Glykolyse

Glykolyse
Die Glykolyse ist eine Folge von Reaktionen, in
denen ein Molekül Glucose zu zwei Molekülen
Pyruvat umgewandelt wird und gleichzeitig zwei
Moleküle ATP entstehen.
1
Glykolyse: Drei Stufen
2
Erste Stufe
3
Hexokinase
4
Hexokinase
Asp
O
C
O
O
H
P
O
P
O
O
P
O
Adenosin
O
O
O
HO
HO
O
O
O
O
Mg2+
ATP
OH
OH
-D-Glucopyranose
Asp
OH
C
O
+
HO
HO
OPO32O
OH
OH
-D-Glucopyranose-6-phosphat
+
ADP
5
Hexokinase: induced fit
6
Phosphoglucose-Isomerase
7
Phosphofructokinase
8
Aldolase
9
Aldolkondensation
Methylenkomponente: das ist die Verbindung, welche deprotoniert wird
Carbonylkomponente: das ist die Verbindung, deren Carbonylgruppe
angegriffen wird
10
Übung Glykolyse
Die Aldolase katalysiert eine wichtige Reaktion in der Glykolyse. Der
Reaktionstyp ist eine Aldolspaltung, die Umkehrung der Aldoladdition
(Aldolkondensation). Zeichnen und benennen Sie die Strukturfromeln des
Substrats und der Produkte dieser Reaktion und bezeichnen Sie die
„Methylenkomponente“, die „Carbonylkomponente“ und die
„Aldolkomponente“. Zeichnen Sie den Reaktionsmechanismus dieser
Reaktion mit den entsprechenden Reaktionspfeilen.
11
Triosephosphat-Isomerase (TIM)
rG0' = +7.5 kJ/mol
rG' = +2.5 kJ/mol physiologische Bedingungen
 rG '   rG  '  RT  ln Q
12
-Barrel Struktur: TIM
13
TIM Katalyse
14
Endiol-Zwischenprodukt
TIM ist ein kinetisch perfektes Enzym:
kcat/KM = 2 x 108 M-1 s-1
Diffusionslimitiert
TIM verhindert den Zerfall des Endiols : wird im
aktiven Zentrum eingeschlossen
15
Dritte Stufe
Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP)
16
Glycerinaldehyd-3-phosphatDehydrogenase
17
Drei Prozesse
H
H
HO
O
OH
+ H2O
H
OH
+
2 H+ + 2 e-
CH2OPO32-
CH2OPO32-
NAD+ + H+ + 2 e-
O
=
NADH
günstig
ungünstig
18
Summe dreier Prozesse
rG0' = +6.3 kJ/mol
rG' = -1.7 kJ/mol
physiologische Bedingungen
19
Hypothetische Bildung der Carbonsäure
20
21
Struktur und Players
22
Katalytischer Mechanismus
Wichtig für die Kopplung
der Reaktionen
23
Phosphoglycerat-Kinase
24
Phosphoglycerat-Kinase
O
O
O
H
OH
P
O
O
O
O
P
O
O
P
O
O
O
O
O
Adenosin
CH2OPO32-
O
O
H
OH
CH2OPO32-
+
O
P
O
O
P
O
O
O
P
O
Adenosin
O
ATP
3-Phosphoglycerat
25
Bildung von Pyruvat
26
Phosphoglycerat-Mutase
His 8
N
O
O
H
O
H
O
N
N
O
H
N
P
O
O
His 8
H
O
OPO3
CH2O
2-
PO32-
H
CH2OPO323-Phosphoglycerat
O
O
H
O
Glu 86
O
Glu 86
His 8
O
N
O
O
H
N
P
H
O
OPO32CH2OH
O
O
O
2-Phosphoglycerat
27
Glu 86
Enolase
28
Bildung von Pyruvat
rG0  50 kJ/mol
Energetischer Vergleich:
H3C
OH
O
C
C
CH2
H3C
rG0  60 kJ/mol
CH3
29
30
Unter physiologischen
Bedingungen
TABLE 16-1 part 2
‚
'
 rG   rG  RT  ln Q
'
31
Schicksal des Pyruvats
32
Redoxgleichgewicht
33
Redoxgleichgewicht
34
Hefe: Alkoholgärung
Glucose zu Ethanol
35
Milchsäuregärung
Glucose zu Lactat
36