GLYKOLYYSI! Riikka Kivelä, LitT Tutkijatohtori Wihurin tutkimuslaitos ja Translationaalisen syöpäbiologian tutkimusohjelma Helsingin yliopisto

Samankaltaiset tiedostot
GLYKOLYYSI! Glykolyyttinen metaboliareitti! LUENNON RAKENNE! ENERGIA HIILIHYDRAATEISTA. ATP:n ANAEROBINEN JA AEROBINEN UUDELLEENMUODOSTUS

Elintoimintojen ylläpito

Lääketieteen ja biotieteiden tiedekunta Sukunimi Bioteknologia tutkinto-ohjelma Etunimet valintakoe pe Tehtävä 1 Pisteet / 15

Soluhengitys + ATP-synteesi = Oksidatiivinen fosforylaatio Tuomas Haltia Elämälle (solulle) välttämättömiä asioita ovat:

Oksidatiivinen fosforylaatio = ATP:n tuotto NADH:lta ja FADH2:lta hapelle tapahtuvan elektroninsiirron ja ATP-syntaasin avulla

Sokeriaineenvaihdunta: Fruktolyysi ja glykolyysi

Liikunta. Terve 1 ja 2

SOLUN AINEENVAIHDUNTA Nina Peitsaro Helsingin yliopisto Lääketietellinen tiedekunta/biokemia

Fyysinen valmennus sulkapallossa Pajulahti Sulkapallon lajianalyysiä Kestävyys V-M Melleri

Nimi sosiaaliturvatunnus. Vastaa lyhyesti, selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

Luurankolihassolun glykolyysin simulointi differentiaaliyhtälöillä

fytoaleksiini, eli kasvien tuottama entsyymi, joka puolustaa kasveja bakteeri- ja sienihyökkäyksiltä.

Terveysliikunta tähtää TERVEYSKUNNON ylläpitoon: Merkitystä tavallisten ihmisten terveydelle ja selviytymiselle päivittäisistä toimista KESTÄVYYS eli

ALKOHOLIN VAIKUTUS MAKSAN AIN E ENVAIH DUNTAAN

TESTITULOSTEN YHTEENVETO

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 8. Solut tarvitsevat energiaa

PROSESSITEKNIIKAN PERUSTA 2011 Bioprosessitekniikan mahdollisuudet. Biotekniikan määritelmä

This is an electronic reprint of the original article. This reprint may differ from the original in pagination and typographic detail.

TYYPIN 1 DIABETEKSEN JA KESTÄVYYSHARJOITTELUN VAIKUTUKSET ENERGIAMETABOLIAAN LIITTYVIEN GEENIEN ILMENEMISEEN HIIRTEN RAAJALIHAKSISSA

Pajulahdentie Nastola, puh (03) Matti Meikäläinen Sivu: 1 TESTIPALAUTE. Matti Meikäläinen

Mind Master. Matti Vire

Helsingin yliopisto/tampereen yliopisto Henkilötunnus - Biokemian/bioteknologian valintakoe Etunimet Tehtävä 5 Pisteet / 20

Hapottaako? anaerobinen kapasiteetti pintaa syvemmältä

Energiantuottoteoria Koripalloharjoittelun tukitoimet

The Plant Cell / Fotosynteesi

Ketogeeninen ruokavalio aineenvaihdunta

Sakkaroosikonsentraation vaikutus etanolin tuotantoon fermentoinnilla

Elämän synty. Matti Leisola

Polar Pharma Oy Kyttäläntie 8 A Helsinki. puh info@polarpharma.fi

YMPYROI OIKEAT VAIHTOEHDOT

Kotitehtävä. Ruokapäiväkirja kolmelta vuorokaudelta (normi reenipäivä, lepopäivä, kisapäivä) Huomioita, havaintoja?

