Основной механизм накопления водорода в клетке

атомов водорода
nСО2

СООН
СН3СО S-КоА + С=О
СН2
СООН

СООН
СН2
НО-С-СООН
СН2
СООН

Цитрат- синтаза

Синтез лимонной кислоты

Ацетил-КоА щавелевоуксусная к-та лимонная к-та

СН2
СООН
СООН

СН2
Н-С-СООН
СН-ОН
СООН

СООН
СН2
СН2
С=О
СООН

изомераза

изоцитратде-гидрогеназа НАД

СО2 НАДН2

лимонная к-та изолимонная к-та оксоглутаровая к-та

Первая дегидрогеназная реакция в цикле трикарбоновых кислот

С=О
СООН

СООН
СН2
СН2
С =О
S-КоА

НS-КоА

дегидрогеназа НАД

НАДН2

СООН
СН2
СН2
СООН

ГДФ

НS-КоА

ГТФ
АТФ

оксоглутаровая сукцинил-КоА янтарная кислота кислота

Вторая дегидрогеназная реакция в цикле трикарбоновых кислот

СООН

СООН
СН

СН
СООН

СООН
СНОН
СН2
СООН

дегидрогеназа ФАД

ФАДН2

фумаратгидратаза + Н2О

янтарная к-та фумаровая к-та яблочная к-та

Третья дегидрогеназная реакция в цикле трикарбоновых кислот

СООН

СООН
С=О

СН2
СООН

дегидрогеназа НАД

СН3СО-SКоА

НАДН2

повторение реакций

Четвертая дегидрогеназная реакция в цикле трикарбоновых кислот

яблочная к-та щавелевоуксусная к-та

ЩУК ацетил-коэнзим А

яблочная к-та → НАДН2 → 3 АТФ лимонная к-та


фумаровая к-та изолимонная к-та → НАДН2 →3 АТФ


янтарная к-та → ФАДН2 →2 АТФ оксоглутаровая к-та →НАДН2 →3АТФ


сукцинил –КоА → АТФ

Энергетическая ценность ЦТК

ЩУК ацетил-коэнзим А

яблочная к-та → НАДН2 лимонная к-та


фумаровая к-та изолимонная к-та → НАДН2


янтарная к-та → ФАДН2 оксоглутаровая к-та → НАДН2


сукцинил –КоА

Регуляция активности ЦТК

гипоксия

углеводы

моносахариды дисахариды полисахариды

альдозы кетозы гомополисахариды
гетерополисахариды
триозы пентозы гексозы

глицериновый рибоза глюкоза крахмал гиалуроновая к-та
альдегид дезоксирибоза фруктоза гликоген хондроитинсульфаты
диоксиацетон ксилоза галактоза клетчатка дерматансульфаты
ксилулеза гепарин

сахароза
лактоза

С=О

Н-С-ОН

HO-С-Н

Н-С-ОН

H-C-OH

СН2ОН

СН2ОН

С=О

НО-С-Н

Н-С-ОН

Н-С-ОН

СН2ОН

Н
С=О

Н-С-ОН

HO-С-Н

НО-С-Н

H-C-OH

СН2ОН

Представители моносахаридов

глюкоза фруктоза галактоза

С=О

Н-С-ОН
HO-С-Н
Н-С-ОН
H-C-OH
СН2ОН

О

СН2ОН

ОН

ОН

ОН

ОН

Образование полуацетальной формы глюкозы в растворе.

