МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ - 1 На протяжении стол е т ий пекар и и пивовар ы и спользуют превр ащение глюкоз ы к э танолу и CO 2 в процес се гл и кол и з а в др о ж жах

Гл и кол и з на иболее ранее открытый и на иболее важ ный процес с метабол и зм а углевод о в Гл и кол и з – метабол и ч еск ий путь, в ко тором глюкоза превр ащается в п и руват с о б р азованием не большого к о л ичества э нерг ии в форм е АТФ и НАДН. Гл и кол и з – ана э робн ы й процес с. Гликолиз осуществляется и в ана э робн ы х и в а э робн ы х орган и змах. В гликолизе одна молекула глюкоз ы превр ащается в дв е молекул ы п и руват а. Гликолиз осуществляется в цитозол е.

10 реакц и й гл и кол и з а 1. Гексок и наза Переносит фосфорну ю груп п у от АТФ к глюкоз е с образованием глюкозо-6-фосфат а Ч е т ы р е к и наз ы д ействуют в гл и кол и з е : 1,3,7 и 10 Вс е ч е т ы р е к и наз ы требуют Mg 2+ и по хожи за механизмом действия

Превр ащает глюкозо-6-фосфат в фруктозо-6-фосфат 2. Глюкозо-6-фосфат и зомераза

Катал и з ирует перенесен ие фосфор ной груп пы от АТФ к фруктозо-6-фосфату с образованием фруктозо-1,6- дифосфат а 3. Фосфофрукток и наза-1 (ФФК-1)

4. Альдолаза Р асщепляет гексозу фруктозо-1,6-дифосфат к дв ум тр и оз ам : гл и церальдег и д-3-фосфату и диг и дроксиацетонфосфату

Превр ащает ДГАФ в ГАФ Реакця обратимая. Р а внов есие, 96% ДГАФ и 4 % ГАФ. 5. Тр и озофосфат и зомераза

Превр ащение ГАФ в 1,3-дифосфогл и церат Молекула НАД + в осстанавливается до НАДН 6. Гл и церальдег и д 3-фосфат дег и дрогеназа

Переносит фосфатну ю гру п пу от 1,3- дифосфогл и церат а к АДФ с образованием ATФ и 3- фосфогл и церат а - субстратн ое фосфорил ирование 7. Фофогл и цератк и наза

8. Фосфогл и цератмутаза Катал и з ирует перенесен ие фосфатно й груп пы от одн ой части молекул ы к другой

9. Э нолаза 2-Фосфогл и церат превращается в фосфо э нолп и руват Фосфо э нолп и руват имеет в ы сокий фосфорил- трансферн ы й потенц и ал

10. П и руватк и наза Катал и з ирует реакц и ю субстратного фосфорил ирования Не обратимая реакц и я Регуляторна я реакц и я

Общая реакц и я гл и кол и з а Дв е молекул ы АТФ в ы р а б атываются Дв е молекул ы НАД в осстанавливаются с образованием НАДН Глюкоза+ 2 AДФ + 2 НАД P и 2 П и руват + 2 ATФ + 2 НАДН + 2 H H 2 O Во время превр ащения глюкоз ы в п и руват:

Использова ние п и руват а

Метабол и зм п и руват а до э танол а Э танол образуется из п и руват а в др ожжах и некоторых м и кроорган и змах в ана э робн ы х у словиях. Дв е реакц ии : 1. Декарбоксил ирование п и руват а в ацетальдег и д. Фермент - п и руватдекарбоксилаза. Кофермент – т и ам и н п и рофосфат (B 1 ) 2. В осстановление ацетальдег и д а в э танол. Фермент – алкогольдег и дрогеназа Кофермент – НАДН.

Лактат образуе тся и з п и руват а в ана э робн ы х у словиях. Превр ащение глюкоз ы в лактат наз ы ва е тся молочнокисл ы м бро жжением. Фермент - лактатдег и дрогеназа. Кофермент – НАДН. Метабол и зм п и руват а в лактат

Глюкозо-1-фосфат превр ащается в глюкозо-6- фосфат фосфоглюкомутазо й.