VALMENTAJA 2 KUORMITUKSEN VAIKUTUS ELIMIS- TÖÖN JA PALAUTUMINEN. Marko Laaksonen

Liikunnan ja ruokavalion vaikutus hiiren maksa- ja lihaskudoksen hienorakenteeseen

Normaalipotentiaalit

Teoriatietoa lihasten toiminnasta, huollosta, palautumisesta ja aineenvaihdunnasta

Biotekniikka elintarviketeollisuudessa. Matti Leisola TKK/Bioprosessitekniikka

Jari Salmi kuntotestaaja, valmentaja Varalan Urheiluopisto, hyvinvointipalvelut

GLYKOGEENIMETABOLIA JA GLYKOGEENIN KERTYMÄTAUDIT. Tiina Immonen BLL Biokemia ja kehitysbiologia

Solu tuotantolaitoksena Cell factory

vi) Oheinen käyrä kuvaa reaktiosysteemin energian muutosta reaktion (1) etenemisen funktiona.

Ikääntymisen vaikutukset hengitys- ja verenkiertoelimistön toimintaan Aging and cardiovascular function (s. 882/642)

Insuliini on anabolinen hormoni, joka säätelee

KEMIA HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEET

Biokemian perusteet : Hemoglobiini, Entsyymikatalyysi

Vastaa lyhyesti selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

Solu tuotantolaitoksena Cell factory

Laatua raaka-aineiden jalostamiseen Elintarvike- ja poroalan koulutushanke

ENTSYYMIKATA- LYYSIN PERUSTEET (dos. Tuomas Haltia)

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 4. Entsyymit ovat solun kemiallisia robotteja

Testaus- ja kuntotutkimusasema TesKu

luku2 Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen

RISKIENHALLINTASUUNNITELMAN JULKINEN YHTEENVETO

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 3. Solujen kemiallinen rakenne

2.2. Fotosynteesipotentiaalin vaihtelu

Molekyylibiologia liikuntatutkijan työkaluna Miten liikunta tai liikkumattomuus muokkaa solujamme ja kudoksiamme?

Ma > GENERAL PRINCIPLES OF CELL SIGNALING

Lukion kemiakilpailu

EPIONEN Kemia EPIONEN Kemia 2015

Hiilihydraatit. Hiilihydraatteja pilkkovia entsyymejä on elimistössä useita.

Alkoholi ja lihavuus. VIII Valtakunnallinen Kansanterveyspäivä Satu Männistö, dos., akatemiatutkija, THL

Suoritusta rajoittavat tekijät t korkealla

E Seleeni 7000 plex. Tärkeitä antioksidantteja ja orgaanista seleeniä

Rasvahapoista elimistö voi valmistaa ketoaineita, joita aivot ja sydänlihas voivat käyttää energianlähteenä.

VALMISTEYHTEENVETO. Natriumklorid Braun cum Glucos 9 mg/ml + 50 mg/ml infuusioneste, liuos

Isomerian lajit. Rakenne- eli konstituutioisomeria. Avaruus- eli stereoisomeria. Ketjuisomeria Funktioisomeria Paikkaisomeria

Hapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottaminen

NivelTeho. 120 kaps. 32,90. (ovh. 40,70) 411,25 e/kg

Sokerit lääketieteessä

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

Suoran maksimaalisen hapenottotestin anatomia

2 c. n V. n c. m = = V. Tehtävä 1. Väkevän suolahapon massaprosenttinen HCl-pitoisuus on 37%.

Ota henkilötodistus mukaasi jättäessäsi vastauspaperin. Kysymyksiin voi vastata suomeksi, ruotsiksi tai englanniksi.

Ketogeeninen ruokavalio ja aineenvaihdunta. Ketogeeninen ruokavalio ja aineenvaihdunta

NIKOTIINIAMIDIADENIINIDINUKLEOTIDIN KÄYTÖN VAIKUTUS FYYSISEEN SUORITUSKYKYYN JA KESKIT- TYMISKYKYYN MIEHILLÄ. Riikka Raitanen

Aivoterveysmateriaalia

Näin elämme tänään kuinka voimme huomenna?