он

он

сахароза

О

СН2ОН

сн2он

он он

он он

лактоза

ОН

О

β-галактоза α- глюкоза

ОН

О О

сн2он

он он

о о о

он он

n

фрагмент крахмала

Пищевой продукт

% клетчатка %

хлеб 50 1 картофель 20 0,9 крупа гречневая 67 1,7 кукуруза 68 2,0 рис 76 1,0 макароны 75 0,4 морковь 9 1-3 капуста 6 1-2 яблоки 14 2 мясо следы - печень 3 - молоко 5 -

СН2ОН

ОН ОН ОН

ОН ОН

ОН ОН

О

СН2ОН СН2ОН

О О

он он

ОН

Н2О

Расщепление сахарозы фруктофуранозидазой (сахаразой)

β-фруктоза

О О

глюкоза

он он

СН2ОН

СН2ОН

сн2он

он он

он он

ОН

О

ОН

сн2он сн2он

он он

ОН

ОН

ОН

он он

О О

О О

ОН

+Н2О

сн2он
он

он

о о о

он он

n

сн2он

он он

он

он

n

Гидролиз крахмала альфа-амилазой

глюкоза

n Н2О

кишечнике
Na,К-насос
глюкоза
+АТФ
Н3РО4

1

2 часы

8

6

4

2

Глюкоза крови (ммоль/л)

секреция инсулина

Физиологическая гипергликемия

прием пищи

глюкозо-6-фосфат + АДФ

глюкозо-6-фосфат

+ УТФ УДФ-глюкоза + Н4Р2О7

(гликоген)n + УДФ-глюкоза (гликоген) n+1 + УДФ

+ Н3РО4
(гликоген)n (гликоген)n-1 + глюкозо-1-фосфат
фосфоглюкомутаза
глюкозо-1-фосфат глюкозо-6-фосфат
фосфатаза
глюкозо-6-фосфат глюкоза + Н3РО4

уронатный


аэробный анаэробный (гликолиз)

СО2

+ Н2О 2 молочные пентозы УДФ-глюкуроновая
+ 38 АТФ кислоты (рибоза, НАДФН2 кислота
+ 2 АТФ дезоксирибоза)

синтез РНК, синтез обезврежи- синтез
ДНК жирных вание мукопо-
кислот, ядовитых лисаха-
фосфоли- веществ ридов,
пидов кле- (рубцы,
точных соедини-
мембран тельная
ткань)

