ГБОУ ВПО Уральская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития России Кафедра биохимии БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕВАРИВАНИЯ, ВСАСЫВАНИЯ УГЛЕВОДОВ И ОБМЕНА ГЛИКОГЕНА. КАТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ Екатеринбург 2012
ПЛАН ЛЕКЦИИ • Строение, классификация, номенклатура, биологическуя роль углеводов. • Принципы нормирования и суточные нормы углеводов в питании. • Механизмы переваривания и всасывания углеводов. • Характеристика и действие ферментов участвующих в полостном и пристеночном пищеварении. • Механизмы всасывания углеводов (диффузия, облегченный и активный транспорт). • Нарушение переваривания и всасывания углеводов – синдром мальабсорбции: биохимические причины, метаболические нарушения, механизмы развития ведущих типовых симптомов.
• Обмен глюкозо-6 ф. Схема и значение путей. • Реакции образования и распада глюкозо-6 -ф до глюкозы и Фн. Регуляция, тканевые особенности. • Обмен гликогена. • Схема и реакции, тканевые особенности, гормональная, ковалентная и аллостерическая регуляция ключевых ферментов. • Химическая природа и обмен адреналина и глюкагона. • Нарушение обмена гликогена: биохимические причины, последствия (понятия о гликогеновых болезнях). • Педфак. Особенности переваривания, всасывания углеводов и обмена гликогена у новорожденных и детей различных возрастов.
Определение • Углеводы – вещества с общей формулой Cm(H 2 O)n, название основано на предположении, что все они содержат 2 компонента — углерод и воду (XIX век). • Углеводами называют полиоксикарбонильные соединения и их производные.
• Углеводы – это многоатомные альдегидо ‐ или кетоспирты или их полигликозиды.
Углеводы – органические соединения, состоящие в основном из атомов С и Н, (0), имеющие альдегидные, кетоновые и спиртовые функциональные группы, представленные мономерами, димерами или олиго- (поли-) мерами, соединенными гликозидными связями, являющиеся основным пищевым веществом и энергетическим ресурсом человека
Классификация по хим структуре и функции Углеводы Полисахариды Моносахариды Олигосахариды Альдозы Кетозы • Функции: • • энергетическая пластическая фрагменты гликолипидов в детоксикации ксенобиотиков • Функции: Гомо- • • Функции: • Фрагменты гликопротеинов фрагменты гликолипидов • • Гетеро- Запасающая Структурная в пролиферации и дифф. клеток Регулируют гемостаз
др. классификации углеводов • по отношению к воде : моносахариды – глюкоза, фруктоза олигосахариды – лактоза, сахароза, мальтоза полисахариды – крахмал, гликоген • … моносахаридов по функциональным группам : • альдозы – глюкоза, галактоза, рибоза • кетозы – фруктоза, ксилулоза, рибулоза • по количеству углеродных атомов – триозы, тетрозы, эритрозы, пентозы, гексозы и т. д.
Классификация • По способности к гидролизу: • 1. Моносахариды – углеводы, которые не гидролизуются с образованием более простых углеводов; по положению оксогруппы: • • Альдозы (рибоза, ксилоза, глюкоза), • • Кетозы (рибулоза, ксилулоза, фруктоза)
по количеству атомов углерода. Триозы (глицериновый альдегид) (3 С) Тетрозы (эритроза) (4 С) Пентозы (рибоза, ксилоза) (5 С) Гексозы (глюкоза, галактоза, фруктоза)(6 С) Гептозы Октозы
• 2. Дисахариды – углеводы, которые гидролизуются до 2 моносахаридов. ( лактоза, мальтоза, изомальтоза)
• 3. Олигосахариды – углеводы, которые гидролизуются с образованием 2‐ 10 моносахаридов.
• 4. Полисахариды – углеводы, при гидролизе которых образуется более 10 моносахаридов (от десятков до несколько тысяч).
Полисахариды - по продуктам гидролиза: 4 а. Гомополисахариды ‐ полимеры, состоящие из одного мономера, которые гидролизуются с образованием одного вида моносахарида (гликоген, крахмал).
