Glikoliz Uzm. Dr. Kadir Okhan AKIN

GLİKOLİZ Glikolitik yol, glukozun enerji (ATP ve NADH+H) ve diğer metabolik yollara ara ürün sağlamak için pirüvata kadar yıkılmasıdır. Glikoliz tüm dokularda oluşur. Glukoz karbonhidrat (kh) metabolizmasının merkezinde yer alır çünkü hemen hemen tüm şekerler glukoza dönüştürülebilir. Glukozun pirüvata kadar yıkım sürecine glikoliz adı verilir. Pirüvatın bundan sonraki kaderi ortamın oksijenizasyon derecesine, dokunun mitokondrisi olup olmaması gibi faktörlere bağlı olarak belirlenir. Glikoliz hem aerob hem de anaerob şartlarda gerçekleşen bir süreçtir. Mitokondrisi ve yeterli oksijeni olan hücrelerde glikolizin son ürünü pirüvattır (aerobik glikoliz). Glukozun laktat’a dönüşümü ise anaerobik glikolizdir.

1. Kolaylaştırılmış difüzyon: GLUT: glukoz transporter kullanılır. GLUT1: RBC, damar endotel hücrelerinde, beyin, böbrek, kolon ve plasentada yer alan ve bu dokularda glukoz yakalanması, bazal glukoz transportundan sorumlu olan taşıyıcıdır. GLUT2: Karaciğer, pankres, incebarsak ve böbrek proksimal tüp hücrelerinde bulunan ve bu dokularda glukozun hızlı yakalanması ve salınmasını sağlayan taşıyıcıdır.

GLUT3: Glukoza affinitesi en yüksek olan, temel olarak beyin nöronlarında ve böbrek ve plasentada bulunan ve glukozun nöronlarda yakalanması ve transportunu gerçekleştiren taşıyıcıdır. GLUT4: Yağ, kas hücrelerinde bulunan glukozun insülinle uyarılan yakalanmasını gerçekleştiren taşıyıcıdır. İnsülinle uyarılabilen tek GLUT budur. GLUT5: İnce barsakta ve böbrekte yer alır. Aynı zamanda fruktozunda taşınımını gerçekleştirir. GLUT6: Nonfonksiyonel GLUT7: Karaciğerde mikrozomal fraksiyonda yer alır. Endoplazmik retikulumdan glukozun salınımını gerçekleştirir.

2. Kotransport: Konsantrasyon farkına karşı taşıma söz konusudur 2. Kotransport: Konsantrasyon farkına karşı taşıma söz konusudur. Glukoz Na ile beraber taşınır. Bu tip taşıma işlemi barsak epitel hücreleri, böbrek tübülüslerinde ve coroid pleksusda oluşur. SGLT1: İnce barsaklarda ve böbrekte yer alır. Glukozun ince barsakta Na’a bağlı kotransport sistemi ile hücreye alınmasını ve böbrek proksimal tübülünde konsantrasyon gradiyentine karşı emilimini sağlar.

Karaciğer, Beyin ve eritrositlerde Glukoz Transportu İnsülinden Bağımsızdır. Glikoliz: C6H12O6 + 6H2O  6CO2 + 6H2O + enerji (ısı-ATP-NADH) şeklinde reaksiyon özetlenebilir. Sitoplazmada sitoplazmik enzimlerle gerçekleşir Temel amaç enerji elde etmektir. Aerobik ve anaerobik olarak ikiye ayrılır. Aerobikde pirüvat TCA siklusuna girer CO2 ve H2O’ya kadar yıkılır. Bu işlemde NAD ve FAD hidrojenle birleştirilir ve indirgenmiş NADH+H ve FADH2 elde edilir. Bu moleküller solunum zincirine H taşırlar. Anaerobik glikolizde ise pirüvat laktata çevrilir ve son ürün laktattır. Mitokondrisi olmayan hücrelerde anaerobik glikoliz görülür çünkü aerobik glikoliz için gereken enzim sistemleri mitokondride yerleşmiştir.

