GLYCOLYSE PATHWAY
*irreversibele stappen hebben meestal met energie (ATP) te maken
INVESTERINGSFASE
Stap 1 (1e P-groep):
- Glucose + ATP → hexokinase/ glucokinase → G6P + ADP
Hierbij heb je α-D-glucose + ATP, waarbij de γ-fosforylgroep van ATP wordt getransfereerd door het
sleutelenzym hexokinase (een transferase) naar het O-atoom op C6 van glucose, waardoor glucose-6-
fosfaat (G6P) ontstaat.
ATP wordt hierbij omgezet naar ADP, waarbij de fosfaatgroep (Pi) direct op glucose wordt gezet (dus
het is een gekoppelde reactie waarbij Pi niet ‘’vrijkomt’’ ma direct op glucose gezet wordt).
De vrije energie is sterk negatief doordat je hier ene hoog energetische fosfaatbinding gaat verbreken
(dmv hydrolyse waarbij er een gekoppelde fosforyltransfer plaatsvindt, waarbij Pi van ATP direct naar
glucose word getransfereerd via hexokinase), dus het is een spontane en irreversibele reactie. De
energie die vrijkomt door het hydrolyseren van de fosfaatbinding van ATP wordt gebruikt om glucose te
fosforyleren en reactiever te maken.
Daarom hoort deze stap bij de investeringsfase: er wordt ATP geïnvesteerd in glucose om latere
stappen mogelijk te maken.
Een ander sleutelenzym dat deze reactie kan katalyseren in de lever is glucokinase.
*sleutelenzym is hexokinase (mogelijks glucokinase ook maar ENKEL in de lever)
*irreversibel
STAP 2 (glucose naar fructose):
- G6P, aldose, pyranose → G6PI → F6P, ketose, furanose
glucose-6-fosfaat wordt omgezet naar fructose-6-fosfaat, dit kan gebeuren door het G6PI (glucose 6
fosfaat isomerase), waarbij er ene isomeratie gebeurt, dit houdt in dat er een herschikking gebeurd
binnen hetzelfde molecule. Bij G6P naar F6P gebeurt dit door de carbonylgroep (aldehyde) van C1 te
verplaatsen naar C2 (ketongroep), hierdoor gaat het van een aldose naar een ketose en als de
ringvorm gaat sluiten na de isomeratie & enzymwerking word de 6 vormige ringstructuur pyranose een
5vormige ringstructuur furanose ter voorbereiding voor een volgende stap.
Stap 2 (isomeratie) is een voorbereiding op stap 4, omdat het aldolase-enzym enkel een
symmetrische splitsing in twee gelijke C3-moleculen kan uitvoeren wanneer de carbonylgroep zich op
C2 bevindt (zoals in F6P). Hierdoor kunnen er twee identieke 3-koolstofmoleculen gevormd worden.
STAP 3 (2e P-groep):
- F6P + ATP → fosfofructokinase 1 (PFK1) → F1, 6BP + ADP
fructose-6-fosfaat (F6P) omgezet naar fructose-1,6-bisfosfaat (F1,6BP). Hierbij wordt een tweede
fosfaatgroep toegevoegd afkomstig van ATP, waardoor ATP wordt omgezet in ADP. Deze reactie wordt
gekatalyseerd door fosfofructokinase-1 (PFK-1), een belangrijk sleutelenzym dat sterk gereguleerd
wordt. Bij een hoge energietoestand (veel ATP en citraat) wordt PFK-1 allosterisch geremd, waardoor de
glycolyse vertraagt. Bij een lage energietoestand (veel AMP en ADP) wordt PFK-1 geactiveerd, waardoor
de glycolyse gestimuleerd wordt.