4 б. Гетерополисахариды ‐ полимеры, состоящие из биозных (2 -компанантных) фрагментов, которые гидролизуются с образованием несколько видов моносахаридов (гиалуроновая кислота, гепарин)
Альфа-глюкоза и бета-глюкоза
Фрагмент молекулы гликогена Н Н С Н Н Н о 2 О О О Н Н О Н С Н 2 О О Н о Н Н О Н о α-1, 4 гликозидная связь Н СН 2 ОН о Н ОН Н НО Н ОН α-1, 6 гликозидная связь о Н о СН 2 о Н ОН Н о СН 2 ОН о Н ОН
пищевой рацион человека сахароза, дисахарид (тростниковый сахар); лактоза, дисахарид молока; крахмал — полисахарид растительной пищи (картофель, зерновые). Целлюлоза – содержится, но не расщепляется Минорные компоненты амилоза, гликоген, алкоголь, молочная кислота, пиро-виноградная кислота, пектины, декстрины
Принципы нормирования суточной потребности • Углеводы составляют 75% массы пищевого рациона и дают более 50% необходимых калорий. Взрослые Пожилые Муж Жен г в сутки 425 360 310 270
СУТОЧНАЯ ПОТРЕБНОСТЬ В ПИТАТ В-ВАХ У ДЕТЕЙ РАННЕГО ВОЗРАСТА Белки (г / кг) Жиры (г / кг) Энергия Угле Воз в т. ч. (ккал / во раст Всего Живот Всего Расти кг) ды (г / кг) ные тельные 0 -3 115 -125 2 -4 6, 5 13 мес. 4 -6 110 -115 мес. 2 -4 6 3 13 7 -12 105 -110 мес. 2 -4 1, 5 -3 5, 5 3 13
Дошкольный возраст – норма на 1 ребенка в сутки • Белки – 70 г в сутки • Липиды – 70 г в сутки • Углеводы 270 г в сутки
Особенности потребности детей в углеводах • У детей первого года жизни содержание углеводов, обеспечивающее потребность в калориях - 40%. После года - 60%. • В первые месяцы жизни потребность в углеводах покрывается за счет лактозы, входящей в состав женского молока. • При искусственном вскармливании молочными смесями ребенок получает сахарозу и мальтозу.
• После введения прикорма в организм начинают поступать полисахариды (крахмал, гликоген). • Для детей суточная потребность в глюкозе - 2 - 4 г/кг массы тела. • При рождении у ребенка происходит переключение катаболизма глюкозы с анаэробного на аэробный путь.
• Переваривание – это процесс расщепления веществ до их ассимилируемых форм, заключается в ферментативном гидролизе гликозидных связей в углеводах, имеющих олиго- и полисахаридное строение. Переваривание Внутриклеточное (лизосомальное) Внеклеточное Полостное Пристеночное
Ротовая полость амилаза крахмал ------ дисахарид мальтоза и другие небольшие глюкозные полимеры (от 3 до 9 молекул глюкозы0.
в тонком кишечнике панкреатическая амилаза Энтероциты ворсинок тонкого кишечника, (лактаза, сахараза, мальтаза, декстриназа), способных расщеплять соотв. дисахариды на моносахара
• Лактоза --- галактоза и глюкоза • Сахароза --- фруктоза и глюкоза • Мальтоза --- глюкоза
Стадии переваривания углеводов Ротовая полость α-амилаза α-1, 4 гликозидны е связи Панкреатич. αамилаза Мальтаза Лактаза Изомальтаза Сахараза α-1, 4 - β-1, 4α-1, 6α-1, 2 - Желудок PANKREAS Тонкий кишечник
• Всасывание углеводов
