Разное / обмен углеоводов

Цикл Кори (лактат пируват глюкоза)

21

Образование макроэргических соединений и баланс энергии аэробного дихотомического пути окисления глюкозы

В зависимости от челночного механизма: 2 или 3 АТФ

—Энергия распада глюкозы до СО2 и Н2О, составляет 2880 кДж/моль;

—38 моль АТФ это (50 кДж × 38)=1900 кДж, что составляет 65% от всей потенциальной энергии глюкозы, остальная энергия рассеивается в виде тепла.

22

Глюконеогенез (биосинтез ≈ 80 г глюкозы/сут)

Это биосинтез глюкозы из неуглеводных компонентов (аминокислот, глицерина, лактата и др. органических молекул).

Ткани, в которых интенсивно протекают реакции биосинтеза глюкозы (печень, почки и слизистая тонкого кишечника).

Схема реакций глюконеогенеза (это обратный процесс гликолиза, за исключением 1, 3 и 10 необратимых реакций).

Е4

Е3

Глицерол Диоксиацетон

7 АДФ

Распад триглицеридов и фосфолипидов

ГДФ СО2

Фосфоенолпируват

Расскажите, используя схему, реакции глюконеогенеза, начиная с:

лактата (ЛДГ) → пируват → ...

аланина (ГПТ) → пируват → ...

аспартата (ГОТ) → оксалоацетат → ...

других аминокислот (дезаминирование)→ пируват и метаболиты ЦТК.

глицерина (глицеролкиназа, глицеролфосфатдегидрогеназа)→диоксиацетонфосфат

пируват → ………... глюкоза.

23

Механизмы регуляции субстратных циклов (I, II, III) гликолиза и глюконеогенеза в клетках печени.

Субстратные циклы – это реакции синтеза и распада какого-либо субстрата (например, глюкозы, гликогена и др.)

фруктозо-1,6-дифосфат

пируват

Регуляция скорости гликолиза (распад глюкозы) и глюконеогенеза (синтеза глюкозы) осуществляется действием на энзимы:

—концентрации субстратов

—аллостерической регуляции (соотношение АТФ/АДФ, НАД/НАДН+)

—ковалентной модификации (фосфорилирования/дефосфорилирования)

—индукции и репрессии ключевых энзимов (действием гормонов)

Направление реакций первого субстратного цикла (I) зависит от концентрации

субстратов, содержания и активности энзимов Е1-гексокиназы и ЕI-глюкозо-6- фосфатазы. При повышении в крови глюкозы возрастает активность Е1, увеличивается скорость гликолиза и синтез гликогена. При возрастании в

печени содержания глюкозо-6-фосфата возрастает активность ЕI и ускоряется обратная реакция, т.е. образования глюкозы.

Направление реакций второго субстратного цикла (II) зависит от активности

(Е2)-фосфофруктокиназы и (ЕII)-фруктозо-1,6-бифосфатазы. Активность этих энзимов контролируется концентрацией фруктозо-2,6-бифосфата. При

увеличении последнего активируется Е2 и тем самым ускоряется гликолиз и ингибируется ЕII, т.е. скорость глюконеогенеза. При снижении содержания фруктозо-2,6-бифосфата названные энзимы изменяют свою активность на противоположную.

Направление реакции третьего субстратного цикла (III) зависит от количества пируваткиназы – (индукции/репрессии этого энзима), а также его фосфорилирования/дефосфорилирования. В целом процесс зависит от соотношения содержания в плазме крови инсулина/глюкагона.

25

Схема гормональной регуляции углеводного обмена (преимущественно в печени)

Уровень глюкозы в крови повышается

26

Пентозофосфатный (фосфоглюконатный) путь превращения глюкозы ( прямой, апотомический - схема):

Этапы пентозофосфатного пути превращения глюкозы.

2

Е3

– 6 СО2 (=1 молекула глюкозы)

6 пентоз

27

Реакции I окислительного этапа ПФП

ГЛЮКОЗА

НАДФ НАДФН2

Н-С-ОН

НАДФ

НАДФН2

Субстраты: глюкоза, глюкозо–6–фосфат, 6–фосфоглюконолактон, 6– фосфоглюконовая кислота, рибулозо–5–фосфат, ксилулозо–5–фосфат, рибозо–5–фосфат.

