Historie van de glycolyse:
1860 |
Pasteur effect |
Louis Pasteur |
1890 |
Fermentatie buiten de cel |
Hans Büchner en
Eduard Büchner |
1911 |
Fosfaat vereist voor de fermentatie |
Arthur Harden - William Young |
1916 |
Fructose-6-fosfaat |
Carl Neuberg |
1922 |
Glucose-6-fosfaat |
Robert Robison - Gustav Embden |
1924 |
Afbraak glycogeen "in vivo" |
Archibald
Vivian Hill |
1928 |
Structuur Fructose
1,6-bisphosphate |
Thomas Hunt Morgan |
1929 |
ATP |
Karl Lohman (met medewerker A Lipmann
) |
1929 |
Lactate to liver glucose |
Carl
Ferdinand Cori |
1929 |
Cori cycle |
Carl
Ferdinand en
Gerty
Theresa Cori |
1930 |
Hexokinase |
Otto
Fritz Meyerhof |
1931 |
Phosphoglyceric acid |
Karl Lohman |
1932 |
Het brein heeft glucose nodig |
Harold Edwin Himwich |
1933 |
Pyridine nucleotiden |
Otto Warburg |
1934 |
Fructose 1,6-bisphosphate
-> to triose phosphates |
Gustav Embden |
1935 |
Eerste poging om reactieschema te maken |
Jacob Parnas |
1936 |
Oxidatie van pyruvaat vereist vitamine B1 |
Sir Rudolph Peters |
1937 |
Reactieschema bijna compleet |
Otto
Fritz Meyerhof |
1937 |
Creatine fosfaat |
Eggleton |
Inleiding:
Glyk = zoet
Lysis = splitsen
Glycolyse : de splitsing ( afbraak
) van glucose.
De glycolyse wordt ook wel de "Embden-Meyerhoff Pathway"
genoemd.
Glucose ( aldohexose ): C6H12O6
Synoniem : dextrose, druivesuiker, een monosaccharide (enkelvoudige suiker
).
Glucose is een van de belangrijkste bronnen van
energie voor levende cellen die het via de glycolyse en de
citroenzuurcyclus afbreken. Het komt wijd verspreid in de natuur voor,
vooral in druiven en het sap van sommige zoete vruchten zoals peren en
appels; verder in dierlijke organismen, bijvoorbeeld in bloed. Verder
vormt het onderdeel van de belangrijke disaccharidensaccharose ( gewone
suiker ), maltose
( een afbraakprodukt van zetmeel ) en lactose (
melksuiker ). Zetmeel, glycogeen en
cellulose zijn geheel uit glucose opgebouwde polysacchariden.
Er zijn twee verschillende paden betrokken bij de
stofwisseling van glucose : een anaërobische en een aërobische. Het
anaërobe proces vindt plaats in het cytoplasma en het aërobe proces vindt
plaats in het mitochondrion.
De glycolyse vereist geen zuurstof en wordt
daarom anaërobe stofwisseling genoemd. De glycolyse vindt plaats in het
cytoplasma. ( vloeibare gedeelte van de cel ).
De glycolyse is een serie reacties in levende
cellen, waarin glucose in een groot aantal stappen wordt afgebroken tot
pyrodruivenzuur ( 2-oxopropaanzuur ).
Pyrodruivenzuur: Engels: pyruvic acid; bruto
formule: C3H4O3 .
Pyrodruivenzuur heeft
als zuurrest pyruvaat.
Pyrodruivenzuur is het eenvoudigste
alpha-ketozuur ; smeltpunt 13 C.
Pyruvaat metabolisme Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes
Afhankelijk van het organisme wordt pyrodruivenzuur
verder omgezet in kooldioxide, water en ATP (citroenzuurcyclus);
of in melkzuur en ATP ( bij bepaalde micro
organismen ) ; of in ethanol ( alcoholische fermentatie
).
Allereerst moet energie ( in de vorm van ATP )
worden geïnvesteerd om het suikermolecule in een geactiveerde toestand te
brengen, die zich leent voor splitsing. De geïnvesteerde energie wordt
teruggewonnen bij de oxidatieve overgang van triosefosfaat naar
fosfoglycerolzuur, waarbij dus waterstof wordt afgegeven aan het coënzym
NAD.
Bij de omzetting van fosfoglycerolzuur in
pyrodruivenzuur wordt een nettowinst van ATP verkregen (2 mol ATP per mol
glucose). Onder aërobe omstandigheden (dwz. met zuurstof) wordt
pyrodruivenzuur oxidatief omgezet in geactiveerd azijnzuur (
acetyl-coënzym A ), dat verder tot CO2 en H2O wordt
afgebroken in de
citroenzuurcyclus.
Het in alle oxidatieve stappen vrijkomende waterstof
wordt door een coënzym (meestal NAD, soms FAD) opgenomen en via de
ademhalingsketen afgegeven aan luchtzuurstof. Is deze niet aanwezig (bij
anaërobe bacteriën), dan kan de waterstof worden overgedragen aan
geoxideerde verbindingen als nitraten en sulfaten of aan organische
stoffen die bij de glycolyse zijn gevormd (gisting).
De overall reactie van de glycolyse is:
Glucose + 2Pi + 2ADP + 2NAD+
► 2 pyruvate + 2ATP + 2NADH + 2H+
+ 2H2O
Enzymen in de cyclus:
De serie chemische reacties in de glycolyse zijn enzym gekatalyseerd,
waarbij de volgende enzymen een rol spelen:
- Hexokinase
Synoniemen voor dit enzym zijn:
Glucokinase; Hexokinase type IV.
ExPASy:
EC 2.7.1.1
Hexokinase is verantwoordelijk voor de overdracht van
een fosforylgroep van ATP naar verschillende hexoses.
ATP + D-hexose <=> ADP + D-hexose 6-phosphate
C10H16N5O13P3
+ C6H12O6 <=> C10H15N5O10P2
+ C6H13O9P
Human Genetic Disease(s):
OMIM:
Hemolytic anemia due to hexokinase deficiency
OMIM:
Clinical Synopsis
OMIM:
Maturity-onset diabetes of the young, type II (MODY2)
OMIM:
Clinical Synopsis
OMIM:
Hyperinsulinism;
autosomal dominant