Непереносим о сть лактоз ы (г и полактаз и я) обусловлена деф и цитом лактаз ы, которая р асщепляет лактозу до глюкоз ы и галактоз ы. М и кроорган и зм ы в то лстом кишечник е фермент ируют неперетравлен н у ю лактозу в молочн ую кислот у генер ир у я метан (CH 4 ) и вод ород (H 2 ) – киш ечные р асстройства, метеоризм. Молочна я кислота – осмотич ески активн ое вещество и за держивает воду в кишечник е, привод ит к д и аре е. Газ и д и арея ухудшают абсорбц и ю других веществ (жир о в и б е лк о в). Л ечение : - избегать продукт ов, которые содержат лактозу; - фермент лактаза перорально. Непереносим о сть молока

Галактозем и я Нарушение метабол и зм а галактоз ы - галактозем и я. Клас с ич еская галактозем и я - это врож денный деф и цит галактозо-1-фосфатуридилтрансфераз ы. Симптом ы : - рвота, д и арея п о сл е приема молока, - увеличение печ ени, ж елтуха, ци р роз, - катаракта, - летарг и я и умственная отсталость, - п овышение галактоз ы в кров и, - появ ление г алактоз ы в моче. Л ечение : у далит ь галактозу и лактозу и з рациона.

Эф фект Пастера Б о льше АТФ образуется в а э робн ы х у словиях, чем в ана э робн ы х, потому в а э робн ы х у словиях мен ьш е глюкоз ы используется. В ана э робн ы х у словиях превр ащение глюкоз ы в п и руват на много быстрее, чем в а э робн ы х Эф фект Пастера – гл и кол и з в присут ствии кис лорода протекает медленнее.

Глюкоза Превращение глюкоз ы в кл е т ке Глюкозо-6- фосфат Пируват Гликоген рибоза, НАДФН Пентозофосфат- ный путь Синтез гликогена Деградация гликогена Гликолиз Глюконеогенез

Вс е кл етки за висят от глюкоз ы. Моз г особ енно чув ствительный к снижению уровня глюкоз ы (д невная потреб ность глюкоз ы для моз га 120 г). Э ритроцит ы и спользуют т о льк о глюкозу к ак топливо 160 г глюкоз ы необхо димо в день для вс е го орган и зм а. При длительном голодан ии орган и зм должен синтези ровать глюкозу из неуглеводн ы х пред шественников

Печ ень и почки – основн ые орган ы синтез а глюкоз ы Основн ые п р ед шествен ники: лактат, п и руват, гл и церол и некоторые ам и нокислот ы При голодан ии глюконеогенез поста вляет почти всю глюкозу для орган и зм а Глюконеогенез – ун и версальн ы й путь. Глюконеогенез – синтез глюкоз ы и з неуглеводн ы х компонент о в

Глюконеогенез не является обратимым гл и кол и зом В гл и кол и з е глюкоза превр ащается в п и руват; в глюконеогенез е п и руват превращается в глюкозу. Но, глюконеогенез не не является обратимым гликолизом. Есть три нео братимые реакц ии в гл и кол и з е - гексок и назна я, фосфофрукток и назна я, и п и руватк и назна я.

Сравнение гл и кол и з а и глюконеогенез а

I: П и руват Фосфо э нолп и руват Фермент п и руваткарбоксилаза – присут ствует т о льк о в м и тохондр и ях. П и руват транспорт ируется в м и тохондр ии и з цитоплазм ы. Пер вый шаг в глюконеогенез е - карбоксил ирование п и руват а в оксалоацетат.

