Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Разное / обмен углеоводов

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
14.07.2023
Размер:
2.1 Mб
Скачать

Большая часть углеводов, поступивших с пищей, переносится по воротной вене в виде глюкозы в печень и мышцы, где из нее синтезируется гликоген.

Схема синтеза гликогена

глюкоза

АТФ

Е1

расход энергии

АДФ

I этап

глюкозо–6–фосфат

Е2

II этап

глюкозо–1–фосфат

 

 

Е3

УТФ

АДФ

РР пирофосфат

 

 

УДФглюкоза

 

расход энергии

 

Н3РО4 Н3РО4

 

Праймер гликогена [С62О)5] n

Е4

АТФ

УДФ

гликоген [С62О)5] n+1

.

(α–1,4– гликозидные связи)

 

 

Удлинение и ветвление

 

Е5

 

молекулы гликогена

 

α–1,6– гликозидные связи

 

 

Покажите на схеме место и механизм действия перечисленных ферментов:

гексокиназы – Е1;

фосфоглюкомутазы – Е2;

гексозо–1–фосфат–уридилтрансферазы – Е3 (УДФ-глюкопирофосфорилаза);

гликогенсинтазы – Е4;

гликогенветвящего фермента – Е5.

Какие гормоны стимулируют (инсулин), а какие ингибируют (глюкагон, адреналин) синтез гликогена?

Молекула гликогена (содержит около 50000 остатков глюкозы) синтезируется наиболее быстро в печени, в наибольшем количестве в скелетных мышцах;

Биологическая роль этого процесса – депонирование глюкозы, как наиболее легко мобилизруемого депо энергии (в печени содержание гликогена может достигать 5% и в скелетных мышцах ≈1%). Общее содержание гликогена в организме человека может составить 450 г.

Гликоген мало растворим в воде и поэтому его накопление мало отражается на осматическом давлении в клетке.

11

Ветвление гликогена (≈ 10 остатков глюкозы в одной «ветке») позволяет многим молекулам энзимов прикрепляться к каждой «ветке» и осуществлять быстрее синтез (гликогенсинтетаза) или распад (фосфорилаза) гликогена

Мобилизация гликогена (гликогенолиз - фосфоролиз).

Биологический смысл каскада химических реакций гликогенолиза (фосфоролиза).

(напоминает цепную реакцию, когда 1 молекула гормона способна активировать огромное количество молекул фосфорилаз), быстро мобилизировать гликоген и повысить в крови содержание глюкозы.

Чем отличается мобилизация гликогена в печени и скеклетных мышцах?

Наличие глюкозо–6–фосфатазы (Е2) в печени стимулирут образование глюкозы и выделение ее в кровь.

Отсутствие глюкозо–6–фосфатазы (Е2) в мышцах – усиление гликолиза.

Какие гормоны активируют (глюкагон, адреналин) и ингибируют (инсулин) распад гликогена, (инсулин-глюкогоновый индекс)?

Чем отличается распад гликогена в желудочно–кишечном тракте от его распада в тканях (гидролиз–фосфоролиз)?

Регуляция активности гликогенсинтетазы и фосфорилазы осуществляется путем фосфорилирования и дефосфорилирования, при этом их активность изменяется прямо противоположным (+/-)образом (реципроктно).

Каскадный механизм реакций мобилизации гликогена

12

13

14

Гликолиз (схема)

Гликолиз — это последовательность ферментативных реакций, проходящих через стадию превращения глюкозы в пируват с образованием АТФ.

Аэробный гликолиз — при наличии в клетке кислорода.

Анаэробный гликолиз — при дефиците в клетке кислорода.

Гликогенолиз — это распад гликогена с образованием глюкозы и ее дальнейший катаболизм с образованием лактата, а при наличии кислорода СО2, Н2О и АТФ.

I э т а п

6 и 11 – реакции гликолитической оксидоредукции

?

?

?