ATP ADP GLUKOZ Glukoz-6-fosfat Glukokinaz Heksokinaz

Glukoz-6-fosfat Fruktoz-6-fosfat FOSFOGLİKOİZOMERAZ

PFK-1’in en güçlü aktivatörü Fruktoz 2,6-bifosfataz Fruktoz 2,6 bifosfat Fruktoz-6-fosfat PFK-2 ATP Sitrat PFK-1’in en güçlü aktivatörü + Fosfofruktokinaz-1 PFK-1 + AMP Fruktoz-1,6-bifosfat

PFK-1’in en güçlü aktivatörü glukoz-6-fosfat Fruktoz 2,6 bifosfat Fruktoz-6-fosfat P PFK-1 PFK-2 P PFK-1 Fruktoz 1,6-bifosfataz PFK-1 P P P PFK-1 PFK-1 P PFK-1’in en güçlü aktivatörü Fruktoz 1,6-bifosfataz P P PFK-1 PFK-1 P Fruktoz 1,6-bifosfataz P P PFK-1 P PFK-1 Fruktoz 1,6-bifosfataz PFK-1 P P PFK-1 P P PFK-1 Fruktoz 1,6-bifosfat

Tirozin spesifik protein kinaz İnsülin Tirozin spesifik protein kinaz Protein fosfataz Fruktoz 2,6-bifosfataz Fruktoz 2,6 bifosfat Fruktoz-6-fosfat P PFK-1 PFK-2 P PFK-1 Fruktoz 1,6-bifosfataz PFK-1 P P P PFK-1 PFK-1 P Fruktoz 1,6-bifosfataz P P PFK-1 PFK-1 P Fruktoz 1,6-bifosfataz P P PFK-1 P PFK-1 Fruktoz 1,6-bifosfataz PFK-1 P P PFK-1 P P PFK-1 Fruktoz 1,6-bifosfat

GLİKOLİZ HIZLI OLARAK ÇALIŞIR GLUKONEOGENEZ İNHİBE OLUR GLUKAGON İNSÜLİN Protein fosfataz P Fruktoz bifosfataz-2 F-2,6BP Fruktoz 6-fosfat Fosfofruktokinaz-2 P P P Fruktoz 1,6-bifosfataz Fosfofruktokinaz-1 Fruktoz 1,6-bifosfat GLİKOLİZ HIZLI OLARAK ÇALIŞIR GLUKONEOGENEZ İNHİBE OLUR

GLUKONEOGENEZ HIZLI OLARAK ÇALIŞIR GLUKAGON İNSÜLİN Protein kinaz A P Fruktoz bifosfataz-2 Fruktoz 6-fosfat F-2,6BP Fosfofruktokinaz-2 P P P Fruktoz 1,6-bifosfataz Fosfofruktokinaz-1 Fruktoz 1,6-bifosfat GLİKOLİZ İNHİBE OLUR GLUKONEOGENEZ HIZLI OLARAK ÇALIŞIR

PFK-1’in en güçlü aktivatörü Fruktoz 2,6-bifosfataz Fruktoz 2,6 bifosfat Fruktoz-6-fosfat PFK-2 ATP Sitrat PFK-1’in en güçlü aktivatörü + Fosfofruktokinaz-1 PFK-1 + AMP Fruktoz-1,6-bifosfat

İNSÜLİN HAKİMİYETİNDE ÇALIŞAN METABOLİK YOLLARDAKİ TÜM HIZKISITLAYICI ENZİMLER DEFOSFORİLE AKTİFTİR: İstisnası: SİTRAT LİYAZ FOSFODİESTERAZ PROTEİN FOSFATAZ Bu üç enzim insülin hakimiyetinde çalışır fakat fosforile halleri aktiftir

GLUKAGON HAKİMİYETİNDE ÇALIŞAN METABOLİK YOLLARDAKİ TÜM HIZ KISITLAYICI ENZİMLER FOSFORİLE FORMDA AKTİFTİR

PFK-2 ve Fruktoz bifosfataz-2 +H3N Kinaz domain Fosfataz domain COO- Regülatuar ünite PFK-2 ve Fruktoz bifosfataz-2

Eritrositlerde, aşağıdakilerden hangisi glikolizin yan ürünü olarak oluşur? Gliseraldehit-3-fosfat 2-fosfogliserat 3-fosfogliserat 1,3-difosfogliserat 2,3-bifosfogliserat

Aldolaz B ise fruktoz metabolizmasında yer alır ve fruktoz-1-fosfatı DHAP ve gliserol olmak üzere iki 3 karbonlu metabolite çevirir. %100 VERİM ARTIŞI Fruktoz-1,6-bifosfat ALDOLAZ A Dihidroksiaseton fosfat Gliseraldehit 3 fosfat Trioz fosfat izomeraz