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 7. Fotosynteesi tuottaa ravintoa eliökunnalle

Tekniikan tohtori Tero Eerikäinen Tekniikan tohtori Ilkka Malinen

NITRIFIKAATIOBAKTEERIEN TOIMINTA

-1- Ota henkilötodistus mukaasi jättäessäsi vastauspaperin. Kysymyksiin voi vastata suomeksi, ruotsiksi tai englanniksi.

Kappale 1. Peruskemia

Käsitteitä. Hapetusluku = kuvitteellinen varaus, jonka atomi saa elektronin siirtyessä

TE01 Koontimateriaali. Terveysliikunta ja kunnon kehittämisen periaatteet

Anatomia ja fysiologia 1

Ota henkilötodistus mukaasi jättäessäsi vastauspaperin. Kysymyksiin vastataan suomeksi.

Fyysinen kunto. Terveystieto. Anne Partala

SUORITUSKYKYINDEKSIN TOISTETTAVUUTEEN VAIKUTTAVIA TEKIJÖITÄ

Nopeuskestävyys nuoresta aikuiseksi. Ari Nummela Jyväskylä

Vesi. Pintajännityksen Veden suuremman tiheyden nesteenä kuin kiinteänä aineena Korkean kiehumispisteen

2. Täydennä seuraavat reaktioyhtälöt ja nimeä reaktiotuotteet

Biomolekyylit ja biomeerit

Lihaksen Fysiologia. Luurankolihas

BI4 IHMISEN BIOLOGIA

7. MAKSA JA MUNUAISET

Sukunimi Etunimet Tehtävä 1 Pisteet / 20

Esim. ihminen koostuu 3,72 x solusta

KESTÄVYYSURHEILU JUOKSUHARJOITTELU. Jonne Eskola FISAF PERSONAL TRAINER URHEILUHIEROJA

Teknillinen tiedekunta

Bioteknologian tutkinto-ohjelma. 1. a) Rastita, mitkä seuraavista väittämistä ovat oikein ja mitkä väärin. (10 p.)

Erilaisia soluja. Siittiösolu on ihmisen pienimpiä soluja. Tohvelieläin koostuu vain yhdestä solusta. Veren punasoluja

Transkriptio:

GLYKLYYSI! Riikka Kivelä, LitT Tutkijatohtori Wihurin tutkimuslaitos ja Translationaalisen syöpäbiologian tutkimusohjelma Helsingin yliopisto

LUENNN RAKENNE! Anaerobinen (hapeton) vs. Aerobinen (hapellinen) energiantuotto" " Glykolyysin reaktiot" Glykolyysin lopputuotteet" Glykolyysi / anaerobinen energiantuotto eri tilanteissa (mm. syöpäsoluissa ja liikunnassa)"

ATP:n ANAERBINEN JA AERBINEN UUDELLEENMUDSTUS

ENERGIA HIILIHYDRAATEISTA Hiilihydraa)en (HH) ensisijainen tehtävä on tuo6aa energiaa solujen työhön HH on ainoa energialähde, josta voidaan tuo6aa energiaa anaerobises; (muodostuu laktaa)a) HH on nopea tapa tuo6aa energiaa aerobises; verra6una rasvaan

Glykolyyttinen metaboliareitti!!!! Glukoosi metaboloituu pyruvaatiksi!!!!

Glykolyysi: kymmenen entsyymikatalysoidun reaktion sarja, jossa yksi glukoosimolekyyli hapetetaan kahdeksi pyruvaattimolekyyliksi!!!! C 6 H 12 6 Glucose glycolysis 2CH 3 CC - Pyruvate + 2H + reaktiosarjan aikana 2 ADP:tä konvertoidaan 2 ATP:ksi! C 6 H 12 6 + 2ADP + 2P i 2CH 3 CC - + 2ATP Glucose Pyruvate

Viisi ensimmäistä! reaktiota!

