284 • Kapittel 8
8.5 Kontrollmekanismer i celleåndingen Celleånding er helt vitalt for en celle, og det er derfor viktig at mange av leddene i den kan kontrolleres. Flere av mellomproduktene kan også brukes til å lage andre makromolekyler som cellen måtte trenge. Krebssyklus er sentral i å bygge sammen ulike molekyler, og for å bryte dem ned. Vi ser først på hvordan enkelte enzymer kan påvirke glykolysen og krebssyklusen.
Enzymer som virker inn på glykolysen og krebssyklusen
Fruktose-6-fosfat CH2OH P
O CH2OH
H
H
HO
OH
H
OH
ATP
Fosfofruktokinase
ADP
Fruktose-1,6-difosfat CH2OH P
O CH2O P
H
H
HO
OH
H
OH
0703_1_Glykolyse_trinn_23
Hver enkelt delreaksjon i celleåndingen er kontrollert av enzymer. Enzymer kan regulere en reaksjon på mange måter, se side 258, men eksemplene nedenfor gjelder positiv tilbakekopling og negativ tilbakekopling. Bruk figuren i margen på neste side aktivt mens du leser teksten. Fosfofruktokinase er et enzym som virker tidlig i glykolysen, og det blir regulert av tre stoffer, AMP, ATP og sitronsyre. Enzymet katalyserer reaksjonen fra fruktose-6-fosfat til fruktose-1,6-difosfat. Det betyr at enzymet legger til en fosfatgruppe til fruktose-6-fosfat, og dette fosfatet blir tatt fra et ATP-molekyl. Fosfofruktokinase blir hemmet av ATP og sitronsyre, mens det blir stimulert av ADP og AMP. Sitronsyre er et produkt tidlig i krebssyklusen. Det at et sluttprodukt, som ATP er i nedbrytningen av glukose, påvirker negativt en tidlig reaksjon i den reaksjonsrekkefølgen det selv er et resultat av, er en negativ tilbakekoplingsmekanisme, se figuren på neste side. Negative tilbakekoplinger er røde og markert med -. Det samme kan forklare hvorfor sitronsyre også hemmer dannelsen av fruktose-1,6-difosfat. Med høy konsentrasjon av sitronsyre i cellen er det sannsynligvis ikke behov for å lage mer fruktose-1, 6-difosfat, og det er rasjonelt å stoppe fosforyleringen og dermed bruken av ATP så tidlig som mulig. Skjer det derimot en gjæringsreaksjon i cellen, fortsetter fosfofruktokinasen sin jobb fordi det dannes lite ATP og cellen trenger mer pyruvat. I krebssyklusen er enzymet isositronsyre-dehydrogenase sentralt. Dette enzymet katalyserer flere delreaksjoner, og resultatet av dem er at isositronsyre omdannes til α-ketogluterat, og det blir avspaltet CO2, se figuren på side 280 og i margen på neste side. Isositronsyre-dehydrogenase blir stimulert av NAD+ og ADP, og hemmes av ATP og NADH. Dannelsen av ATP er sluttproduktet i den oksidative fosforyleringen. Dersom cellen har et høyt nivå av ATP, er det meningsløst å lage flere elektronbærere i form av NADH og FADH2, som igjen gir mer ATP. Når vi blokkerer produksjonen av α-ketogluterat, hemmer vi krebssyklusen betraktelig. Dersom det fortsetter, får vi økt konsentrasjon av isositronsyre og sitronsyre.