Т р а н с п о р т е р ы г л ю к о з ы - Glu. T (ГЛЮТ) • ГЛЮТ-1 (эритроцитарный тип) – в эритроцитах, эндотелии сосудов гематоэнцефалического барьера. Ген - в I-й хромосоме • ГЛЮТ-2 (печеночный тип) - в печени, почках, тонкой кишке и панкреатических b-клетках. Молекула - 524 аминокислотных остатка. Ген - в 3 -й хромосоме • ГЛЮТ-3 (мозговой тип) в мозге, плаценте. Молекула - из 496 аминокислотных остатков. Ген - в 12 -й хромосоме •
• ГЛЮТ-4 (мышечно-жировой тип) в мышцах, адипоцитах. Молекула - из 509 аминокислотных остатков. Ген - в 17 -й хромосоме • ГЛЮТ-5 (кишечный тип) находится в тонкой кишке, почках. Молекула - из 501 аминокислотного остатка. Ген в 1 -й хромосоме
Всасывание разных моносахаридов фруктоза глюкоза Na+ галактоза рибоза Фн АТФ АДФ рибоза 3 Na+ 2 K+ Энтероцит 2 K+ рибоза Кровь
Транспорт глюкозы • Глюкоза поступает из кровотока с помощью белковпереносчиков – глюкозных транспортеров - ГЛЮТов. ГЛЮТ-2 Глюкоза Инсулин Рецептор ГЛЮТ-4
Пути обмена глюкозо-6 ф О 2 Н Гексокиназа Глюкокиназа (печень) СН 2 ОН АТФ АДФ о Н ОН Н НО Н ОН ОН Глюкоза H 3 PO 4 H 2 O гликоген АТФ H 2 O ДЦ НАДН 2, ФАДН 2 ЦТК СО 2 СН 2 ОРО 3 Н о Н ОН Н НО Н ОН ОН Глюкозо-6 ф Глюкозо-6 -фосфатаза гликолиз ПФП Ацетил-Ko. A НАДФН 2 нуклетиды ЖК Аминокислоты Глицерофосфат Гетерополисахариды ТГ, ФЛ
Гликоген 1 - α-1, 42 - α-1, 6 - 3 - нередуцирующие 4 концевые мономеры 2 1 3 4 -редуцирующий концевой мономер
Фрагмент молекулы гликогена Н Н С Н Н Н о 2 О О О Н Н О Н С Н 2 О О Н о Н Н О Н о α-1, 4 гликозидная связь Н СН 2 ОН о Н ОН Н НО Н ОН α-1, 6 гликозидная связь о Н о СН 2 о Н ОН Н о СН 2 ОН о Н ОН
Метаболизм гликогена СН 2 ОН о Н ОН Н НО Н ОН ОН Н АТФ Глюкоза АДФ Глюкокиназа или Гексокиназа СН 2 ОРО 3 Глюкозо-6 ф о Н ОН Н Н 2 О НО Н ОН ОН СН 2 ОН Н о Н Глюкозо-6 фосфотаза ОН Н НО Н ОН ОРО 3 Н 3 РО 4 Н Глюкозо-1 ф Фосфоглюкомутаза УТФ УДФ СН 2 ОН о Н ОН Н НО Н ОН О-УДФ Н Гликогенфосфорилаза УДФ-глюкопиро фосфорилиза Гликоген синтаза Гликоген
ас Т СТГ а Гликоген синтаза а Липолиз глюкозо 6 - и фосфотаза фосфорилаза Ключевые ферменты гликолиза гексокиназа, фосфоф руктокиназа, ПВКкиназа ас ис а а Адреналин глюкагон Т ас Ключевые ферменты пентозного цикла глюкозо 6 -фосфат, ДГ глюка гон ас Ключ. ферм. глюконе огенеза ПВК, ФЕПДГ, ФР-1 -6 дифосф, гл-1 -6 ф-т Синтез ТГ из глюкозы гк гексокиназа ас гипогликемия ас глюкокортикоиды и Прониц. клет. мембр для глюкозы АКТГ ожирение Т гликолиз
метаб оличе ская гормон альная ц. АМФ зависимая Тип профермент. Не ц. АМФ фермент зависимая изостерическая аллостерическая метаболическая гормональная
Гормональная регуляция уровня сахара в крови
Г о р м о н ы pancreas • • • 1869 г. - Лангерганс – эндокринная ф – я pancreas a-Клетки – глюкагон b-клетки – инсулин - F. Banting, N. Paulescu (1921) - открытие и изучение основных св – в инсулина F. Sanger и соавт. (1953) расшифровали химическую структуру инсулина d-Клетки - соматостатин g-клетки -гастрин f-клетки - панкреатический полипептид Др. клетки - гастрин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), тиролиберин, соматолиберин
Хим. строение инсулина Образование инсулина из проинсулина. Стрелки указывают на гидролизуемые пептидные связи.