Glykolyysin reaktiot! Reaktio 1: α-d-glukoosin fosforylaatio! glykolyysin valmisteva vaihe! H H CH 2 H H α-d-glucose H + - -P--P--AMP - - ATP hexokinase Mg 2+ H H CH 2 P 3 2- H H α-d-glucose-6-phosphate + - -P--AMP - ADP

Glykolyysi reaktio 1! " Reaktiota katalysoi heksokinaasi, maksassa glukokinaasi" Substraatin sitoutuessa heksokinaasiin tapahtuu konformaatiomuutos" " "" " "" Heksokinaasi-glukoosi kompleksi" "

Glykolyysin reaktiot! Reaktio 2: glukoosi-6-fosfaatin isomerisaatio fruktoosi-6-fosfaatiksi" 6 2- CH 2 P 3 H H 2 1 H H α-d-glucose-6-pho sphate pho sphoglucoisomerase 6 2- CH 2 P 3 1 CH 2 H H H 2 H H H H α-d-fr uctose-6-phosphate Reaktiota katalysoi fosfoglukoisomeraasi"

Glykolyysi reaktio 3! Reaktio 3: fruktoosi-6-fosfaatin fosforylaatio" 6 Reaktiota katalysoi fosfofruktokinaasi" 2- CH 2 P 3 1 CH 2 H phosphofructokinase H H + ATP H H Mg 2+ H H 6 2- α-d-fr uctose-6-phosphate CH 2 P 3 1 2- CH 2 P 3 H H + ADP H H H H α-d-fr uctose-1,6-bisphosphate Glykolyysin tärkein kontrollivaihe!"

Glykolyysi reaktio 3! Fosfofruktokinaasi: glukoosimetabolian pääsäätelijä" rakenteeltaan tetrameeri" tetrameeri koostuu L ja M alayksiköistä" mahdollisia variaatioita eli isotsyymejä M 4, M 3 L, M 2 L 2, ML 3 ja L 4 " lihaksissa paljon M 4 -muotoa; maksassa paljon L 4 :ää" ATP on allosteerinen säätelijä; suuri konsentraatio inhiboi entsyymiä, alhainen pitoisuus aktivoi" fruktoosi-1,6-bisfosfaatti on myös allosteerinen säätelijä"

Glykolyysi reaktio 3! Phosfofruktokinaasi on allosteerinen entsyymi" - ATP inhiboi" (spesifinen efektorimolekyyli sitoutuu proteiinin allosteeriseen kohtaan eli" kohtaan, joka tarkoittaa jotain muuta kohtaa kuin proteiinin aktiivinen kohta)" " "

Glykolyysin reaktiot! Reaktio 4: fruktoosi-1,6-bisfosfaatin halkeaminen kahdeksi trioosifosfaatiksi! H H H CH 2 P 3 2- C= H H H CH 2 P 3 2- aldolase Fr uctose-1,6-bisphosphate H 2- CH 2 P 3 C= CH 2 H CH C H 2- CH 2 P 3 Dihydroxyacetone pho sphate D-Glyceraldehyde 3-pho sphate Reaktiota katalysoi aldolaasi"

Glykolyysin reaktiot! Reaktio 5: trioosifosfaatin isomerisaatio! reaktiota katalysoi trioosifosfaatti-isomeraasi! tämän reaktion jälkeen glukoosista on muodostunut kaksi glyseraldehydi-3-fosfaattia! CH 2 H C= CH 2 P 3 2- Dihydroxyacetone pho sphate CHH C-H CH 2 P 3 2- An enediol intermediate H CH C H CH 2 P 3 2- D-Glyceraldehyde 3-pho sphate

Viisi viimeistä! reaktiota!

Glykolyysin reaktiot! Reaktio 6: D-glyseraldehydi-3-fosfaatin CHryhmän hapettuminen! -CH (aldehydi) hapettuu karboksyyliryhmäksi! hapettava agenssi, NAD +, pelkistyy NADH:ksi! A two-electron oxidation G-C-H + H 2 G-C-H + + 2H + 2e - A two-electron reduction + + N AD + H + 2e - N AD H G-C-H + H 2 + N AD + G-C-H + H +

