Углеводы - 3. Содержание: 1.Пути обмена Гл-6-ф 2. Пентозный цикл ( ПФП) 3. Глюконеогенез ( ГНГ ) 4.Биосинтез глюкозаминогликанов ( ГАГ ) 5. Механизмы. - презентация

1 Углеводы - 3

2 Содержание: 1.Пути обмена Гл-6-ф 2. Пентозный цикл ( ПФП) 3. Глюконеогенез ( ГНГ ) 4.Биосинтез глюкозаминогликанов ( ГАГ ) 5. Механизмы регуляции уровня глюкозы в крови

3 Пути метаболизма глюкозы Гл + инсулин GLUT SGLT Гл 6Ф ПВКлактат ГНГ Гликоген ПФП ГАГ Ацетил-SКоА ЦТК БО СО 2 Н2ОН2О АТФ

4 Обзор ПФП Окислительные реакции продуцируют NADPH и пентозо- фосфаты. Неокислительные реакции продуцируют только пентозо- фосфаты.

5 Окислительная стадия

6

7

8 Пентозный цикл ( окислительная часть)

9 Вторая реакция гидролиз 6-фглюконолактона глюконолактонгидролазой. глюконолактоназа 6-фосфоглюконолактон 6-фосфоглюконат + Н 2 О

10 СООН НАДФ + НАДФ НН + Н–С–ОН СН 2 ОН СО 2 Н–С–ОН С=О Н–С–ОН 6-фосфоглюконатдегидрогеназа Н–С–ОН (декарбоксилирующая) Н–С–ОН Н–С–ОН СН 2 ОРО 3 Н 2 СН 2 ОРО 3 Н 2 6-фосфоглюконат Рибулозо-5-фосфат

11 Неокислительная часть. В отличие от первой, окислительной, все реакции этой части ПФП обратимы. Рибулозо-5-ф может изомеризоваться (фермент – кетоизомераза) в рибозу- 5-ф и эпимеризоваться (фермент – эпимераза) в ксилулозо-5-ф. Далее следуют 2 реакции: транскетолазная и трансальдолазная.

12 В неокислительной части рибулозо-5ф превращается в различные моносахариды с С 3, 4, 5, 6, 7 и 8-ю; конечными продуктами являются фр-6- ф и 3-ФГА.

13 Транскетолаза (кофермент – ТПФ) отщепляет 2С-фрагмент и переносит его на другие сахара (см. схему). В реакции переносится 2С-фрагмент от ксилулозо-5- ф на рибозо-5-ф. Трансальдолаза способна переносить 3С- фрагменты.

14 ТРАНСКЕТОЛАЗА (КОФЕРМЕНТ – ТПФ) - ОТЩЕПЛЯЕТ 2С-ФРАГМЕНТ И ПЕРЕНОСИТ ЕГО НА ДРУГИЕ САХАРА - В ДАННОЙ РЕАКЦИИ ПЕРЕНОСИТСЯ 2С-ФРАГМЕНТ ОТ КСИЛУЛОЗО-5-Ф НА РИБОЗО-5-Ф. Рибозо-5-ф Ксилулозо-5-ф Транскетолаза (ТПФ) Седогептулозо-7-ф 3-ФГА

15 Затем два образовавшиеся соединения реагируют друг с другом в трансальдолазной реакции; при этом в результате переноса 3С-фрагмента от седогептулозо-7-фосфата на 3-ФГА (3- фосфоглицериновый альдегид) образуются эритрозо-4-фосфат и фруктозо-6-фосфат.

16 Однако реакция может идти и по другому пути. В этом случае в трансальдолазной реакции образуется октулозо-1,8-дифосфат.

17

18 Обзор ПФП 1.Рибозо-5Ф предшественник б/с нуклеотидов 2.Превращение Кси- 5Ф рибозо-5Ф во Ф-6Ф и 3ФГА зависит от потребности клетки в нуклеотидах 3.ПФП активен в быстроделящихся клетках (Эмбр, регенерирующие, опухолевые)

19 Итоговое уравнение ПФП 6 Г-6Ф + 12NADP + 5 Г-6Ф + 12NADPH + 6 CO 2

20 Биологическая роль ПЦ ПЦ протекает в цитоплазме и NADРH 2 не может проникать и окисляться в Мх, поэтому он не имеет энергетического значения и выполняет только пластическую роль. В процессе ПЦ образуется 50% всего NADРH 2, который обслуживает все биосинтетические процессы:

21 NADPH+H + 1.Микросомальное окисление 2.Б/с ЖК 3.Б/с ХС и стероидов ( гормоны, вит D ) 4.Б/с аминокислот, гормонов, биогенных аминов 5.реакции фагоцитоза 6.АОЗ регенерация GSH 7.Восстановление metHb (Fe 3+ Fe 2+ )

22 Пентозы (рибоза, дезоксирибоза, ксилоза и др.) ПЦ поставляет пентозы для синтеза: Моно- (FMN, АМФ, АДФ, АТФ и аналогов) Ди (NAD, NADP, FAD) и полинуклеотидов (ДНК и РНК) синтез ГАГ ( гликозаминогликанов). СО 2 используется в реакциях биосинтеза ЖК, ГНГ и др. создания щелочного резерва крови и регуляции КОС: Н 2 О +СО 2 Н 2 СО 3 Н + + НСО 3 - Н + регулирует содержание Na +, K +, Ca ++. НСО 3 - регулирует содержание Cl - ПЦ принимает участие в электрогенезе в нейронах (гиперполяризация -торможение).