Инсулин, голодание Глюкагон адреналин СТГ 3, 5 -6, 6 ммоль/л (норма у взрослых)
Показатели в крови у детей Возрастная норма Показатель Глюкоза До 1 мес. До 1 года 1 -14 лет 1, 7 -4, 7 3, 3 -6, 1 Ед ммоль/л
Глюкоза сыворотки крови в в разные возрастные периоды в зрелом, пожилом и старческом возрасте у практически здоровых лиц (ммоль/л) Возраст (годы) Мужчины Женщины 20 -29 3, 4 -6, 7 3, 5 -6, 7 30 -39 3, 5 -6, 7 40 -49 3, 4 -7, 0 50 -59 3, 6 -7, 1 60 -69 3, 3 -7, 4 3, 4 -7, 4 70 и более 2, 9 -7, 5
Нагрузочная проба 1. Определение глюкозы в крови (натощак); 2. Определение глюкозы в моче; 3. Определение толерантности к глюкоза А- сахарный диабет; глюкозе. в крови, Б- здоровый человек; ммоль/л 12 А 10 8 6 Б 5 Формула трёх «П» : Полиурия (до 10 -12 л/д) Полифагия Полидипсия 4 3 2 0 1 2 3 4 t, ч
Особенности обмена веществ в детском возрасте Соотношение в питании Б : Ж : У равно 1 : 3 : 6. • Преобладание анаболических процессов, прирост массы тела • Несовершенство ферментативных систем • Измененная чувствительность органов к воздействию различных химических веществ, в т. ч. гормонов • Повышенное отложение гликогена и жиров - энергетических резервов.
Особенности обмена углеводов у детей • Основной источник углеводов первого полугодия – лактоза молока • определяющую роль играет мембранное пищеварение, что связано с недостаточностью секреторного аппарата. • Врожденные нарушения ферментов - транспортеров могут приводить к заболеваниям – идиопатическим мальабсорбциям (непереносимость). • гликоген откладывается в печени, почках, лейкоцитах, матке, сердце.
Особенности обмена углеводов у детей • Чем младше ребенок, тем интенсивнее протекают процессы гликолиза. • Недостаточность аэробных процессов, обусловливает повышенное содержание молочной кислоты в крови, возможно закисление крови. • В тканях эмбриона пеобладает ЛДГ-3, новорожденных – ЛДГ-5, в дальнейшем ЛДГ-1 и ЛДГ-2, что свидетельствует об активации аэробного окисления. • В момент рождения (стресс) уровень сахара в крови снижается (гипогликемия новорожденных). • Пентозный цикл активирован.
Углеводный обмен при физиологическом старении 1. Снижается потребность и использование углеводов 2. Уменьшаются запасы гликогена в мышцах и печени 3. Повышаются контринсулярные влияния 4. -Недостаточность инсулинзависимых процессов. 5. Повышается активность глюконеогенеза 6. Недостаточность лактазы в желудочно-кишечном тракте, определяющая плохую переносимость молока.
Патология содержания глюкозы в крови ГИПЕРГЛИКЕМИЯ ГИПОГЛИКЕМИЯ
Гипергликемия Причины физиологической : • 1)алиментарная, при употреблении легкоусвояемых углеводов; • 2) стрессорная, под действием катехоламинов, глюкокортикоидов; • 3) кратковременные физические нагрузки. Причины патологической: • 1) судороги при эпилепсиях, столбняке; • 2) Эндокринные нарушения. Гиперпродукция контринсулярных гормонов (гипертириоз, синдромы Кушинга и Кона), абсолютный или относительный дефицит инсулина (сахарный диабет).
Гипогликемия Причины физиологической : • 1) алиментарная, при голодании; • 2) длительная физическая нагрузка. Причины патологической: • 1) эндокринные нарушения при избытке инсулина (инсулинома, передозировка инсулина у больных СД) или недостаточности контринсулярных гормонов; • 2) гликогенозы, агликогенозы; • 3) печеночная недостаточность, связанная с низкой активностью глюконеогенеза; • 4) почечная недостаточность, связанная с врожденной патологией реабсорбции глюкозы (почечный диабет); • 5) отравления монойодацетатом (вызывает глюкозурию).