Проходит в цитозол е. Одна молекула АТФ и одна молекула ГТФ используются для п о дняти я п и руват а до фосфоэнолп и рувата. Фосфо э нолп и руваткарбоксик и назна я реакц и я

Фермент фруктозо-1,6-дифосфатаза II: Фруктозо-1,6-дифосфат фруктозо- 6-фосфат

III: Глюкозо-6-фосфат глюкоза Глюкозо-6-фосфат, не може т дифунд ировать и з кл е т ки. Образование свободной глюкоз ы регул ируется дв у м я путя ми: фермент, который прев ращает глюкозо-6-фосфат в глюкоз у является регуляторн ы м;

Последняя реакц и я не проходит в цитозол е. Г-6-Ф транспорт ируется в э ндоплазматич ескую с е т ь, г де г и дрол и з ируется глюкозо-6-фосфатазо й, которая с вязана с мембрано й Э С. Глюкозо-6-фосфатазна реакція

Скоро сть гл и кол и з а определяется кoнцентрац ией глюкоз ы. Скорость глюконеогенез а определяется кoнцентрацией пред шественников глюкоз ы. Регуляц и я глюконеогенез а Глюконеогенез и гл и кол и з регул ируются реципрокно: в кл е т ке если один путь неактивн ы й, второй актив ируется.

Гормоны вли яют на э кспре с с и ю ген о в изменяя скорос ть транскрипц ии. Инсул и н стимул ирует э кспрес сию фосфофрукток и нз ы и п и руватк и наз ы. Глюкагон и нг и б ирует э кспрес сию этих фермент о в и стимул ирует продукц и ю фосфо э нолп и руваткарбоксик и наз ы и фруктозо-1,6-дифосфатаз ы. Регуляц и я глюконеогенез а гормонами

Основн ые пред шественники : (1) Лактат (2) Б о льш инство ам и нокислот (особ енно алан и н), (3) Гл и церол (при р асщеплении жир о в) Пред шественники глюконеогенез а

Цикл Кор и Печ еночная лактатдег и дрогеназа превр ащает лактат в п и руват (субстрат для глюконеогенез а ) Глюкоза, образованная в печ ени, транспорт ируется к перифер ическим ткан ям с кров ь ю

Глюконеогенез из гл и церол а

(1) Синтез НАДФН (для б и осинтез а жирн ы х кислот и стеро и д о в) (2) Синтез рибозо-5-фосфат а (для б и осинтез а ДНК и РНК и н ек оторы х кофактор о в) (3) Обеспечивает метабол и зм не обычных сахаров (4, 5 и 7 карбонов ). Роль пентозофосфатного пути В пентозофосфатном цикле АТФ не синтез ируется.

Локал и зац и я пентозофосфатного цикла Печ е н ь, молочн ые и над почечные железы, жирова я ткан ь Э ритроцити (НАДФН поддерживает в осстановленное железо ) НЕ проходит в скелетн ы х м ышцах. Вс е фермент ы находятся в цитозол е.

Дв е фаз ы : 1) Оксидативная фаза, 2) Неоксидативна я фаза (транскетолазна я / трансальдолазна я система)

глюкозо-6-фосфат в 6- фосфоглюконолактон Оксидативна я фаза

6-фосфоглюконолактон в 6- фосфоглюконат

6-фосфоглюконат в рибулозо-5-фосфат

Превр ащение рибулозо-5-фосфат а Ribose 5-phosphate isomerase

Транскетолаза и трансальдолаза и м ею т широку ю субстратну ю специф и чн о сть О ни катал и з ируют обм е н дв у х- и тр е хуглев одны х фрагмент о в м е ж ду сахарами Для обо и х фермент о в один субстрат является альдозо й, другой - кетозо й Вза и мопревр ащения катал и з ируется транскетолазо й и трансальдолазо й Неоксидативна я фаза

Реакц и я, которая катал и з ируется транскетолазо й

Реакц и я, которая катал и з ируется трансальдолазо й

Реакц и я, которая катал и з ируется транскетолазо й

Деф и цит глюкозо-6-фосфат дег и дрогеназ ы – э нзимопат и я, которая поражает сотн и м и л лионо в людей. 10 % людей сред и земноморского рег и он а и м е ют этот генетич еский дефект. Э ритроцит ы со с нижен ы м у р о внем в осстановленного глутат и он а б о л ее чув ствительны к гемол и зу и легко р азрушаются, особ енно при и нтоксикац и ях л е карст ва ми (напри мер, антималяр и йн ы ми препаратами). В тяж елых случаях мас с ивна я деструкц и я э ритроцит о в може т привести к смерт и. Э ритроцит ы, которые содержат т е льц а Хейнца.