23 Регуляция ПЦ Г6ф- ДГ имеет высокую К м для Г6-ф, поэтому активность ПЦ зависит от [Г6-ф]. Чем она, тем активнее ПЦ. При [АТФ] блок гликолиза Г6-ф активация ПЦ Активирует [АТФ], инсулин

24 Биосинтез ГАГ Синтез ГАГ протекает во всех тканях, в том числе и в хрящевой. ГАГ состоят из 2 углеводных остатков (димеров): - Уроновая (идуроновая) кислота, - N-ацетилглюкозамин ( N-ацетилгалактозамин )

25 Г6-ф Фруктозо-6-ф Гл-1-ф УДФ- галактоза УДФ-глюкоза Фруктозамин 6-ф ГЛН ГЛУ Фруктозамин-1-ф N-Ац фруктозамин-1-ф УДФ-N-Ац галактозамин УДФ-N- глюкозамин УДФ-идуроновая УДФ-глюкуроновая УДФ-ксилоза ПУЛ ( pool) ФАФС-фосфоаденозинфосфосульфат 2NAD + 2NADH Глюкозамин 6-ф N-Ац маннозамин CMP N-Ац нейраминовая кислота

26 Глюконеогенез – ГНГ образование глюкозы из неуглеводных компонентов (глицерина, АК, лактата, ПВКа и др. кислот) ГНГ снабжает глюкозой прежде всего, мозг и эритроциты. ГНГ протекает в высокоэнергизированных тканях, с большой Мх активностью ГНГ это синтетический процесс, требующий большое количество энергии: для синтеза 1 молекулы глюкозы нужно 6 молекул АТФ ГНГ протекает в цитоплазме

27

28 ГНГ – альтернатива гликолизу общие обратимые реакции гликолиза (в обратном направлении) и ГНГ : гексокиназа ФФК Гликолиз: Гл Гл-6ф фр-6ф ф-1,6 4 Г6ф-аза 3 Ф1.6ф-аза NAD + ПВК киназа 3ФГА 3ФГК ФЕП ПВК лактат ОА NADH АДФ АТФ 1 ПВК карбоксилазаФЕПКК 2 NADH NAD +

29 ПВКкарбоксилаза ФЕП-КК ГНГ: ПВК ЩУК ФЕП ДАФ 2ФГК 3ФГК 1,3 ДФГК 3ФГА Ф1,6-аза Г6Ф-аза ф1,6 диф фр-6ф Гл-6ф Гл

30 Все реакции гликолиза, кроме гексокиназной, фосфофруктокиназной и пируваткиназной обратимы, поэтому в ГНГ они идут в обратном направлении, с теми же ферментами, что и в гликолизе. Эти три киназные необратимые реакции гликолиза, в ГНГ они «обращаются» другими ферментами, отличными от тех, которые катализируют их в гликолизе. Это специфические реакции

31 2 -я реакция ПВК--- ЩУК локализуется в митохондриях. Пируваткарбоксилаза- аллостерический, митохондриальный фермент,активируется ацетил-КоА

32 Мембрана митохондрий непроницаема для образовавшейся ЩУК, поэтому она восстанавливается в малат, для которого мембрана проницаема. Это связано с тем, что в митохондрии отношение NADH 2 /NAD относительно велико, поэтому ЩУК легко переходит в малат. В цитоплазме отношение NADH2/NAD, поэтому малат легко окисляется снова в ЩУК.

33 Регуляция ГНГ и гликолиза осуществляется теми же факторами, но с обратным знаком. факторы, активирующие гликолиз ( АМФ, АДФ, глюкоза ), ингибируют ГНГ и наоборот Факторы ингибирующие гликолиз ( АТФ, ЖК, цитрат ) активируют ГНГ.

34 ГНГ ингибируется АДФ, АМФ, Са ++. NAD +, Р н, активируется АТФ, цитратом, ЖК, ацетил-КоА, глицерином, О 2, NADH и контринсулярными гормонами (ГК, Т 3, Т 4 и др.) Главная роль ГНГ- поддержание уровня глюкозы в крови при: длительных промежутках между приемами пищи экстремальных ситуациях сахарном диабете и др.