Нарушения обмена гликогена Гликогеновые болезни Гликогенозы дефект ферментов распада гликогена Агликогенозы дефект гликоген синтазы
Формы гликогенозов Глюкоза АТФ АДФ Глюкокиназа или Гексокиназа Глюкозо-6 ф Фосфоглюкомутаза Мышечный гликогеноз: Боли в мышцах, Глюкозо-1 ф судороги после физ. нагрузки, УТФ УДФ-глюкопиро накопление в мышцах фосфорилиза гликогена УДФ нормальной структуры УДФ - глюкоза Болезнь Андерсена: Гликоген с очень длинными наружными ветвями и Фермент ветвления редкими точками ветвления. Агликогеноз: Гипогликемия в постабсорбтивном периоде, судороги по утрам Гликогенсинтаза Гликоген
Формы гликогенозов Глюкозо-1 ф Гликогенфосфорилаза «Деветвящий» фермент Фосфоглюкомутаза Болезнь Херса: Накопление Болезнь Форбса-Кори: гликона норм. структуры. Умеренная гипогликемия, гепатомегалия. Накопление гликогена с короткими внешними ветвями. Глюкозо-6 ф Н 2 О Болезнь Мак. Ардла: Боли в мышцах, судороги при физ. нагрузке, Накопление в мышцах гликогена норм. структуры Глюкозо-6 фосфотаза Болезнь Гирке: Гипогликемия, Гиперацилглицеролемия, ацидоз Н 3 РО 4 Глюкоза
Гипотеза Na-градиента транспорта сахара П – переносчик; С – субстрат; мембрана С C С Внешняя среда Na C П П Na Внутренняя среда Na Na АТФ-аза
Нарушения обмена гликогена Гликогеновые болезни Гликогенозы дефект ферментов распада гликогена Агликогенозы дефект гликоген синтазы
Классификация форм гликогенозов 1. Печеночные (б. Гирке и др. ) 2. Мышечные (б. Мак-Ардля и др. ) 3. Смешанные
Болезнь Гирке – аутосомно – рецессивное наследование дефекта гена, кодирующего фермент глюкозо-6 - фосфатазу-----> ↓ гл – 6 - фосфатаза ↑печени <------ ↑ гликоген <------ ↑ гл-6 -ф ----------> ↓ глюкоза клеток ------> ↓ глюкоза крови ------> ↓ АТФ -----> ↑ липолиз ------> ацетонемия, ацидоз
Название печеночного гликогеноза – название дефектного фермента • Форбса-Кори - гидролазы 1 - 6 связей гликогена. • Андерсена - ветвящего фермента гликогена (патологическая структура гликогена). • Херса - гепатоцитарной фосфорилазы
Мышечные гликогенозы - нарушения энергоснабжения скелетной мускулатуры при физической нагрузке ------> миальгия, миоглобинурия, судороги, ферментемия мышечных энзимов
Название болезни -- дефект фермента • Мак-Ардля - мышечная фосфорилаза • Помпе - лизосомная -1, 4 глюкозидаза
Агликогеноз - дефицит УДФ - глюкозогликогентрансферазы (гликогенсинтетазы)
ГБОУ ВПО Уральская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития России Кафедра биохимии Лекция Катаболизм моносахаридов. Анаэробный обмен углеводов Лектор зав. каф. биохимии доктор медицинских наук, профессор Мещанинов Виктор Николаевич Факультеты: фарм. , пед. 1 -2 курс Екатеринбург 2012
План лекции • Определение и схема анаэробного и аэробного гликолиза и аэробного окисления глюкозы (моносахаридов), тканевые особенности. Этапы аэробного окисления глюкозы, взаимосвязь с другими видами обмена. • Гликолиз (и спиртовое брожение): реакции, регуляция, значение. • Реакции субстратного и окислительного фосфорилирования – сходство и отличие, значение. • Реакции гликолитической оксидоредукции в аэробных и анаэробных условиях, значение. • Пути обмена пирувата и лактата (схема), значение. Реакции взаимосвязи гликолиза и цикла Кребса: превращение ПВК в Ац. Ко. А и ПВК в ЩУК – ферменты, коферменты, регуляция этих реакций.
• • • Механизмы взаимосвязи аэробного гликолиза и окислительного фосфорилирования: малат-аспартатный и глицеролфосфатный челночные механизмы (шунты). Эффект Пастера: механизм, значение, тканевые особенности, ( в т. ч. в опухолевых тканях). Энергетический баланс расщепления различных моносахаров в аэробных и анаэробных условиях. Причины, метаболические нарушения, клинические проявления нарушений реакций гликолиза и аэробного окисления моносахаридов. Обмен фруктозы: схема, значение, реакции, ферменты. Непереносимость фруктозы и эссенциальная фруктозурия (биохимические причины и метаболические нарушения, клинические проявления). Обмен галактозы: схема, реакции, значение. Галактоземия: биохимические причины и нарушения, механизмы развития катаракты и ангиопатий. Особенности катаболизма моносахаридов у детей, пожилых людей.
