κετόζης μεταφέρεται σε μία αλδόζη με την δράση της τρανσανδολάσης. Γ. Η μετατροπή της 5-Ρ-ριβόζης σε 5-Ρ-ριβουλόζη καταλύεται από την φωσφοπεντόζο-ισομεράση. Δ. Η τρανσκετολάση παίρνει μέρος στην αντιστρεπτή φάση του δρόμου των φωσφορικών πεντοζών.
Ποια είναι η τύχη της ραδιενέργειας, όταν γλυκόζη σημασμένη με 14 C στο: α. C 1 και β. C 6, προστίθεται σε διάλυμα που περιέχει τα ένζυμα και συνένζυμα της οξειδωτικής φάσης του δρόμου των φωσφορικών πεντοζών. Απάντηση. α. στο CO 2 β. στο C 5 της 5-φωσφορικής ριβουλόζης
Αναφέρατε ονομαστικά τον (τους) ρόλο(ους) του ΑΤΡ (εάν υπάρχουν) για καθεμιά από τις αντιδράσεις που καταλύονται από τα παρακάτω ένζυμα: Α. εξοκινάση, B. φωσφοφρουκτοκινάση, Γ. αφυδρογονάση της 3-Ρ γλυκεριναλδεϋδης, Δ. κινάση του πυροσταφυλικού, Ε. κινάση του φωσφογλυκερινικού. A. υπόστρωμα Β. υπόστρωμα και αλλοστερικός αναστολέας Γ. Δεν υπάρχει Δ. προϊόν και αλλοστερικός αναστολέας Ε. προϊόν
Να προβλέψετε το αποτέλεσμα (αύξηση ή ελάττωση) της κάθε μιας από τις παρακάτω μεταλλάξεις στο ρυθμό της γλυκόλυσης στα κύτταρα του ήπατος: (α) Απώλεια της αλλοστερικής θέσης πρόσδεσης του ΑΤΡ στην φωσφοφρουκτοκινάση. (β) Απώλεια της περιοχής πρόσδεσης του κιτρικού στην φωσφοφρουκτοκινάση. (γ) Απώλεια της ρυθμιστικής περιοχής της φωσφατάσης του διλειτουργικού ενζύμου που ελέγχει τα επίπεδα της 2,6-διφωσφορικής φρουκτόζης. (δ) Απώλεια της περιοχής πρόσδεσης για την 1,6-διφωσφορική φρουκτόζη στην κινάση του πυροσταφυλικού. (α) αυξάνεται (β) αυξάνεται (γ) αυξάνεται (δ) ελαττώνεται
Ένα μυϊκό εκχύλισμα υφίσταται εξαντλητική διαπίδυση έναντι αραιού φωσφορικού διαλύματος και στη συνέχεια προστίθεται ΑΤΡ. Εάν υποτεθεί ότι η διαπίδυση απομακρύνει ποσοτικά όλα τα μικρά μόρια και το εκχύλισμα που παρασκευάζεται με τον τρόπο αυτό, δεν έχει ενεργότητα ΑΤΡάσης, ποιους άλλους παράγοντες πρέπει να προσθέσετε στο εκχύλισμα για να μετατρέψετε τη γλυκόζη σε: α. 6-Ρ γλυκόζη και β. γαλακτικό α. Ιόντα Μg +2, που απαιτούνται για την ενεργοποίηση της εξοκινάσης.
Η συνολική αντίδραση μετασχηματισμού της γλυκόζης σε πυροσταφυλικό είναι: Γλυκόζη + 2Pi + 2ADP + 2NAD + 2 πυροσταφυλικό + 2ATP + 2NADH + 2H + + 2H 2 O β. Ιόντα Μg +2, ADP, NAD +. (Pi υπάρχουν από το φωσφορικό ρυθμιστικό διάλυμα). Η μετατροπή της γλυκόζης σε γαλακτικό απαιτεί ενεργοποίηση ολόκληρου του γλυκολυτικού δρόμου.