35 Межорганные метаболические циклы При интенсивной физической работе в мышцах в результате гликолиза образуется много ПВК, которая: превращается в лактат, поступающий с кровотоком в печень, где в реакциях ГНГ регенерирует в глюкозу (цикл Кори) превращается в аланин, поступающий с кровотоком в печень, где в реакциях ГНГ регенерирует в глюкозу (цикл Фелига)

36

37 Регуляция уровня глюкозы в крови Нормальный уровень глюкозы в крови (нормогликемия) составляет ммоль/л. Гипогликемия - снижение уровня Гл в крови. Различают физиологическую и патологическую гипогликемию. Гипергликемия - увеличение уровня Гл в крови

38 Причины физиологической гипогликемии: 1.Физическая и др. нагрузка (увеличение расхода Гл) 2.Беременность и лактация 3.Умеренное голодание 4.Сочетание этих причин

39 Причины патологической гипогликемии: 1.Нарушение депонирования Гл в печени 2.Нарушение мобилизации гликогена( при циррозе) 3.Нарушение всасывания углеводов в ЖКТ 4.Гиперинсулинизм 5.Дефицит контринсулярных гормонов- КС, глюкагона, Т3 и Т4 и др. 6.Алкогольная интоксикация (этанол блокирует ГНГ)

40 возникает по двум причинам: опухоли ß-клеток островков Лангерганса передозировки инсулина больным диабетом Гиперинсулинизм

41 Причины гипергликемии: 1.Переедание углеводов 2.Эмоциональная (нервно-псих. напряжение, стресс () уровень адреналина) 3.Избыток контринсулярных гормонов, которые препятствуют утилизации Гл мышечной тканью и одновременно стимулируют ГНГ ( гипертиреоз) 4.Гипоинсулинизм: абсолютный, связанный с патологией pancreas относительный (когда ИНС есть в крови, но его уровень, не соответствует уровню сахара).

42 5. Стрессовые воздействия 6. Беременность 7. Травмы мозга и др.

43 Регуляция уровня глюкозы в крови Уровень ГЛ в крови является одним из гомеостатических параметров. Регуляция ГЛ в крови –сложный комплекс механизмов, обеспечивающих постоянство энергетического гомеостаза для жизненно важных органов: мозга, сетчатки, мозгового слоя почек и эритроцитов.

44 Существуют 2 механизма регуляции: 1.Срочный (через СНС) 2.Постоянный (гормональным путем) Срочный механизм срабатывает при действии на организм любых экстремальных факторов (например при стрессе, травме и др., реализуется на начальных стадиях заболеваний

45 Koval A. (C), Срочный механизм ЦНС Мозг слой надпочечн Адреналин Стресс Инсулин Pancreas глюкоза глюкагон мышца гликоген

46 гипаламус гипофиз СТГ ТТГ АКТГ липолиз Т 3,Т 4 протеолиз Кортизол

47 Koval A. (C), Постоянный механизм ЦНС Мышца эндокринные железы ТТГ, T 3, T 4, СТГ, АКТГ, Кортизол Адреналин Стресс Глюкоза Жир Глицеролl ЖК Инсулин ГНГ Белки АК

48 Он осуществляется по классической схеме:- жертва-хищник. -через зрительный анализатор воспринимается информация об опасности. Возбуждение из одного очага в коре распространяется по всем зонам коры. Далее возбуждение передается на гипоталамус, где находится центр симптической НС. По спиному мозгу импульсы поступают в синаптический ствол, и далее по постганглионарным волокнам к коре надпочечников. При этом происходит выброс адреналина, который запускает аденилитциклазный механизм мобилизации гликогена.

49 Мобилизция может осуществляться через инозитол-3-фосфатный механизм ( посредством ионов Са ++ ). Срочный механизм поддерживает стабильную гликемию на протяжении 24 часов.В дальнейшем запас гликогена истощается, и уже спустя часов, подключается постоянный механизм, в основе которого лежит ГНГ.

50 После истощения гликогена, возбужденная кора продолжает посылать импульсы в гипоталамус. Гипоталамус –это гибрид нерной и эндокринной систем, который преобразут, полученный им сигнал, в секрецию либеринов. Последние с током крови заносятся в преднюю долю гипофиза, которая в свою очередь синтезирует в кровоток- СТГ, АКТГ, ТТГ.

51 Эти гормоны в свою очередь стимулируют выброс Т 3, Т 4, кортизола и кортизона. Эти же гормоны, в частности Т 3, Т 4, активируют липолиз( распад жиров до глицерина и жирных кислот-ЖК). Тиреотропный гормон и кортизол активируют протеолиз, в результате чего образуются свободные аминокислоты, которые как и продукты липолиза используются в ГНГ и ЦТК.

52 Причем для протеолиза расходуются прежде всего дефектные белки, что имеет исключительное значение- гормоны блокируют воспалительные процессы. В ответ на повышение уровня Гл в крови, происходит выброс ИНС.Однако, вследствие того, что ЖК и выделяемыегормоны выключают гликолиз в мышечной ткани, потребление ГЛ мышцами не происходит. Вся Гл сохраняется для мозга и эритроцитов.

53 В условиях длительного воздействия отрицательных факторов на организм( постоянный стресс) может возникнуть дефицит ИНС, что и является одной из причин сахарного диабета-СД.

54 гипоталамус гипофиз