Kémia | Biokémia » A glikolízis irreverzibilis reakciói

BIOKÉMIA I. – BIOENERGETIKA A glikolízis irreverzibilis reakciói  Irreverzibilis reakciók     Ahhoz, hogy egy kémiai reakcióról megállapítsuk, hogy az reverzibilis- e vagy pedig irreverzibilis, a reakciót kísérő standard szabadentalpia változást kell megvizsgálnunk. Általánosságban elmondható, hogy az összes kémiai reakció reverzibilis, ha a megfelelő körülmények állnak fenn. Tekintettel arra, hogy a biológiai rendszerekben nem változtathatók a körülmények szabadon (nyomás, hőmérséklet, térfogat, koncentráció), ezért vannak olyan biokémiai folyamatok, ahol a reverzibilitás feltételeit nem tudjuk biztosítani, így azok gyakorlatilag irreverzibilis reakciók. Általánosan a következők érvényesek egy A ↔ B reakcióra:  B G  G 0  2,3  R  T  lg A     Ha ΔG0’ < 0, akkor

tudunk olyan körülményeket biztosítani (koncentráció), amely mellett a reakció reverzibilis. Ha ΔG0’ > 0, akkor nem biztos, hogy tudunk olyan koncentráció viszonyokat biztosítani, amely mellett a reakció reverzibilis lenne. A következőktől függ: B  0 , illetve ha 2,3  R  T  lg B  G 0  , akkor ΔG < 0,  ha 2,3  R  T  lg A A tehát a reakció reverzibilis. Ha ez nem valósítható meg, a reakció irreverzibilis. Irreverzibilis reakció nem jelenti azt, hogy a szervezetben egyáltalán nem megy végbe; a kapcsolt reakciók elvének éppen ez a jelentősége, hogy irreverzibilis reakciók is végbemehetnek, mert annak termodinamikai feltételét biztosítja egy erősen exergonikus kapcsolt reakció.  Glikolízis reakciói      A glikolízis valamennyi reakciója a citoszolban zajlik le, a glikolízis enzimjei multienzim komplexek. A glikolízisben hat-, illetve három C-atomos

foszfátvegyületek vesznek részt, amelyekben a foszfát vagy észter-, vagy savanhidridkötéssel kapcsolódik az intermedierhez. A foszforiláció a glikolízis első lépésében megtörténik, s mivel a keletkező és minden további intermedier negatív töltésű, számukra a plazmamembrán nem permeábilis. Ez biztosítja, hogy a sejtet nem tudják elhagyni A hat C-atomos hexózok (valamennyien D-izomerek) részvételével folyó reakciók jelentik a glikolízis első szakaszát, a három C-atomos glikolízis intermedierek reakciói a második szakaszát. A glikolízist reverzibilis és irreverzibilis reakciók alkotják. BIOKÉMIA I. – BIOENERGETIKA  A glikolízis irreverzibilis reakciói  A fruktóz-6-foszfát foszforilációja fruktóz-1,6-biszfoszfáttá a foszforuktokináz I által katalizált, irreverzibilis reakció a glikolízis első elkötelező lépése:

fruktóz-6-foszfát + ATP  fruktóz-1,6-biszfoszfát + ADP  A foszfofruktokináz I aktivitását több allosztérikus aktivátor és inhibitor szabályozza. A leghatékonyabb aktivátor a fruktóz-2,6- biszfoszfát Allosztérikus aktivátor még az AMP (éhségszignál); inhibitor az ATP (szubsztrát!), a citrát és a zsírsavak. Ez a glikolízis legfontosabb szabályozási pontja   A következő irreverzibilis reakció a glikolízis második szakaszában történik. A 2-foszfoglicerátból a 2-foszfoglicerát-anhidratáz, ismertebb, triviális nevén az enoláz enzim hatására foszfoenolpiruvát jön létre. A víz kilépésével egy makroerg enol-foszfát észter képződik. A 2-foszfoglicerát esetében a foszfátcsoport hidrolízisekor a ΔG0’ érték –17,6 kJ/mol, ugyanez az érték a foszfoenolpiruvát esetében –61,9 kJ/mol (közel kétszerese az ATP hidrolízisekor felszabaduló energiának). A foszfoenolpiruvát ezt a magas csoportátviteli potenciálú

kötésben lévő foszfátot képes az ADP-re átvinni a piruvát-kináz enzim segítségével:   foszfoenolpiruvát + ADP  piruvát + ATP  Ez a mozzanat az, ami irreverzibilis; egyébként pedig szubsztrát szintű foszforiláció. A piruvát-kináznak az ATP allosztérikus inhibitora