Слайд 1
Углеводы - 3
дмн, проф. А.И. Грицук
Слайд 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
Слайд 3Пути метаболизма глюкозы
Гл + инсулин
GLUT
SGLT
Гл 6Ф
ПВК
лактат
ГНГ
Гликоген
ПФП
ГАГ
Ацетил-SКоА
ЦТК
БО
СО2
Н2О
АТФ
Слайд 4Обзор ПФП
Окислительные реакции продуцируют NADPH и пентозо-фосфаты.
Неокислительные реакции продуцируют только
пентозо-фосфаты.
Слайд 8Пентозный цикл ( окислительная часть)
Слайд 9Вторая реакция
гидролиз 6-фглюконолактона глюконолактонгидролазой.
глюконолактоназа
6-фосфоглюконолактон ?
СООН
│
Н–С–ОН СН2ОН
│ СО2 │
Н–С–ОН С=О
│ │
Н–С–ОН 6-фосфоглюконатдегидрогеназа Н–С–ОН
│ (декарбоксилирующая) │
Н–С–ОН Н–С–ОН
│ │
СН2ОРО3Н2 СН2ОРО3Н2
6-фосфоглюконат Рибулозо-5-фосфат
Слайд 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.
Слайд 12
В неокислительной части рибулозо-5ф превращается в различные моносахариды
с С3, 4, 5, 6, 7 и 8-ю;
конечными продуктами
являются фр-6-ф и 3-ФГА.
Слайд 13Транскетолаза (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.
Слайд 14ТРАНСКЕТОЛАЗА (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
Слайд 15Затем 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.
Слайд 16
Однако реакция может идти и по другому пути. В
этом случае в трансальдолазной реакции образуется октулозо-1,8-дифосфат.
Слайд 18Обзор ПФП
Рибозо-5Ф предшественник б/с нуклеотидов
Превращение Кси-5Ф рибозо-5Ф во Ф-6Ф и
3ФГА зависит от потребности клетки в нуклеотидах
ПФП активен в быстроделящихся
клетках (Эмбр, регенерирующие, опухолевые)
Слайд 19Итоговое уравнение ПФП
6 Г-6Ф + 12NADP+
5 Г-6Ф + 12NADPH + 6 CO2
Слайд 20 Биологическая роль ПЦ
ПЦ протекает в цитоплазме и
NADРH2 не может проникать и окисляться в Мх, поэтому он
не имеет энергетического значения и выполняет только пластическую роль.
В процессе ПЦ образуется 50% всего NADРH2, который обслуживает все биосинтетические процессы:
Слайд 21NADPH+H+
Микросомальное окисление
Б/с ЖК
Б/с ХС и стероидов (гормоны, вит D)
Б/с аминокислот,
гормонов, биогенных аминов
реакции фагоцитоза
АОЗ → регенерация GSH
Восстановление metHb
(Fe3+→ Fe2+)
Слайд 22Пентозы (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).
СО2 используется в реакциях
биосинтеза ЖК, ГНГ и др.
создания щелочного резерва крови и регуляции КОС:
Н2О +СО2 Н2СО3 Н+ + НСО3-
Н+ регулирует содержание Na+, K+, Ca++.
НСО3- регулирует содержание Cl-
ПЦ принимает участие в электрогенезе в нейронах (гиперполяризация -торможение).
Слайд 23Регуляция ПЦ
Г6ф- ДГ имеет высокую Км 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
Слайд 24Биосинтез 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)
Слайд 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
Слайд 26Глюконеогенез – 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
Слайд 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 карбоксилаза
ФЕПКК 2
NADH
NAD+
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
Слайд 30Все 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
Слайд 312 -я реакция ПВК---? ЩУК локализуется в митохондриях. Пируваткарбоксилаза- аллостерический,
митохондриальный фермент,активируется ацетил-КоА
Слайд 32Мембрана митохондрий непроницаема для образовавшейся ЩУК, поэтому она восстанавливается в
малат, для которого мембрана проницаема. Это связано с тем, что
в митохондрии отношение NADH2/NAD относительно велико, поэтому ЩУК легко переходит в малат.
В цитоплазме отношение NADH2/NAD ↓, поэтому малат легко окисляется снова в ЩУК.
Слайд 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.
Слайд 34
ГНГ
ингибируется АДФ, АМФ, Са++. NAD+, Рн,
активируется АТФ, цитратом, ЖК, ацетил-КоА, глицерином, О2, NADH и контринсулярными
гормонами (ГК, Т3, Т4 и др.)
Главная роль ГНГ- поддержание уровня глюкозы в крови при:
длительных промежутках между приемами пищи
экстремальных ситуациях
сахарном диабете и др.
Слайд 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)
Слайд 37Регуляция уровня глюкозы в крови
Нормальный уровень глюкозы в крови (нормогликемия)
составляет 3.5-6.1 ммоль/л.
Гипогликемия - снижение уровня Гл в крови. Различают
физиологическую и патологическую гипогликемию.
Гипергликемия - увеличение уровня Гл в крови
Слайд 38
Причины физиологической гипогликемии:
Физическая и др. нагрузка (увеличение расхода Гл)
Беременность и
лактация
Умеренное голодание
Сочетание этих причин
Слайд 39Причины патологической гипогликемии:
Нарушение депонирования Гл в печени
Нарушение мобилизации гликогена( при
циррозе)
Нарушение всасывания углеводов в ЖКТ
Гиперинсулинизм
Дефицит контринсулярных гормонов- КС, глюкагона,
Т3 и Т4 и др.
Алкогольная интоксикация (этанол блокирует ГНГ)
Слайд 40 возникает по двум причинам:
опухоли ß-клеток островков Лангерганса
передозировки инсулина больным
диабетом
Гиперинсулинизм
Слайд 41 Причины гипергликемии:
Переедание углеводов
Эмоциональная (нервно-псих. напряжение, стресс (↑↑) уровень адреналина)
Избыток
контринсулярных гормонов, которые препятствуют утилизации Гл мышечной тканью и одновременно
стимулируют ГНГ ( гипертиреоз)
Гипоинсулинизм:
абсолютный, связанный с патологией pancreas
относительный (когда ИНС есть в крови, но его уровень, не соответствует уровню сахара).
Слайд 42
5. Стрессовые воздействия
6. Беременность
7. Травмы мозга и др.
Слайд 43Регуляция 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.
Слайд 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
Слайд 45*
Koval A. (C), 2007
Срочный механизм
ЦНС
Мозг слой
надпочечн
Адреналин
Стресс
Инсулин
глюкоза↑
глюкоза↓
глюкагон
мышца
гликоген
Слайд 46
гипаламус
гипофиз
СТГ
ТТГ
АКТГ
липолиз
Т3,Т4
протеолиз
Кортизол
Слайд 47*
Koval A. (C), 2007
Постоянный механизм
ЦНС
Мышца
эндокринные
железы
ТТГ, T3, T4, СТГ,
АКТГ,
Кортизол
Адреналин
Стресс
Глюкоза↑
Жир
Глицеролl
ЖК ↑
Инсулин
ГНГ
Белки
АК
Слайд 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.
Слайд 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 16-18 часов, подключается постоянный механизм, в основе которого лежит ГНГ.
Слайд 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.
Слайд 51 Эти гормоны в свою очередь стимулируют выброс Т3,
Т4, кортизола и кортизона.
Эти же гормоны, в частности
Т3, Т4, 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.
Слайд 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.
Слайд 53 В условиях длительного воздействия отрицательных факторов на организм(
постоянный стресс) может возникнуть дефицит ИНС, что и является одной
из причин сахарного диабета-СД.