Обмен глюкозо-6 -фосфата Углеводы Белки Глюкоза АТФ АДФ Глюкозо – 6 Гликоген Липиды (глицерин) УДФ-ГК – фосфат триглицериды Аминосахара (ГАГ) заменимые аминокислоты Окисление анаэробное лактат аэробное дихотомический путь апотомический путь (СО 2 и Н 2 О) (пентозофосфатный шунт)
ВИДЫ ГЛИКОЛИЗА • Аэробный гликолиз - процесс окисления глюкозы до ПВК -----> Ас Ко. А ----->ЦТК, протекающий в присутствии О 2. • Анаэробный гликолиз – процесс окисления глюкозы до лактата, протекающий в отсутствии О 2. • Анаэробный гликолиз отличается от аэробного 1. 11 -я реакция, первые 10 реакций - общие. 2. дальнейшим путем глюкозы: ПВК -----> Ас Ко. А -----> ЦТК
Пути обмена глюкозы ПФП 1 Глюкоза гл. -6 -ф гликолиз 1 анаэробный ЦТК Гл. -1 -ф 1 гликоген
При рождении у ребенка происходит переключение катаболизма глюкозы с анаэробного на аэробный путь.
Гликолиз НОН 2 С О Н 1 ОН ОН ОН НО глюкоза (Р)-О-Н 2 С 8 CН 2 -ОН 2 -фосфоглицерат CООН СН 2 ОН 3 О (Р)-О-Н 2 С СН 2 -О-(Р) 10 CООН C=O ПВК АДФ АТФ Mg 2+ CН 3 фруктозо-1, 6 -РР АТФ АДФ Mg 2+ 6 C=O CН-ОН АТФ АДФ НАДН 2 НАД+ Mg 2+ Фн CH 2 -O-(Р) 3 -фосфоглицерат H 2 O О ~ (Р) 7 CН-ОН CH 2 -O-(Р) C – O ~ (Р) CН 2 ФЕП О фруктозо-6 -Р АТФ АДФ глюкозо-6 -Р Mg 2+ CH-O-(Р) CООН (Р)-О-Н 2 С ОН CООН 9 2 О 1, 3 -дифосфоглицерат НАДН 2 11 НАД+ CН 3 CHOH COOH лактат 4 CH=O CН-ОН CH 2 -O-(Р) ГАФ 5% 5 CH 2 -OH C=О CH 2 -O-(Р) ДАФ 95%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 гексокиназа глюкозо-6 -ф-изомераза 6 -фосфофруктокиназа альдолаза триозофосфатазизомераза глицеральдегидфосфат-ДГ фосфоглицераткиназа фосфоглицеромутаза енолаза пируваткинаа ЛДГ
Гликолиз (схема) 1 глюкоза 2 глюкозо-6 -Р фруктозо-6 -Р АТФ АДФ Mg 2+ 2 -фосфо глицерат 9 8 7 3 -фосфо глицерат 1, 3 -дифосфо глицерат АТФ АДФ Mg 2+ 10 АТФ АДФ Mg 2+ фруктозо-1, 6 -РР АТФ АДФ Mg 2+ H 2 O фосфо еноил пируват 3 пируват 11 лактат НАДН 2 НАД+ глицер альдегид-Р 5% НАДН 2 НАД 6 Фн 4 5 дегидрокси ацетон-Р 95%
Биологическая роль гликолиза
НАД (никотинамиддинуклеотид)
Глицерофосфатный челночный механизм
Глицерофосфатный челночный механизм
Глицерофосфатный челночный механизм. NADH 2 NAD+ Цитозоль Цитоплазматическая глицерол 3 -фосфат - ДГ Диоксиацетон фосфат Глицерол - 3 фосфат Митохондриальная глицерол - 3 - фосфат - ДГ ФАДН 2 Ко. Q 2ē В ФАД О 2 С a a 3 АТФ Митохондрия
Малат-аспартатный челночный механизм
Малат-аспартатный челночный механизм Внутренняя мембрана митохондрии NAD малат NADH 2 оксалоацетат глутамат Ас. АТ аспартат α-кетоглутарат МЕЖМЕМБРААНОЕ ПРОСТРАНСТВО аспартат α-кетоглутарат Матрикс MХ
Окисление пирувата до ацетил-Ко. А (окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты) ферменты Пируватдегидрогеназа липоацетилтрансфераза дигидролипоацетилдегидрогеназа коферменты НАД, ФАД, тиаминдифосфат, амид липоевой кислоты и коэнзим А). пируватдегидрогеназа СО 2 2 Пируват НАД 2 СН 3 СО~SKo. A НАДН 2