Glikolizin ilk üretim basamağı 2 x Gliseraldehit 3 fosfat 2 x NAD+ Gliseraldehit 3 fosfat dehidrogenaz 2 x NADH+H+ İODOASETAT 2 x 1,3 bifosfogliserat

Glikolizin ilk substrat düzeyinde fosforilasyon basamağı 1,3 bifosfogliserat 2 x ADP Fosfogliserat kinaz 2 x ATP 3 fosfogliserat

3 fosfogliserat Fosfogliserat mutaz 2 fosfogliserat ENOLAZ Florür Fosfoenol pirüvat

Fosfoglikolik asit Sitrat EDTA Florür Klorid Akut myeloblastik lösemisi olan bir hastada glukoz yükleme testi yapılmak istenmektedir. Bu hastada ölçülecek kan glukoz düzeylerinin doğru olarak ölçülebilmesi için kan alınacak tüplere aşağıdaki maddelerden hangisi konmalıdır? Fosfoglikolik asit Sitrat EDTA Florür Klorid

Uzun zincirli yağ asitleri Glikolizin 2. substrat düzeyinde fosforilasyon basamağı Fosfoenol pirüvat 2 x ADP ATP + AMP/ADP Pirüvat kinaz + Fruktoz 1,6-bifosfat Uzun zincirli yağ asitleri Asetil KoA Alanin 2 x ATP Pirüvat

Glikolizde hangisinin işlevi yoktur? Nisan 2002 Ribuloz-1,5-difosfat Glukoz-6-fosfat Fruktoz-1,6 bifosfat 3-fosfogliserat 1,3-bifosfogliserat

Sitozolde gerçekleşir Reversible reaksiyondur. Laktat dehidrogenaz Sitozolde gerçekleşir Reversible reaksiyondur. RBC ve WBC benzeri hiç mitokondrisi olmayan veya az olan ve yoğun egzersizdeki iskelet kasında önemlidir. KC ve kalp kası gibi düşük NADH/NAD olan dokularda fizyolojik olarak reversibledır. NAD NADH+H Laktat Pirüvat

Pirüvat dehidrogenaz kompleksi İrreversible reaksiyondur Mitokondride yer alır TCA ve yağ asidi sentezi için AKoA kaynağıdır. Aktivite için TPP, lipoik asit, FAD, NAD ve CoA gereklidir Pirüvat NAD CO2 NADH+H Asetil KoA

İrreversible reaksiyondur Mitokondride yer alır. Pirüvat karboksilaz İrreversible reaksiyondur Mitokondride yer alır. AKoA tarafından uyarılır TCA ara ürünlerini yeniler Glukoneogenez için substrat sağlar Prostetik grup olarak biotin gereklidir. Pirüvat CO2 ADP ATP Oksaloasetat

Sitozolde gerçekleşir Etanol sentezi Maya mantarı ve barsak florası bakterileri gibi bazı bakterilerde gerçekleşir. TPP gereklidir Sitozolde gerçekleşir CO2 NAD NADH+H Tiamin + PP Pirüvat Asetaldehit Etanol

NADH+H/NAD oranı yüksek doku Kas Sistemik dolaşım Glukoz Pirüvat Laktat NADH+H/NAD oranı yüksek doku Karaciğer ve kalp NADH+H NAD Glukoz Pirüvat Laktat NADH+H/NAD oranı düşük doku

Egzersiz yapan iskelet kasında NADH’ın NAD’ye dönüşümü hangi reaksiyonda gerçekleşir? Malat  Oksaloasetat Pirüvat  Laktat Glukoz-6 fosfat  Fruktoz-6 fosfat İzositrat  Alfa-ketoglutarat Dihidroksiaseton  Gliserol-3 fosfat

- 2 mol ATP  Aktivasyon basamakları + 2 mol ATP  Fosfogliserat kinaz + 2 mol ATP  Pirüvat kinaz + 2 mol NADH  Gliseraldehit 3-fosfat dehidrogenaz - 2 mol NADH  Laktat dehidrogenaz (Pirüvat  laktat) ANAEROBİK GLİKOLİZ + 2 mol NADH  Gliseraldehit 3-fosfat dehidrogenaz. AEROBİK GLİKOLİZ