Glykolyysi reaktio 6! Reaktiota katalysoi glyseraldehydi-3-fosfaattidehydrogenaasi" Reaktio voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen! kokonaisreaktio käsittää energiaa tuottavan (exergonisen) hapettumisen ja energiaa käyttävän (endergonisen) fosforylaation! Reaktio on hivenen endergoninen! oxidation: C-H to C- - ΔG o' = -43.1 kj mol -1 phosphorylation: C- - C-H to C--P- - - to C--P- - - ΔG o' = +49.3 kj mol -1 ΔG o' = +6.2 kj mol -1

Glykolyysin reaktiot! Reaktio 7: fosfaattiryhmän siirto 1,3- bisfosfoglyseraatilta ADP:lle! 2- C-P 3 + - -P--AM P ĀDP H H C H 2- CH 2 P 3 1,3-Bisphosphoglycerate phosphoglycerate kinase C - C H Mg 2+ CH 2 P 3 2- + - -P--P--AM P - - 3-Pho sphogly cerate ATP Reaktiota katalysoi fosfoglyseraattikinaasi"

Glykolyysin reaktiot! Reaktio 8: 3-fosfoglyseraatin isomerisaatio 2- fosfoglyseraatiksi! H C - C H CH 2 P 3 2-3-Pho sphogly cerate phosphoglycerate mutase H C C - P 3 2- CH 2 H 2-Pho sphogly cerate Reaktiota katalysoi fosfoglyseromutaasi"

Glykolyysin reaktiot! Reaktio 9: 2-fosfoglyseraatin dehydraatio! C - C - enolase 2-2- H C P 3 C P Mg 2+ 3 + H 2 CH 2 H CH 2 2-Phosphogly cer ate Pho sphoenolpyruvate Reaktiota katalysoi enolaasi"

Glykolyysin reaktiot! Reaktio 10: fosfaatin siirto ADP:lle! C - C P 3 2- CH 2 Pho sphoenolpyruvate + - -P--AM P - ADP C - C-H + CH 2 Enol of pyruvate pyruvate kinase Mg 2+ - -P--P--AM P - - ATP Reaktiota katalysoi pyruvaattikinaasi"

Glykolyysin nettoreaktio! C 6 H 12 6 + 2N AD + + 2HP 4 2- + 2ADP Glucose 2CH 3 CC - Pyruvate glyco lysis + 2NADH + 2ATP + 2H 2 + 2H +

HEXKINAASI! FSFFRUKT! KINAASI! PYRUVAATTIKINAASI!

Glykolyysin energetiikka! Glykolyysin 10 reaktion vapaan energian muutos, ΔG, on vaihdellen negatiivinen ja positiivinen, mutta lopputuloksena on suuri vapaan energian aleneminen" Erityisen suuri aleneminen tapahtuu kolmessa reaktiossa; näiden reaktioiden entsyymit ovat allosteerisesti säädeltyjä" heksokinaasi" fosfofruktokinaasi" pyruvaattikinaasi" Glukoosi pyruvaatiksi: vapaan energian nettomuutos -73 kj mol -1!

Glykolyysi tiivistettynä! http://vcell.ndsu.nodak.edu/animations/glycolysis_reactions/ movie-flash.htm"

Pyruvaatti metaboloidaan edelleen pääasiassa kolmella eri tavalla riippuen organismista ja hapen läsnäolosta " Jos happea ei ole läsnä, glykolyysi tarvitsee jatkuvan NAD + -lähteen " " Glykolyysin lopputuote - PYRUVAATTI! aerobic conditions plants and animals 3C 2 + 2H 2 CH 3 CC - Pyruvate anaerobic conditions contracting muscle anaerobic conditions fermentation in yeast H CH 3 CHC - Lactate CH 3 CH 2 H + C 2 Ethanol

Laktaatin muodostuminen! Selkärankaisilla anaerobisissa olosuhteissa tärkein väylä NAD + :n regeneraatioon on pyruvaatin pelkistyminen laktaatiksi" " " " " " CH 3 CC - + NADH + H + Pyruvate lactate dehydrogenase CH 3 CHC - + NAD + laktaattidehydrogenaasi (LDH) on tetrameerinen isoentsyymi, joka voi koostua H- ja M-alayksiköistä; H 4 on valtamuoto sydämessä ja M 4 raajalihaksissa" H Lactate

