Слайд 2ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Глюконеогенез. Ход процесса, биологическая роль.
2. Регуляция углеводного обмена.
Слайд 3ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ (ГНГ)
ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ - СИНТЕЗ ГЛЮКОЗЫ ИЗ НЕУГЛЕВОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
СУБСТРАТЫ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА:
пируват,
лактат,
глицерин,
аминокислоты
МЕСТО ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА:
основное - печень,
менее интенсивно - почки, слизистая кишечника
Слайд 4МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПУТИ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА
МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПУТИ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА - ЭТО МОДИФИКАЦИЯ ПУТЕЙ
ГЛИКОЛИЗА И
ЦИКЛА КРЕБСА
ПРОСТОЕ ОБРАЩЕНИЕ РЕАКЦИИ ГЛИКОЛИЗА НЕВОЗМОЖНО. ЭТОМУ ПРЕПЯТСТВУЮТ НЕОБРАТИМЫЕ РЕАКЦИИ ГЛИКОЛИЗА:
пируваткиназная (фосфоенолпируват → пируват)
фосфофруктокиназная (фр-6-ф → фр-1,6-дифосф)
гексокиназная (глюкоза → глюкозо-6-фосфат)
Слайд 5КЛЮЧЕВЫЕ ФЕРМЕНТЫ ГНГ
НЕОБРАТИМЫЕ РЕАКЦИИ ГЛИКОЛИЗА ПРЕОДОЛЕВАЮТСЯ С УЧАСТИЕМ СПЕЦИФИЧЕСКИХ (КЛЮЧЕВЫХ)
ФЕРМЕНТОВ:
1. ПИРУВАТКАРБОКСИЛАЗА
2. ФОСФОЕНОЛПИРУВАТКАРБОКСИКИНАЗА
3. ФРУКТОЗО-1,6-БИСФОСФАТАЗА
4. ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТАЗА
Слайд 6ХОД РЕАКЦИЙ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА
лактатдегидрогеназа
ПИРУВАТ ↔ ЛАКТАТ
+СО2 + АТФ + БИОТИН ↓ пируваткарбоксилаза
- СО2 + ГТФ ОКСАЛОАЦЕТАТ ↔ МАЛАТ
↓ фосфоенолпируваткарбоксикиназа
ФОСФОЕНОЛПИРУВАТ
↑↓енолаза
Слайд 7 ХОД РЕАКЦИЙ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА
(продолжение)
2-ФОСФОГЛИЦЕРАТ
↑↓ фосфоглицеромутаза
3-ФОСФОГЛИЦЕРАТ
АТФ → ↑↓ фосфоглицераткиназа
1,3-ДИФОСФОГЛИЦЕРАТ
НАДН → ↑↓ ГлД-ф-дегидрогеназа
триозофосфатизомераза
ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-Ф ↔ ДИГИДРОКСИАЦЕТОНФОСФАТ
↑↓ альдолаза
Слайд 8ХОД РЕАКЦИЙ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА
(продолжение)
ФРУКТОЗО-1,6-БИФОСФАТ
↓ фруктозо-1,6-бисфосфотаза
ФРУКТОЗО-6-ФОСФАТ
↑↓ гексозофосфатизомераза
ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТ
↓ глюкозо-6-фосфатаза
ГЛЮКОЗА → КРОВЬ
Слайд 9 ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ
СУММАРНОЕ УРАВНЕНИЕ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА:
2ПИРУВАТ+ 4АТФ + 2ГТФ
+ 2НАДН + 4Н2О →
ГЛЮКОЗА + 4АДФ + 2ГДФ
+ 6Н3РО4 + 2НАД
Слайд 10 ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ из АМИНОКИСЛОТ
В РЕЗЕЛЬТАТЕ ПЕРЕАМИНИРОВАНИЯ и ТРАНСАМИНИРОВАНИЯ АМИНОКИСЛОТЫ ПРЕВРАЩАЮТСЯ
в ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА и ЦИКЛА КРЕБСА:
В ПИРУВАТ -
триптофан, аланин, серин,
гидроксипролин, цистеин,
треонин, глицин
В ГЛУТАМАТ→α-КЕТОГЛУТАРАТ- пролин,
аргинин, глутамин, гистидин
Слайд 11ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ из АМИНОКИСЛОТ (продолжение)
В СУКЦИНИЛ КоА - изолейцин, метионин,
валин
В ФУМАРАТ - тирозин, фенилаланин
В ОКСАЛОАЦЕТАТ - аспарагин