PEP PK PFK-1 Glikoz Glikoz 6-fosfat Glukokinaz Fruktoz 6-fosfat Fruktoz 1,6-bifosfat Pirüvat Glukagon İnsülin

Glikolizin doğumsal enzim eksiklikleri: PK eksikliği: Normalde RBC’de mitokondri yoktur ve enerji tamamen glikolize bağlıdır. Hastaların RBC’leri PK aktivitesinin %5-25’ini taşırlar ve glikoliz hızı oldukça düşmüştür. Genç eritrositlerde PK düzeyi yüksektir. RBC’nin yaşı arttıkça düzeyleri azalır. ATP hücre gereksinimini sağlayamayınca hücreler zar bütünlüğünü sağlayamaz ve konjenital nonsferositik hemolitik anemi oluşur. PK ve G6PD eksikliği konjenital nonsferositik konjenital anemilerin en sık rastlanan formlarıdır. PK eksikliği OR olarak kalıtılır İntravasküler hemoliz enfeksiyon, gebelik veya oral kontraseptif kullanımı ile ortaya çıkar Kazanılmış PK eksikliği, Akut lösemi, anemiler, aplazide ortaya çıkar ve hastalığın tedavisi ile geri döner.

PK eksikliğinde: RBC 2,3 BPG düzeyleri artmıştır. Osmotik frajilite testi: osmotik frajilite artmış olarak izlenir. Osmotik frajilite testinde sferositler artmış osmotik frajilite gösterirken, hipokromik eritrositler ve target hücreleri azalmış osmotik frajilite göstermektedir. Artmış osmotik frajilite: Herediter sfreositoz Kazanılmış immün hemolitik anemilerle ilgili sferositoz Herediter stomatositoz’da izlenir. Herediter aliptositoz ve PK eksikliğinde artmış olabilir. Azalmış osmotik frajilite: Hipokrom mikrositer anemiler (Demir eksikliği ve talasemi) Aspleni veya KC hastalığına bağlı leptositoz Osmotik frajilite PNH, G6PD eksikliğinde normal olarak izlenir.

Acil ATP kaynağı: Anaerobik glikoliz: Plazma  laktik asit Laktik asidoz (MI, pulmoner emboli, kanama) dolaşım kollapsı Dokulara yetersiz oksijen Oksidatif fosforilasyon bozulur ATP üretimi azalır Hücreler ATP üretmek amacı ile anaerobik glikolizi kullanır

Laktat ve pirüvat Laktik asit iskelet kası, beyin, RBC, renal medulla ve deri gibi dokularda karbonhidrat metabolizması onucu oluşur. Kan laktat düzeyi bu dokularda oluşum ve KC ile böbrekteki metabolizma oranlarına bağlıdır. Yaklaşık olarak oluşan laktatın %65’I (75 gr) KC’de özellikle glukoneogenezde kullanılır. Kori siklusu periferde glukozu laktata, KC’de laktatı glukoza çevirmektedir. Laktatın ekstrahepatik uzaklaştırılması iskelet kası ve renal korteksde olmaktadır. Orta derecede laktat artışı KC’de ki laktat klirensini artırır. KC’in laktat alma kapasitesi laktat konsantrasyonu 2 mmol/L’yi geçince doyurulmaktadır. Kan laktat düzeyi 5 mmol/L’nin üzerinde ve pH<7.25 ise HCO3- tamponsisteminin etkisi aşılmıştır ve laktik asidoz ortaya çıkar.

Laktik asidoz iki klinik durumda ortaya çıkar: Tip A (hipoksik): Şok, sol kalp yetmezliği, hipovolemi gibi azalmış doku oksijenizasyonunda görülür. Daha sık olarak izlenen tipdir. Tip B (metabolik): Hastalık: Dibetes Mellitus, neoplaziler ve karaciğer hastalıklarında ortaya çıkar İlaç/toksin: Etanol, metanol, salisilatlarla oluşabilir. Yenidoğan defektleri: Metil malonik asidemi, propiyonik asidemi ve yağ asit oksidasyon defekti Orta derecede hiperlaktatemi tiamin eksikliğinde de olabilir. Çünkü pirüvat dehidrogenaz enzim aktivitesi için tiamin gereklidir. Tiamin eksikliğinde pirüvat dehidrogenaz aktivitesi azalır ve pirüvatlar laktat dehidrogenazla laktata çevrilir.