Сахарный диабет DIABETES MELITUS БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЯ

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ состояние хронической гипергликемии, которое обусловленное нарушением регуляции обмена углеводов, которое возникает вследствие абсолютной или относительной недостаточности инсулина и проявляется глюкозурией, полиурией, полидипсией,нарушением липидного, белкового и минерального обмена и развитием острых и хронических осложнений.

Сахарный диабет разделяют на 2 типа: І тип – инсулинозависимый (20 %); ІІ тип – инсулиннезависимый (80 %)

Инсулинозависимый – абсолютный дефицит инсулина в организме, проявляется в детском возрасте, склонность к кетоацидозу, лечится инсулином Инсулинонезависимый – возникает у взрослых, обусловлен относительной недостаточностью инсулина, не осложняется кетоацидозом, не требует инсулинотерапии

Причины диабета І типа: 1) генетически детерминированный 2) аутоимунное поражение в детском возрасте - клеток поджелудочной Причины диабета ІІ типа: 1) инсулин вирабатывается, но в плазме связывается с белками, которые блокируют его действие; 2) гиперактивация инсулиназы; 3) деффект рецепторного аппарата для инсулина; 4) дефект пострецепторной системы (аденилатциклазной)

Углеводный обмен при сахарном диабете Угнетение гексокиназы (гепато-, мио- и адипоциты) усиление глтикогенолиза активация глюконеогенеза нарушение роботы цикла Кребса

Липидный обмен при диабете: Снижение утилизации глюкозы снижение липогенеза Мобилизация жира из депо Липемия Усиление кетогенеза и холестериногенеза Кетонемия и холестеринемия Кетонурия

Белковый обмен при диабете Снижение утилизации глюкозы Повышенный распад белка Аминоацидемия, усиленное потребление глюкогенных аминокислот Усиление глюконеогенеза

БИОХИМЕЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА: ГИПЕРГЛИКЕМИЯ ГЛЮКОЗУРИЯ ( БОЛЬШЕ 10 ММОЛЬ/Л) КЕТОНЕМИЯ, КЕТОНУРИЯ, АТЕРОСКЛЕРОЗ КЕТОАЦИДОЗ ГИПЕРАМИНОАЦИДЕМИЯ И АМИНОАЦИДУРИЯ ПОЛИУРИЯ ПОЛИДИПСИЯ ПОЛИФАГИЯ ДЕГИДРАТАЦИЯ

ПРИЧИНЫ ГИПЕРИНСУЛИНЕМИИ Опухоли поджелудочной железы Инсулинонезависимая форма диабета Панкреатиты и ожирение Болезнь Кушинга Тиреотоксикоз и акромегалия Язва 12-перстной кишки

Острые осложнения сахарного диабета ДИАБЕТИЧЕСКИЙ КЕТОАЦИДОЗ ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ КОНТРИНСУЛЯРНЫХ ГОРМОНОВ СТИМУЛЯЦИЯ ПРОЦЕССОВ ГЛИКОГЕНОЛИЗА, ЛИПОЛИЗА И ПРОТЕОЛИЗА ДЕГИДРАТАЦИЯ ТКАНЕЙ ГИПОВОЛЕМИЯ ОЛИГО- И АНУРИЯ ГИПОКСИЯ ТКАНЕЙ И НАГРОМОЖДЕНИЕ ЛАКТАТА МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ АЦИДОЗ