Пути превращения глюкозы в клетках

Н
С=О С=О СН2ОН СН2О РО3Н2

Н-С-ОН Н-С-ОН С=О С=О

НО-С-Н + АТФ НО-С-Н НО-С-Н + АТФ НО-С-Н

Н-С-ОН Н-С-ОН Н-С-ОН Н-С-ОН

Н-С-ОН Н-С-ОН Н-С-ОН Н-С-ОН

СН2ОН СН2О РО3Н2 СН2О РО3Н2 СН2О РО3Н 2

Этапы активации молекулы глюкозы

глюкоза глюкозо-6-фосфат фруктоза-6-ф фр.-1,6 дифосфат

С=О

НО-С-Н

Н-С-ОН

Н-С-ОН

СН2О РО3Н 2

Н
С=О

Н-С-ОН

СН2ОРО3Н2

СН2О- РО3Н2

С=О

СН2ОН

Н
С=О

Н-С-ОН

СН2ОРО3Н2

фосфодиоксиацетон

фосфоглицериновый альдегид

Фр.-1,6-дифосфат

Изомеризация фосфодиоксиацетона в фосфоглицериновый альдегид

2

альдо-лаза

С=О + 2 НАД

С О-РО3Н2

Н-С-ОН 2 Н-С-ОН

СН2ОРО3Н2 СН2О РО3Н2

+ 2 Н3РО4

О

+ 2 АДФ

2 АТФ

2 НАДН2

Первый этап синтеза АТФ

фосфоглицерин. 1,3 дифосфо- п альдегид глицериновая п кислота

дегидрогеназа

СООН

СООН

2 Н-С-ОН 2 Н-С-ОРО3Н2 2 С-О РО3Н2

СН2О-РО3Н2 Н2С-ОН СН2

Н2О

Образование макроэргической связи

3-фосфоглицер. 2-фосфоглицер. 2-фосфоенол- и кислота кислота пируват

С = О

СН3
+ 2 АДФ
+

2 АТФ

Второй этап синтеза АТФ

пировиноградная к-та

С = О

СН3

СООН

Н-С-ОН

СН3

Лактатдегидро-геназа НАДН2

НАД

Заключительная реакция гликолиза – образование молочной кислоты

Глюкоза

Глюкозо-6-фосфат

Фруктозо-1,6-дифосфат

2 глицериновый альдегид

2 фосфоенолпируват 2 АТФ

2 пируват

АТФ

АТФ

2 АТФ

2 молочная кислота

2 НАДН2

(Ингибиторы гликолиза)
монойодацетат

NaF

Глюкоза

Глюкозо-6-фосфат
Фруктозо-1,6-дифосфат
глицериновый альдегид
фосфоенолпируват
пируват

Ацетил-КоА

Цикл трикарбоновых кислот
Окислительное фосфорилирование

АТФ

Схема аэробного окисления глюкозы

лактат

CH2

N C CH3

H - C C-CH2-CH2O – Р – О - Р - О -Н

N

О О

ОН ОН

СН

S

СООН
С=О +
СН3

NH2

N CH2 N C CH3

C C-CH2-CH2O – Р – О - Р - О-Н

N

H3C

О О

ОН ОН

СН

S

СН3- С- СООН
ОН

Взаимодействие пирувата с тиаминдифосфатом

ТДФ

активная форма пирувата

CH
S S

Строение липоевой кислоты

-(CH2)4- СООН

N

C CH3

C C-CH2-CH2O – Р – О - Р - О-Н

N

H3C

О О

ОН ОН

СН

S

СН3- С- СОО Н
ОН

-(CH2)4-СООН

CH2
+ CH2 CH
S S

+ H
S-KoA

CО2

ТДФ

Окисление пирувата

Липоевая кислота

Коэнзим А - SН

активная форма пирувата

CH2
CH2 CH

S S

Образование восстановленной формы липоевой кислоты

-(CH2)4-СООН

CH2
CH2 CH
SН SН

+ 2 Н

CH2
CH2

CH
SН SН

+ ФАД

- (CH2)4-СООН

CH2
CH2 CH
S S

+ ФАДН2

Эстафетная передача атомов водорода от липоевой кислоты к коферментам дегидрогеназ

дегидрогеназа

ФАД + НАДН2
НАДН2 → митохондрии → 3

АТФ

Запасание энергии в АТФ при окислительном декарбоксилировании пировиноградной кислоты

дегидрогеназа

N

C CH3

C C-CH2-CH2O – Р – О - Р - О-Н

N

H3C

О О

ОН ОН

СН

S

СН3 С
ОН

+ НS-KoA

ТДФ

СН3 С S-КоА + ТДФ

О

Образование ацетил-КоА

Глюкоза
Глюкозо-6-фосфат
Фруктозо-1,6-дифосфат
2 глицериновый альдегид → 2 НАДН2 → 6 АТФ
2 фосфоенолпируват 2 АТФ
2 пируват 2 НАДН2 → 6 АТФ
2 ЩУК 2 ацетил-коэнзим А