Энзимы и коферменты: гексокиназа, дегидрогеназы глюкозо–6–фосфата и

6– фосфоглюконовой кислоты, пентозофосфатизомеразы, НАДФ.

Биологическое значение I этапа ПФП окисления углеводов:

Регуляции скорости ПФП: регуляторные энзимы (Е2, Е4); положительные (НАДФ) и отрицательные (НАДФН2) модуляторы.

Ткани, в которых интенсивно протекают реакции ПФП (печень, жировая ткань, лактирующая молочная железа, эритроциты).

Схема реакций II неокислительного этапа ПФП

Расскажите по схеме предыдущей стр.:

—энзимы и коферменты (Е1-эпимераза, Е2-изомераза, Е3-транскетолаза, Е4-трансальдолаза, ТПФ

–витамин В1) ПФП;

—биологическое значение II этапа ПФП - (регенерация глюкозы из пентоз);

28

IГлюкоза – источник энергии (АТФ), необходима для работы ионных насосов (особенно Na,K-АТФ-азы) и других энергозависимых процессов.

IIПри гликолизе образуется 2,3-дифосфоглицерат. Эта молекула является регулятором сродства кислорода с гемоглобином; связываясь с гемоглобином, он уменьшает сродство Нb к кислороду и тем самым облегчает освобождение кислорода в тканях; НАДН2, образуемый в ходе гликолиза необходим для регенерации гемоглобина из метгемоглобина в ходе метгемоглобинредуктазной реакции. Развитие метгемоглобинемий может быть обусловлено отравлением окислителями, низким парциальным давлением кислорода, наследственным дефектом метгемоглобинредуктазы и отравлением угарным газом (СО).

IIIРеакциями пентозо-фосфатного пути и образованием НАДФН2 поддерживается высокая концентрация восстановленного глутатиона. Это необходимо для эффективного обезвреживания в эритроцитах активных форм кислорода (супероксидного аниона и перекиси водорода).

IV При наследственной недостаточности глюкозо – 6 – фосфатдегидрогиназы наблюдается снижение концентрации НАДФН2, что сопровождается гемолизом эритроцитов и развитием гемолитической анемии.

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ.

Для выяснения причины нарушения обмена углеводов у пациента анализируют чаще всего кровь, мочу, реже – биоптаты тканей на содержание в них глюкозы, гликогена, молочной и пировиноградной кислот, инсулина, а также энзимов диастазы (амилазы), фосфорилазы, гликогенсинтетазы, лактатдегидрогеназы и некоторых других ферментов.

Глюкоза крови (плазмы, сыворотки):

Контроль содержания глюкозы в крови (3,3-5,5 ммоль/л) в абсорбтивном (синтез гликогена) и постабсорбтивном (распад гликогена и глюконеогенез) периодах.

Контроль содержания глюкозы в крови при длительном голодании (глюконеогенез).

Контроль содержания глюкозы в крови в период покоя и во время физической нагрузки (распад гликогена и глюконеогенез).

Повышение (гипергликемия) и понижение (гипогликемия) содержание глюкозы;

Причины изменения в крови содержания глюкозы (внегормональные, гормональные и наследуемые вследствие дефекта некоторых ферментов).

Гипергликемии при повышении уровня глюкозы в крови выше 10 ммоль/л возникает глюкозурия – потеря глюкозы с мочой, (почечный порог для глюкозы у здоровых лиц не превышает 10 ммоль/л)

1.внегормональные: алиментарные, эмоциональные, при шоке, травмах ЦНС, заболеваниях печени, почек и других видах патологии

2.гормональные:

2.1.при сахарном диабете как следствие абсолютной или относительной инсулиновой недостаточности и нарушения усвоения глюкозы (понижения проницаемости мембран клеток по отношению к глюкозе, снижения катаболизма глюкозы и синтеза гликогена).

2.2.при стероидном диабете (избытке глюкокортикоидов в крови вследствие их гиперпродукции при синдроме Кушинга, а также длительной терапии глюкокортикоидными гормонами) усиливается глюконеогенез.

30