P = PO32-
Klik op de structuren voor meer informatie....
- Glucose-6-phosphate
isomerase
Synoniemen voor dit enzym zijn: Phosphoglucose isomerase, Phosphohexose isomerase, Phosphohexomutase, Oxoisomerase,
Hexosephosphate isomerase, Hexose monophosphate isomerase,
Phosphosaccharomutase, Phosphoglucoisomerase, Phosphohexoisomerase.
ExPASy:
EC 5.3.1.9
D-glucose 6-phosphate <=> D-fructose 6-phosphate
C6H13O9P
<=> C6H13O9P
Human Genetic Disease:
Glucose-6-phosphate isomerase deficiency
OMIM:
Hemolytic anemia due to phosphoglucose isomerase deficiency

OMIM:
Clinical Synopsis
Klik op de structuren voor meer informatie....
Fructose 6-fosfaat + ATP > Fructose 1,6-difosfaat + ADP + H+
-
6-Phosphofructokinase
Enzym synoniemen: Phosphohexokinase,
Phosphofructokinase I.
ExPASy:
EC 2.7.1.11
ATP + D-fructose 6-phosphate <=> ADP +
D-fructose 1,6-bisphosphate
C10H16N5O13P3
+ C6H13O9P <=> C10H15N5O10P2
+ C6H14O12P2
Human Genetic Disease:
Ziekte van
Tarui
( Glycogeen
Stapelingsziekte Type VII )
OMIM:
Glycogen Storage Disease VII
Synoniemen voor deze ziekte zijn: PFKM Deficiency, Muscle
Phosphofructokinase Deficiency, Glycogen Disease of Muscle,
TARUI Disease
OMIM:
Clinical Synopsis
e-Medicine:
Glycogen Storage Disease Type VII