Слайд 12ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ ИЗ ЛИПИДОВ
ГЛИЦЕРИН:
1. Глицерин + АТФ → глицерол-3-фосфат +
АДФ
глицеролкиназа
2. Глицерол-3-фосфат → дигидроксиацеитонфосфат
глицерол-3-фосфатдегидрогеназа
3. Дигидроксиацеитонфосфат ↔ ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-Ф
триозофосфатизомераза
4. ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-Ф → ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ
Слайд 13ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ ИЗ ЛИПИДОВ
(продолжение)
ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ → β-ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ
КИСЛОТ → АЦЕТИЛ-КоА →
ИНТЕРМЕДИАТЫ ЦИКЛА КРЕБСА →
ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ
Слайд 14РЕГУЛЯЦИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА
РЕГУЛЯТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ПОДДЕРЖАНИЕ ПОСТОЯННОГО УРОВНЯ ГЛЮКОЗЫ В
КРОВИ (3,3-5,5 ммоль/л):
Субстратная регуляция (молекулярный уровень регуляции),
Гормональная регуляция (системный уровень
регуляции).
Слайд 15СУБСТРАТНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ
НА СКОРОСТЬ ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИИ ВЛИЯЕТ:
А. КОЛИЧЕСТВО РЕАГЕНТА (СУБСТРАТА),
Б. КАТАЛИТИЧЕСКАЯ
АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТА,
В. АБСОЛЮТНОЕ КОЛИЧЕСТВО ФЕРМЕНТА
МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ:
1. РАВНОВЕСНЫЕ РЕАКЦИИ: S ↔ P
- Прямая и обратная реакции протекают с одинаковыми скоростями,
- Регулируются поступлением субстрата и удалением продукта реакции
Слайд 16СУБСТРАТНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ (продолжение)
↑тепло
2. НЕРАВНОВЕСНЫЕ РЕАКЦИИ: S → P
- Протекают в одном направлении,
- Регулируются по принципу “прямой” и “обратной” связи при участии аллостерических регуляторов -“МЕТАБОЛИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ”- соотношением в клетке:
- АТФ/АМФ,
- НАДН/НАД,
- АЦЕТИЛ-КоА/КоА и другие.
Слайд 17ГЛЮКОЗО-ЖИРНОКИСЛОТНЫЙ ЦИКЛ (цикл РЭНДЛА)
СУБСТРАТНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА
ГЛЮКОЗЫ В ОРГАНИЗМЕ:
ГЛЮКОЗА КРОВИ↓ → ЛИПОЛИЗ↑ → ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ↑ → АЦЕТИЛ-КоА, ЦИТРАТ↑ → ФОСФОФРУКТОКИНАЗА↓ → ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТ↑ → ГЕКСОКИНАЗА↓ → ГЛИКОЛИЗ↓ → ГЛЮКОЗА КРОВИ↑
Слайд 18ГЛЮКОЗО-ЛАКТАТНЫЙ ЦИКЛ (цикл КОРИ)
МЕЖОРГАННЫЙ МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ ЦИКЛ:
ПЕЧЕНЬ ⎮
КРОВЬ ⎮ МЫШЦЫ
глюкоза → глюкоза → глюкоза
↑ ↓
пируват пируват
↑ ↓
лактат ← лактат ← лактат
Слайд 19ГЛЮКОЗО-АЛАНИНОВЫЙ ЦИКЛ
ПЕЧЕНЬ ⎮
КРОВЬ ⎮ МЫШЦЫ
глюкоза
→ глюкоза → глюкоза
↑ ↑
пируват пируват
↑ ↓
лактат ← лактат ← лактат+NH3
↑ ↓
аланин ← аланин ← аланин
↓ → NH3 → мочевина
Слайд 20ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ
МЕХАНИЗМЫ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ:
А. КОНТРОЛЬ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТА
- ковалентная модификация фермента путем фосфорилирования/дефосфорилирования