2 яблочная к-та → 2 НАДН2 → 6 АТФ 2 лимонная к-та

2 фумаровая к-та 2 изолимонная к-та → 2НАДН2 → 6АТФ

2 янтарная к-та → 2 ФАДН2→ 4 АТФ 2 оксоглутаровая к-та → 2 НАДН2 → 6АТФ

2 сукцинил –КоА → 2 АТФ

АТФ
АТФ

2 АТФ

Н
С=О С ОН

Н-С-ОН Н-С-ОН

НО-С-Н + АТФ НО-С-Н О

Н-С-ОН Н-С-ОН

Н-С-ОН Н-С

СН2ОН СН2О РО3Н2

Активация и дегидрирование молекулы глюкозы

С = О

Н-С-ОН

HO-С-Н О

Н-С-ОН

H-C

СН2ОРО3Н2

Дегидрогеназа НАДФ

С ООН

Н-С-ОН

HO-С-Н

Н-С-ОН

H-C-ОН

СН2ОРО3Н2

Н2О

НАДФН2

фосфо-глюконолактон фосфо-глюконат

С ОО Н

Н-С-ОН

HO-С-Н

Н-С-ОН

H-C-ОН

СН2ОРО3Н2

СН2-ОН

С =О

Н-С-ОН

H-C-ОН

СН2ОРО3Н2

Дегидрогеназа НАДФ

рибулезо-5-ф

Образование пентозы

СН2-ОН

С =О

Н-С-ОН

H-C-ОН

СН2ОРО3Н2

СН2-ОН

С =О

НО-С-Н

H-C-ОН

СН2ОРО3Н2

Н
С=О

Н-С-ОН

Н-С-ОН

H-C-ОН

СН2ОРО3Н2

ксилулезо-5-ф рибозо-5-ф

Транскетолазная реакция-1

Н- С=О

H-C-ОН

СН2ОРО3Н2

СН2ОН

С=О

НО- С-Н

Н-С-ОН

Н-С-ОН

H-C-ОН

СН2ОРО3Н2

Транскетолазная реакция-2

фосфо-глицериновый альдегид

гептулезо-7-фосфат

С=О

НО-С-Н

Н-С-ОН

Н-С-ОН

СН2ОРО3Н2

Н-С=О

Н-С-ОН

H-C-ОН

СН2ОРО3Н2

Фруктозо-6-фосфат

Эритрозо-4-фосфат

СН2-ОН

С =О

НО-С-Н

H-C-ОН

СН2ОРО3Н2

Ксилулезо-5-фосфат

Транскетолазная реакция-3

Н- С=О

H-C-ОН

СН2ОРО3Н2

СН2ОН

С=О

НО-С-Н

Н-С-ОН

Н-С-ОН

СН2ОРО3Н2

Фосфоглице-риновый альдегид

Фруктозо-6-фосфат

Завершающая стадия

пентозофосфатный путь

пентозы -5-фосфат НАДФН2

нуклеотиды
РНК ДНК
регенерация,
заживление
тканей

синтез синтез жирных холестерина кислот
построение синтез мембран гормонов клеток вит. Д и др.

Участие в реакциях гидроксилирования (обезвреживание), активирование провитамина Д и т.д

глюкозо-1-фосфат
3) глюкозо-1-фосфат + УТФ = УДФ-глюкоза + Н4Р2О7

4) УДФ-глюкоза + НАД = УДФ-глюкуроновая кислота + НАДН2

Стадии уронатного пути окисления глюкозы

УДФ-глюкуронид

хондроитинсульфатов, гепарина и т д.);
2. Входя в состав гетерополисахаридов, участвует

в образовании костной ткани, межклеточного вещества, гликокалекса, рубцовой ткани и т д.
3. Используется для обезвреживания токсичных продуктов метаболизма (билирубина, гетероциклов, лекарственных веществ и т. д.

СООН

СН3

С = О
Н

СН3-СН2-ОН

СО2

пируват уксусный альдегид этанол

НАДН2

НАД

глюкоза

декарбо-ксилаза

= О

Н

СН3

С = О
S-КоА

НАД

НАДН2

НS-КоА

Цикл Кребса

токсичное вещество

фосфоенолпируват


пируват

обходная реакция

Синтез глюкозы из жиров и аминокислот (глюконеогенез)

СН3СО –S-КоА

жирные кислоты аминокислоты

АТФ

АТФ

АТФ

Глюко-корти-коиды

Н3РО4
АДФ
глюкоза

крови
физическая нагрузка
Гормональная регуляция уровня глюкозы в крови
часы
1

2 3 4 5 6

3 ммоль/л может вызвать гипогликемический шок!