Klik op de structuren voor meer informatie...
Fructose 6-fosfaat + ATP > Fructose 1,6-difosfaat
+ ADP + H+
- Fructose
biphosphate aldolase
Enzym synoniemen: Aldolase,
Fructose-1,6-bisphosphate triosephosphate-lyase.
ExPASy:
EC 4.1.2.13
D-fructose 1,6-bisphosphate <=> glycerone
phosphate + D-glyceraldehyde 3-phosphate
C6H14O12P2
<=> C3H7O6P + C3H7O6P
Human Genetic Disease(s):
Heriditaire
fructose intolerantie
Synoniemen: Fructosemie; fructose-1-phosphate
aldolase deficiency;
Fructose-1,6-biphosphate
aldolase deficiency; Aldolase B deficiency.
OMIM:
229600 ( Fructose intolerance )
Omim:
Clinical Synopsis
e-Medicine:
Fructose 1-Phosphate Aldolase Deficiency (Fructose Intolerance)
Aldolase A
Deficiency
Synoniemen:
erythrocyte Aldolase Deficiency with nonspherocytic hemolytic anemia
OMIM:
103850 ( Hemolytic anemia due to aldolase A
deficiency )
Omim:
Clinical Synopsis

Aldolase
katalyseert de omzetting van fructose-1,6-difosfaat
tot dihydroxyacetonfosfaat en glyceraldehyde-3-fosfaat (G3P).
Klik voor meer informatie op de structuren...
- Triose phosphate isomerase
Enzym synoniemen: Triosephosphate mutase, Triose
phosphoisomerase, Phosphotriose isomerase.
ExPASy:
EC 5.3.1.1
D-glyceraldehyde 3-phosphate <=> glycerone
phosphate
C3H7O6P
<=> C3H7O6P
Human Genetic Disease:
Triosephosphate isomerase
deficiency
OMIM:
Triosephosphate isomerase deficiency ( Hemolytic anemia due to
triosephosphate isomerase deficiency )
OMIM:
Clinical synopsis

Klik voor meer informatie op de structuren....
- Glyceraldehyde 3-phosphate
dehydrogenase ( phosphorylating ).
Enzym synoniemen: NAD-dependent
glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, Triosephosphate dehydrogenase,
GAPDH.
ExPASy:
EC 1.2.1.12
D-glyceraldehyde 3-phosphate + phosphate + NAD+
<=> 3-phospho-D-glyceroyl phosphate + NADH
C3H7O6P
+ H3O4P + C21H28N7O14P2
<=> C3H8O10P2 +
C21H29N7O14P2
+ H+
Glyceraldehyde-3-fosfaat dehydrogenase katalyseert de omzetting van
glyceraldehyde-3-fosfaat tot 1,3-difosfoglycerinezuur ( 1,3-BPG)

Klik voor meer informatie op de structuren....
- Phosphoglycerate kinase
ExPASy:
EC 2.7.2.3
ATP + 3-phospho-D-glycerate <=> ADP +
3-phospho-D-glyceroyl phosphate
C10H16N5O13P3
+ C3H7O7P <=> C10H15N5O10P2
+ C3H8O10P2
Human Genetic Disease(s):
Phosphoglycerate kinase
deficiëntieOMIM:
311800
OMIM:
Clinical Synopsis

Phosphoglycerate kinase katalyseert de omzetting van
1,3-difosfoglycerinezuur tot 3-fosfoglycerinezuur (3PG).
Klik voor informatie op de structuren...
- Phosphoglycerate mutase
Synoniemen: Phosphoglycerate phosphomutase,
Phosphoglyceromutase, PGAM.
ExPASy:
EC 5.4.2.1
2-phospho-D-glycerate + 2,3-diphosphoglycerate
<=> 3-phospho-D-glycerate + 2,3-diphosphoglycerate
C3H7O7P <=> C3H7O7P
Human Genetic Disease(s):
Phosphoglycerate mutase deficiency
OMIM:
Myopathy due to phosphoglycerate mutase deficiency
OMIM:
Clinical synopsis

Klik voor informatie op de structuren...
Phosphoglycerate mutase
katalyseert de omzetting van
3-fosfoglycerinezuur tot 2-fosfoglycerinezuur
- Phosphopyruvate hydratase
Synoniemen: Enolase,
2-phosphoglycerate dehydratase
ExPASy:
EC 4.2.1.11
2-phospho-D-glycerate <=>
phosphoenolpyruvate + H2O
C3H7O7P
<=> C3H5O6P + H2O
Klik voor informatie op de structuren...
Enolase katalyseert de omzetting van
2-fosfoglycerinezuur tot enolpyrodruivezuur ( PEP : phosphoenolpyruvate)
- Pyruvate kinase
Synoniemen: Phosphoenolpyruvate
kinase, Phosphoenol transphosphorylase
ExPASy:
EC 2.7.1.40
ATP + pyruvate <=> ADP + phosphoenolpyruvate
C10H16N5O13P3
+ C3H4O3 <=> C10H15N5O10P2
+
C3H5O6P
Human Genetic Disease(s):
Pyruvate kinase deficiency
OMIM:
Pyruvate kinase deficiency ( Hemolytic anemia due to pyruvate kinase
deficiency )OMIM:
Clinical synopsis