реализует действие гормонов через
внутриклеточные механизмы:
1. Аденилатциклазный (посредник цАМФ),
2. Кальций-кальмодулиновый (посредник Са2+)
3. Фосфолипазный механизм (посредники -инозитол-3-фосфат и диацилглицерид)
Слайд 21ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ (продолжение)
Б. КОНТРОЛЬ КОЛИЧЕСТВА ФЕРМЕНТА
ОСУЩУСТВЛЯЕТСЯ ГОРМОНАМИ ЧЕРЕЗ КОНТРОЛЬ СИНТЕЗА
ФЕРМЕНТОВ:
- ВЛИЯНИЕМ НА ИНДУКЦИЮ ИЛИ РЕПРЕССИЮ СИНТЕЗА м-РНК,
- ВЛИЯНИЕМ
НА СТАДИИ ТРАНСЛЯЦИИ СИНТЕЗА БЕЛКА НА УРОВНЕ РИБОСОМ
Слайд 22ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ (продолжение)
РЕГУЛЯЦИЯ УРОВНЯ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ
УТИЛИЗАЦИЯ ⎮ БИОСИНТЕЗ
снижение глюкозы⎮ повышение глюкозы
быстрая инсулин ⎮ адреналин,
регуляция ⎮ глюкагон
⎮
медленная инсулин ⎮ Глюкокорти-
регуляция ⎮ коиды
Слайд 23МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА
МЕХАНИЗМ БЫСТРОЙ РЕГУЛЯЦИИ:
- Взаимодействие с рецептором на цитоплазматической
мембране
- Активация фосфолипазы С,
- Гидролиз фосфатидилинозитола с образованием:
- диацилглицерина и
- инозитолфосфатгликана
Слайд 24МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА (продолжение)
- диацилглицерин: переносит глюкозу через плазматическую мембрану
в клетку (снижает ее уровень в крови)
- инозитолфосфатгликан: активирует фосфодиэстеразу → расщепляет цАМФ → ингибируется протеинкиназа → блокируется фосфорилирование ферментов → активируется ГЛИКОГЕНСИНТАЗА, ингибируется глюконеогенез и липолиз → активируется утилизация глюкозы клеткой →
уровень глюкозы в крови снижается
Слайд 25МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА (продолжение)
МЕХАНИЗМ МЕДЛЕННОЙ РЕГУЛЯЦИИ:
- ИНСУЛИН
+ рецептор → ИНТЕРНАЛИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА В КЛЕТКУ → связывается с
ядерными рецепторами → ИНДУЦИРУЕТ СИНТЕЗ мРНК → активирует синтез ферментов гликолиза и цикла Кребса: малатдегидрогеназы, глицеральдегид-3-ф-дегидрогеназы, глюкокиназы, пируваткиназы → активируется утилизация глюкозы клеткой
Слайд 26МОЛЕКУЛЯРНЫЕ НАРУШЕНИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА
1. Первичное нарушение всасывания глюкозы и галактозы,
2.
Врожденная недостаточность лактазы,
3. Недостаточность сахаразы-изомальтазы,
4. Непереносимость лактозы,
5. Неследственная непереносимость фруктозы,
6.
Недостаточность фруктозо-1,6-ф-альдолазы,
7. Эссенциальная фруктозурия,
8. Галактоземия.
Слайд 27ГАЛАКТОЗЕМИЯ
МЕТАБОЛИЗМ ГАЛАКТОЗЫ В НОРМЕ:
1. Галактоза + АТФ
→ галактозо-1-ф + АДФ
галактокиназа
2. галактозо-1-ф + УДФ-глюкоза → глюкозо-1-ф+УДФ-галактоза
гексозо-1-ф-уридилилтрансфераза
3. УДФ-галактоза → УДФ-глюкоза
галактозо-УДФ-эпимераза
Слайд 28ГАЛАКТОЗЕМИЯ
Дефицит галактокиназы (1-я реакция):
накапливается в крови галактоза, что ведет
к:
- ухудшению зрения, умственная отсталость,
в моче - галактоза, дульцит
Дефицит гексозо-1-ф-уридилилтрансферазы
накапливается
в крови галактозо-1-ф, дульцит
развивается катаракта, желтуха, диарея, гипотрофия
ИСКЛЮЧИТЬ ГАЛАКТОЗУ ИЗ ПИЩИ