Glukoosi laktaatiksi! Laktaatin muodostuminen sallii glykolyysin jatkumisen, seurauksena laktaatin ja H + -ionien konsentraatio kasvaa lihaskudoksessa ja veressä" Johtaa lopulta lihasten uupumukseen" makohtaisia kokemuksia?" " C 6 H 12 6 lactate fermentation H 2CH 3 CHC - + 2H + Glucose Lactate

Glukoosi laktaatiksi! Laktaatin muodostumiseen liittyy huomattava vapaan energian lasku" Glucose + 2ADP + 2P i + 2NAD + 2Pyruvate + 2ATP + 2NADH ΔG ' (kj mol- 1 ) -73.3 2Pyruvate + 2NADH + 2H + 2Lactate + 2NAD + -50.2 Glucose + 2ADP + 2P i 2Lactate + 2ATP -123.5

Pyruvaatti etanoliksi! Hiivat ja useat muut organismit regeneroivat NAD + :n seuraavalla kaksivaiheisella reaktiolla" pyruvaatin dekarboksylaatio asetaldehydiksi" " " " CH 3 CC - + H + Pyruvate asetaldehydin pelkistyminen etanoliksi" CH 3 CH + NAD H + H + Acetaldehyde pyruvate decar boxylase CH 3 CH + C 2 Acetaldehyde alcohol dehydrogenase Fermentaatio!! CH 3 CH 2 H + NAD + Ethanol

Pyruvaatti asetyyli-coa:ksi! hapellisissa olosuhteissa pyruvaatille tapahtuu oksidatiivinen dekarboksylaatio" karboksyyliryhmä konvertoidaan C 2 :ksi" jäljelle jäävät kaksi hiiltä konvertoidaan asetyyli-coa:n asetyyliryhmäksi" CH 3 CC - + NAD + + CoASH oxidative decar boxylation Pyruvate CH 3 CSCoA + C 2 + NADH Acetyl-CoA

Energiantuotto liikunnan aikana!

LAKTAATIN MUDSTUS LIHAKSESSA Heart! Brain!

Syntyvä maitohappo (C 3 H 6 3 ) esiintyy aina elimistön nesteissä laktaatti-ioniksi (C 3 H 5 3- ) ja vetyioniksi (H + ) jakaantuneena!

Laktaatin kertyminen vereen lisääntyy merkittävästi, kun muut" kudokset eivät enää pysty käyttämään laktaattia energiaksi yhtä nopeasti kuin lihakset sitä tuottavat" www.uusimaajuoksee.fi"

Monien syöpäsolujen aineenvaihdunta muuttuu! The Warburg Effect!

Syöpäsolujen muuttunutta aineenvaihduntaa voidaan! hyödyntää syöpädiagnostiikassa PET-kuvantamisen avulla! Syöpäsolujen glukoosinotto soluihin on moninkertaista verrattuna terveisiin " kudoksiin (primäärituumori + metastaasit)" PET-kuvauksissa käytetään glukoosianalogia (FDG), joka on leimattu radioaktiivisella leimalla (18F)" www.aboutcancer.com"

Glykolyysi säätelee verisuonten kasvua! eli angiogeneesia! DeBock et al. Cell 2013, Jang&Arany Nature 2013"

Glykolyysin säätelyn terapeuttiset mahdollisuudet! Syöpäkudosten metabolian muuttaminen syöpäsolujen nälkiinnyttäminen" Eri syöpäsolut käyttävät eri mekanismeja" Verisuonten kasvun edistäminen iskeemisissä sydän- ja verenkiertoelimistön sairauksissa" Syöpäkudosten verisuonten tuhoaminen endoteelisolujen metaboliaa muuttamalla" Suositeltavaa lukemista: Zhao et al. Targeting cellular metabolism to improve cancer therapeutics, Cell Death & Disease 2013!

Zhao et al. 2013"