Klik voor informatie op de structuren...
Pyruvate kinase (PK)
katalyseert de omzetting van
enolpyrodruivezuur tot pyrodruivezuur
Regulering Glycolyse:
Glycolysis Enzyme |
ΔG0l (kJ/mol) |
ΔG (kJ/mol) |
Hexokinase |
-20,9 |
-27,2 |
Phosphoglucose isomerase |
+2,2 |
-1,4 |
Phosphofructokinase |
-17,2 |
-25,9 |
Aldolase |
+22,8 |
-5,9 |
Triose phosphate isomerase |
+7,9 |
negative |
Glyceraldehyde
3-phosphate dehydrogenase en Phosphoglycerate kinase |
-16,7 |
-1,1 |
Phosphoglycerate mutase |
+4,7 |
-0,6 |
Enolase |
-3,2 |
-2,4 |
Pyruvate Kinase |
-23,0 |
-13,9 |
Values in this table from D. Voet & J. G. Voet
(2004) Biochemistry, 3rd Edition, John Wiley & Sons, New York, p. 613.
Lactaat:
LDH ( lactate Dehydrogenase ) kan onder anaërobische
condities in erytrocyten en onder aërobische
condities pyrodruivenzuur omzetten in lactaat ( melkzuur ).
L-Lactate dehydrogenase (LDH)
Synoniemen voor dit enzym zijn: L-lactic
acid dehydrogenase. L-lactic dehydrogenase
ExPASy:
1.1.1.27
OMIM:
Lactate dehydrogenase A deficiency
(S)-lactate+ NAD+ <=> pyruvate +
NADH
C3H6O3 +
C21H28N7O14P2
<=> C3H4O3 +
C21H29N7O14P2
+ H+

Alcoholische fermentatie:
Bij alcoholische fermentatie wordt
pyrodruivenzuur in twee stappen omgezet in ethanol volgens :
Stap 1: enzym pyruvate decarboxylase: Pyruvate > acetaldehyde + CO2
C3H4O3 <=> C2H4O + CO2
Stap 2: enzym alcohol dehydrogenase: Acetaldehyde + NADH + H+ >
ethanol + NAD+
C2H4O +
C21H29N7O14P2
+ H+ <=> C2H6O +
C21H28N7O14P2
 Overall: Glucose +
2ADP + 2Pi <=> 2etanol + 2CO2 + 2ATP + 2H2O Overzicht Glycolyse:

Overall energiebalans:
De overall energiebalans per glucose molecuul is :
|
Aerobisch |
Anaerobisch |
2 ATP gebruikt in de glycolyse |
- 2 ATP |
- 2 ATP |
4 ATP gevormd in de glycolyse |
+ 4 ATP |
+ 4 ATP |
2 NADH2 gevormd in de glycolyse via
elektronentransportketen |
+ 6 ATP |
|
8 NADH2 gevormd in de citroenzuurcyclus
via de e.t. |
+ 24 ATP |
|
2 GTP in de citroenzuurcyclus |
+ 2 ATP |
|
2 FADH2 in de citroenzuurcyclus via de
elektronentransportketen |
+ 4 ATP |
|
Totaal |
38 ATP |
2 ATP |
Soms wordt een totaal van 36 ATP aangehouden, omdat bekend is dat in
eukaryote cellen het gereduceerde NAD, dat gevormd is door de glycolyse in
het cytoplasma, actief getransporteerd moet worden over de mitochondriële
membraan om beschikbaar te komen voor de elektronentransportketen.
Het actieve transport over het membraan kost 1 ATP voor elk NADH dat
getransporteerd wordt.
Wanneer men zo wil redeneren , moet men ook het actieve transport van
andere moleculen in ogenschouw nemen. ( pyruvaat ? , fosfaat ? , Mg+
etc ).
Het juiste netto resultaat van ATP is onbekend , maar moet worden
beschouwd als minder dan 36.
 |
Introduction : Glycolysis |
 |
Hoofdmenu |
|