стадия а

Субстратное

фосфорилирование

Субстратноебстадия фосфорилирование

2

15

16

Особенности I этапа катаболизма глюкозы и биологический смысл реакций стадии а и б

Объясните и покажите на схеме:

пусковые ферменты в печени (глюкокиназа) и в мышцах (гексокиназа)

их Кm и биологическое значение (см. ферменты)

образование глюкозо – 6 – фосфата как ловушки для глюкозы (выход глюкозо – 6 – фосфата из клетки через мембрану - невозможен)

ключевые (регуляторные) ферменты дихотомического пути распада (Е3, Е10)

расход АТФ: реакции 1, 3

образование АТФ:

в анаэробных условиях реакции 7, 10 (реакции субстратного фосфорилирования)

в аэробных условиях реакции 7, 10 (реакции субстратного фосфорилирования) и окисление НАДН2 (из реакции 6) в цепи биологического окисления

регуляция скорости I этапа путем изменения активности ферментов: Е2 (ФФК), Е10 (ПК)

активаторы ферментов - АМФ, АДФ

ингибиторы ферментов – АТФ, НАДН

необратимые реакции стадии (а) – 1,3 и (б) – 10 гликолиза, назовите их ферменты

сходство и различие в реакциях I этапа анаэробного и аэробного путей окисления глюкозы (варианты окисления НАДН2 образуемого в реакции 6):

в анаэробных условиях: реакции гликолитической оксидоредукции (Е6 и Е11).

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

 

 

 

 

 

 

Н3РО4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н2С

 

 

 

 

Н2С

 

 

 

 

 

О Р = О

 

О Р = О

 

Е6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН

 

 

Н С

 

ОН

Н С

 

ОН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

ОН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О ~ Р = О

Н

О

 

НАД

НАДН2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОН

2

НАД НАДН2

Е11 (ЛДГ) — фермент заключительной реакции анаэробного гликолиза

коферменты (НАД, НАДН2)

изоферменты ЛДГ (локализация в тканях, активность)

регуляция активности (ретроингибирование)

Биологическая роль анаэробного гликолиза и гликогенолиза (производство АТФ без участия О2; рассчитайте баланс энергии, используя реакции субстратного фосфорилирования).

17

в аэробных условиях: челночные механизмы транспорта протонов от НАДH2 в митохондрии в цепь биологического окисления, что приведет к синтез АТФ путем окислительного фосфорилирования:

Глицерофосфатный челночный механизм переноса и окисления цитозольного НАДН2 в митохондриальном матриксе скелетных мышцах и ткани мозга.

Цитозоль

глюкоза

гликолиз

 

митохондриальная

 

Матрикс

 

 

мембрана

 

митохондрий

Глицерол-3-фосфат

 

 

Глицерол-3-фосфат

 

 

НАД+

Цитоплазматическая

 

 

 

Митохондриальная

ФАД

НАДН2

 

 

 

 

ФАДН2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цепь

 

 

 

 

 

 

биологического

 

 

 

 

 

 

окисления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 АТФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диоксиацетонфосфат Диоксиацетонфосфат

Обратите внимание:

1. В клетках каких органов действует глицеролфосфатный челночный механизм (в клетках скелетных мышц и мозга)?

2.Если функционирует глицеролфосфатный челночный механизм, то сколько молекул АТФ может образоваться при окислении цитозольной молекулы НАДH2 (2 молекулы АТФ, почему)?

18

Малатаспартатный- челночный механизм для переноса цитозольного НАДН2 в митохондриальный матрикс

(в клетках печени, почек и сердца)

 

Внутренняя

Матрикс

Цитозоль

митохондриальная

митохондрии

 

мембрана

 

гликолиз

Малат

 

Малат

 

Цитоплазматическая малатдегидрогеназа

 

Митохондриальная малатдегидрогеназа

глюкоза

НАД+

НАД

Оксалоацетат Оксалоацетат

аспартат

COOH

 

в цитоплазме

 

COOH

|

 

|

 

НАД

НАД

C = О

 

 

H – C – H

 

 

 

 

|

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H – C – H

 

 

 

H – C – H

|

 

HАДН2

НАД

|

 

в митохондрии

COOH

 

 

COOH

 

 

 

 

НАД+

НАД

Цепь биологического окисления

3 АТФ

Обратите внимание:

-в клетках каких органов действует малат-аспартатная челночная система переноса водорода (миокард, почки)

-в какой форме оксалоацетат возвращается из митохондрии в цитозоль (аспартат)

-если функционирует малат – аспартатный челночный механизм, объясните почему 3 молекулы АТФ может образоваться при окислении НАДH.

Эффект Пастера: подавление гликолиза дыханием (переключение анаэробного пути на

аэробный в присутствии О2)

19

20