*sleutelenzym PFK1
, *irreversibel
SPLITSINGSFASE
Stap 4 (klieving):
- F1,6BP → aldolase → DHAP + GAP
fructose-1,6-bisfosfaat (F1,6BP) wordt gesplitst in twee triosefosfaten. Deze stap wordt gekatalyseerd
door het enzym aldolase. Door de klieving ter hoogte van C3–C4 ontstaan er twee
triosefosfaten/producten:
- DHAP afkomstig van C1–C3 → DHAP wordt in stap 5 omgezet naar GAP
- GAP afkomstig van C4–C6 → direct gebruikt wordt als substraat in stap 6
Stap 5 (DHAP naar GAP):
- DHAP → triosefosfaat isomerase → GAP
dihydroxyacetonfosfaat (DHAP) wordt omgezet naar glyceraldehyde-3-fosfaat (GAP), omdat enkel GAP
gebruikt kan worden in de verdere glycolyse.
Deze omzetting wordt gekatalyseerd door triosefosfaat isomerase.
De reactie is energetisch ongunstig (ΔG° positief), maar tijdens actieve glycolyse wordt de concentratie
van GAP laag gehouden omdat het onmiddellijk wordt gebruikt in stap 6. Hierdoor verschuift het
evenwicht en wordt DHAP continu omgezet naar GAP, zodat er steeds nieuw GAP wordt gevormd.
Diffusie-gecontroleerde reactie bij stap 5:
- Triosefosfaat isomerase heeft 2 actieve site residuen: Glu-165 en His-95
- DHAP bindt → carbonylzuurstof vormt H-brug met His-95
→ proton shuttle
- Glu-165 verwijdert een proton (H⁺) van C1 van het substraat
- Gevormd: onstabiel enediolaat transitiemolecuul
- 1e transitie toestand: enediolaat → stabieler enediol intermediair
→ slotmechanisme triosefosfaat isomerase
- actieve site sluit (gesloten lus) zodat het intermediair niet kan diffunderen of ontsnappen
(bij niet actieve site is de lus dus open)
- 2e transitie toestand: enediol intermediair → D-glyceraldehyde-3-fosfaat (GAP)
*Triosefosfaat heeft een stereospecifieke werking: enkel D-isomeer van GAP wordt gevormd voor
verder verbruik in de glycolyse
*irreversibele stappen hebben meestal met energie (ATP) te maken
INVESTERINGSFASE
Stap 1 (1e P-groep):
- Glucose + ATP → hexokinase/ glucokinase → G6P + ADP
Hierbij heb je α-D-glucose + ATP, waarbij de γ-fosforylgroep van ATP wordt getransfereerd door het
sleutelenzym hexokinase (een transferase) naar het O-atoom op C6 van glucose, waardoor glucose-6-
fosfaat (G6P) ontstaat.
ATP wordt hierbij omgezet naar ADP, waarbij de fosfaatgroep (Pi) direct op glucose wordt gezet (dus
het is een gekoppelde reactie waarbij Pi niet ‘’vrijkomt’’ ma direct op glucose gezet wordt).
De vrije energie is sterk negatief doordat je hier ene hoog energetische fosfaatbinding gaat verbreken
(dmv hydrolyse waarbij er een gekoppelde fosforyltransfer plaatsvindt, waarbij Pi van ATP direct naar
glucose word getransfereerd via hexokinase), dus het is een spontane en irreversibele reactie. De
energie die vrijkomt door het hydrolyseren van de fosfaatbinding van ATP wordt gebruikt om glucose te
fosforyleren en reactiever te maken.
Daarom hoort deze stap bij de investeringsfase: er wordt ATP geïnvesteerd in glucose om latere
stappen mogelijk te maken.
Een ander sleutelenzym dat deze reactie kan katalyseren in de lever is glucokinase.
*sleutelenzym is hexokinase (mogelijks glucokinase ook maar ENKEL in de lever)
*irreversibel
STAP 2 (glucose naar fructose):
- G6P, aldose, pyranose → G6PI → F6P, ketose, furanose
glucose-6-fosfaat wordt omgezet naar fructose-6-fosfaat, dit kan gebeuren door het G6PI (glucose 6
fosfaat isomerase), waarbij er ene isomeratie gebeurt, dit houdt in dat er een herschikking gebeurd
binnen hetzelfde molecule. Bij G6P naar F6P gebeurt dit door de carbonylgroep (aldehyde) van C1 te
verplaatsen naar C2 (ketongroep), hierdoor gaat het van een aldose naar een ketose en als de
ringvorm gaat sluiten na de isomeratie & enzymwerking word de 6 vormige ringstructuur pyranose een
5vormige ringstructuur furanose ter voorbereiding voor een volgende stap.