Постоянно высокая концентрация сахара в крови
7. Положительная реакция на глюкозу

в моче
8. Положительная реакция на кетоновые вещества в моче

1

2 3

Профиль сахарной кривой у здорового и больного после сахарной нагрузки

глу лей ала лей ала глн лей гли гли лей гли гли гли лей глу вал ала гли ала глн про асн
гли глн
про ала
про глу
глн арг
лиз арг
арг ала
гли лиз
иле про
вал тре
глу глн цис цис тре сер иле цис сер лей тир глн лей глу асн тир цис асн – СООН тир
фен
фен
гли
арг
глу
гли
Н2N– фен вал асн глн гис лей цис гли сер гис лей вал глу ала лей тир лей вал цис

S S

S S

S S

Структура проинсулина

С-пеп-тид

инсулин

ала
гли лиз
иле про
вал тре
глу глн цис цис тре сер иле цис сер лей тир глн лей глу асн тир цис асн – СООН тир
фен
фен
гли
арг
глу
гли
Н2N– фен вал асн глн гис лей цис гли сер гис лей вал глу ала лей тир лей вал цис

S S

S S

S S

Структура инсулина

пептид А

пептид В

инсулина
поджелудочная железа

глюкозы в крови сопровождается выделением ее избытка почками в мочу
Глюкоза

является осмотически активной молекулой, поскольку она окружена мощной гидратной оболочкой. Поэтому выведение глюкозы сопровождается потерей организмом большого количества воды.
Уменьшение объема циркулирующей крови вызывает рефлекторное чувство жажды. Больные вынуждены принимать в сутки большое количество жидкости.
Выделение большого количества воды одновременно сопровождается потерей организмом минеральных веществ, витаминов, белков и т.д.

АТФ);
Компенсаторно активируется окисление жиров и аминокислот;
Ослабляется синтез нуклеотидов (пентозофосфатный цикл);
Ослабляется

синтез фосфолипидов (пентозофосфатный цикл);
Уменьшается скорость образования УДФ-глюкуронида, в результате чего ослабляется синтез гетерополисахаридов, снижается скорость обезвреживания токсичных веществ;
Падает скорость регенерации тканей – замедляется процесс заживления ран. Часто образуются трофические язвы;
В результате нарушения обмена веществ в крови и тканях накапливаются кислоты, в результате возникает диабетическая форма ацидоза;
Происходят глубокие дистрофические процессы в сетчатке (ретинопатия), почках (нефропатия), сердце (кардиопатия).

(натощак);
Определение уровня глюкозы после еды (пик);
Определение концентрации глюкозы перед сном;
Определение

концентрации инсулина к крови;
Определение уровня С-пептида в крови;
Определение в крови гликогемоглобина (гликозилированный гемоглобин);
Применение метода сахарной нагрузки.

мембран, коллаген, сывороточные белки, в том числе альбумин, трансферрин, белки

липопротеинов, некоторые ферменты. С увеличением длительности контакта с глюкозой повышается процент гликирования соответствующего белка.

С=О
Н-С-ОН
НО-С-Н
Н-С-ОН
Н-С-ОН

СН2ОН

+ Н2N-белок

Н
С
Н-С-ОН
НО-С-Н
Н-С-ОН
Н-С-ОН
СН2ОН

N-белок

Н2О

Н Н
С
Н-С-ОН
НО-С-Н
Н-С-ОН
Н-С-ОН
СН2ОН

N-белок Н

Н Н
С
С= О
НО-С-Н
Н-С-ОН
Н-С-ОН
СН2ОН

N-белок Н

Восстановление основания Шиффа кетоамины (фруктозамин)

Основание Шиффа

необратимые реакции

глюкоза

Т альбумина - 20 дней
½ Т трансферрина -

8 дней
½ Т коллагена – несколько лет

Глюкоза

глюкозо-6-фосфат
фруктозо-1,6-дифосфат
глицериновый альдегид
фосфоенолпируват
пируват

Ацетил-КоА

Цикл трикарбоновых кислот
Окислительное фосфорилирование

АТФ

лактат

О2

Активация гликолиза при гипоксии

2 АТФ

19 глюкоз
38 АТФ

2 АТФ х 19 = 38 АТФ

СО2 + Н2О 38 молочных кислот