Τα τελικά «καθαρά» προϊόντα της αναερόβιας γλυκόλυσης στα μυϊκά κύτταρα είναι: Α. πυροσταφυλικό, NAD +, ATP B. γαλακτικό, NAD +, ATP Γ. γαλακτικό, ΑΤΡ Δ. ακέτυλο-coa, NADH, ATP Ε. πυροσταφυλικό, ΑΤΡ. Δικαιολογήστε με συντομία την απάντησή σας. Η αναερόβια γλυκόλυση απαιτεί την επανοξείδωση του κυτταροπλασματικού NADH, η οποία επιτυγχάνεται με την αναγωγή του πυροσταφυλικού σε γαλακτικό οξύ. Επομένως, η σωστή απάντηση είναι το Γ.
Πόσο μόρια ΑΤΡ παράγονται κατά την μετατροπή, μέσω της γλυκολυτικής οδού, των παρακάτω υποστρωμάτων σε γαλακτικό οξύ. Α) 6-Ρ γλυκόζη Β) φωσφορική διυδοξυακετόνη Γ) 3-Ρ γλυκεραλδεῢδη Δ) φωσφοενολο-πυροσταφυλικό Α) 3 ΑΤΡ Β) 2 ΑΤΡ Γ) 2 ΑΤΡ Δ) 1 ΑΤΡ
Εξετάστε ποιος από τους μονοσακχαρίτες γλυκόζη ή γαλακτόζη προσφέρει περισσότερη ενέργεια στο κύτταρο κατά την «πλήρη καύση» του. Η γαλακτόζη φωσφορυλιώνεται με τη δράση της γαλακτοκινάσης, καταναλώνοντας 1 ΑΤΡ σε 1Ρ-γαλακτόζη, η οποία μετατρέπεται πρώτα σε 1Ρ-γλυκόζη και στη συνέχεια σε 6Ρ-γλυκόζη. Η γλυκόζη φωσφορυλιώνεται άμεσα με τη δράση της εξοκινάσης και κατανάλωση 1 ΑΤΡ σε 6Ρ-γλυκόζη. Και στις δύο περιπτώσεις η 6Ρ-γλυκόζη μεταβολίζεται περαιτέρω μέσω της γλυκόλυσης και του κύκλου του κιτρικού οξέος και τα ανηγμένα συνένζυμα που σχηματίζονται επανοξειδώνονται στην αναπνευστική αλυσίδα αποδίδοντας ενέργεια στη μορφή του ΑΤΡ, Επομένως, η ενεργειακή απόδοση από την πλήρη οξείδωση της γλυκόζης και της γαλακτόζης είναι η ίδια, δηλ. 30 ή 32 ΑΤΡ/μόριο υποστρώματος.
φωσφογλυκομουτάση Γλυκόλυση
Nα προβλέψετε τα κύρια επακόλουθα για την κάθε μία από τις παρακάτω ανεπάρκειες ενζύμων του ήπατος. (α) φωσφατάση της 6-φωσφορικής γλυκόζης (β) γλυκοκινάση (γ) φωσφοφρουκτοκινάση 2 (α) Έλλειψη της φωσφατάσης της 6-φωσφορικής γλυκόζης εμποδίζει την έξοδο της γλυκόζης από το ήπαρ μετά από γλυκογονόλυση ή γλυκονεογένεση. Αυτή η διαταραχή (νόσος von Grierke) χαρακτηρίζεται από μη φυσιολογική υψηλή περιεκτικότητα γλυκογόνου στο ήπαρ και από χαμηλό επίπεδο γλυκόζης στο αίμα. (β) Η γλυκοκινάση δίνει τη δυνατότητα στο ήπαρ να φωσφορυλιώνει τη γλυκόζη ακόμα και παρουσία υψηλών επιπέδων 6-φωσφορικής γλυκόζης. Έλλειψη της γλυκοκινάσης μπορεί να εμποδίσει τη σύνθεση του γλυκογόνου. (γ) Η φωσφοφρουκτοκινάση θα είναι λιγότερο δραστική από ό,τι σε φυσιολογικές συνθήκες εξαιτίας των μειωμένων επιπέδων της F-2,6-BP. Έτσι, η γλυκόλυση θα είναι πιο αργή από ό,τι σε φυσιολογικές συνθήκες.