Stap 2 (isomeratie) is een voorbereiding op stap 4, omdat het aldolase-enzym enkel een
symmetrische splitsing in twee gelijke C3-moleculen kan uitvoeren wanneer de carbonylgroep zich op
C2 bevindt (zoals in F6P). Hierdoor kunnen er twee identieke 3-koolstofmoleculen gevormd worden.
STAP 3 (2e P-groep):
- F6P + ATP → fosfofructokinase 1 (PFK1) → F1, 6BP + ADP
fructose-6-fosfaat (F6P) omgezet naar fructose-1,6-bisfosfaat (F1,6BP). Hierbij wordt een tweede
fosfaatgroep toegevoegd afkomstig van ATP, waardoor ATP wordt omgezet in ADP. Deze reactie wordt
gekatalyseerd door fosfofructokinase-1 (PFK-1), een belangrijk sleutelenzym dat sterk gereguleerd
wordt. Bij een hoge energietoestand (veel ATP en citraat) wordt PFK-1 allosterisch geremd, waardoor de
glycolyse vertraagt. Bij een lage energietoestand (veel AMP en ADP) wordt PFK-1 geactiveerd, waardoor
de glycolyse gestimuleerd wordt.
*sleutelenzym PFK1
, *irreversibel
SPLITSINGSFASE
Stap 4 (klieving):
- F1,6BP → aldolase → DHAP + GAP
fructose-1,6-bisfosfaat (F1,6BP) wordt gesplitst in twee triosefosfaten. Deze stap wordt gekatalyseerd
door het enzym aldolase. Door de klieving ter hoogte van C3–C4 ontstaan er twee
triosefosfaten/producten:
- DHAP afkomstig van C1–C3 → DHAP wordt in stap 5 omgezet naar GAP
- GAP afkomstig van C4–C6 → direct gebruikt wordt als substraat in stap 6
Stap 5 (DHAP naar GAP):
- DHAP → triosefosfaat isomerase → GAP
dihydroxyacetonfosfaat (DHAP) wordt omgezet naar glyceraldehyde-3-fosfaat (GAP), omdat enkel GAP
gebruikt kan worden in de verdere glycolyse.
Deze omzetting wordt gekatalyseerd door triosefosfaat isomerase.
De reactie is energetisch ongunstig (ΔG° positief), maar tijdens actieve glycolyse wordt de concentratie
van GAP laag gehouden omdat het onmiddellijk wordt gebruikt in stap 6. Hierdoor verschuift het
evenwicht en wordt DHAP continu omgezet naar GAP, zodat er steeds nieuw GAP wordt gevormd.
Diffusie-gecontroleerde reactie bij stap 5:
- Triosefosfaat isomerase heeft 2 actieve site residuen: Glu-165 en His-95
- DHAP bindt → carbonylzuurstof vormt H-brug met His-95
→ proton shuttle
- Glu-165 verwijdert een proton (H⁺) van C1 van het substraat
- Gevormd: onstabiel enediolaat transitiemolecuul
- 1e transitie toestand: enediolaat → stabieler enediol intermediair
→ slotmechanisme triosefosfaat isomerase
- actieve site sluit (gesloten lus) zodat het intermediair niet kan diffunderen of ontsnappen
(bij niet actieve site is de lus dus open)
- 2e transitie toestand: enediol intermediair → D-glyceraldehyde-3-fosfaat (GAP)
*Triosefosfaat heeft een stereospecifieke werking: enkel D-isomeer van GAP wordt gevormd voor
verder verbruik in de glycolyse