Тиаминдифосфат (ТДФ) или Е 1 -ТПФ NH 2 N H 3 C CH 2 N+ CH 2 N CH 2 O P S B 1 -тиамин Коэнзим А (HS-Ko. A) O Пантотеновая кислота (вит. В 3) O OH CH 3 HS (CH 2)2 NH C CH 2 O O P CH 3 O CH 2 -O P N N 3’-фосфоаденозин- 5’-дифосфат P O OH NH 2 N
Регуляция гликолиза
Регуляция гликолиза
Эффект Пастера - снижение скорости потребления глюкозы и накопления лактата в присутствии кислорода. • Объясняется наличием конкуренции между ферментами аэробного (малат ДГ, глицерол-6 -ф ДГ, ДГ ПВК) и анаэробного (ЛДГ) пути окисления за общий метаболит ПВК и кофермент НАДН 2. • Без кислорода митохондрии не потребляют ПВК и НАДН 2, в результате их концентрация в цитоплазме повышается и они идут на образование лактата. • В присутствии кислорода, митохондрии извлекают ПВК и НАДН 2 из цитоплазмы, ослабляя реакцию образования лактата.
• Дальнейший катаболизм 2 молекул ПВК и использование НАДН 2 зависит от наличия кислорода. • В аэробных условиях ПВК и водороды с НАДН 2 транспортируются в матрикс митохондрий.
Катаболизм ПВК в митохондриях • ПВК самостоятельно не проходит внутреннюю мембрану митохондрий, перенос ее через мембрану осуществляется вторично-активным транспортом симпортом с протонами.
Спиртовое брожение (С 6 Н 12 О 6 → 2 С 2 Н 5 ОН + 2 СО 2 )
Обмен галактозы Галактоза галактокиназа АТФ АДФ Галактозо-1 -(Р) гексоза-1 -(Р)-уридилтрансфераза (при галактоземии глюкоза-1 -(Р) наблюдается катаракта хрусталика) УДФ-галактоза УДФ-глюкоза-4 -эпимераза УДФ-глюкоза пирофосфат УТФ УДФ-глюкоза-пирофосфорилаза Глюкозо-1 -(Р) -> глюкозо-6 -(Р) -> глюкоза
Обмен галактозы
Уридиндифосфат
Возрастные особенности • У детей активен путь УДФ-глюкоза ↔ УДФ-галактоза. • У взрослых этот путь неактивен
Обмен фруктозы Глюкоза Много глюкозы в крови АТФ АДФ 4 АТФ Фруктоза 1 фруктокиназа Фруктозо-1 -(Р) кетозо-1 фосфатальдолаза Н 3 РО 4 8 АДФ Н 2 О Глюкозо-6 -(Р) 7 Фруктозо-6 -(Р) АТФ Диоксиацетон-(Р) 5 АДФ 2 Фруктозо-1, 6 -(Р)(Р) 3 Глицеральдегид АТФ АДФ триозокиназа 6 Глицеральдегид – 3 – (Р) Гликолиз
Врождённая непереносимость лактозы ↓ лактазы -----> ↓ расщепления лактозы ----> ↓ (глюкозы + галактозы) ----> ↑лактозы в кишечнике-----> бактериальная молочнокислая ферментация ----> диарея, боли и вздутие живота -----> ↓ всасывания (глюкозы + галактозы) ------> гипогликемия ------> умственная осталость, дисфункция печени. Лечение - безлактозная диета.
• Галактоземия обусловленна наследственным дефектом ферментов, включающих галактозу в метаболизм глюкозы (галактозо-1 фосфатуридилтрансфераза ).
Наследственная непереносимость галактозы ↓ галактозо-1 -фосфатуридилтрансферазы--> ↓ превращение галактозы в глюкозу -----> ↑ галактозо-1 -фосфат ----> ↑ токсическое воздействие (↓ фосфоглюкомутазы, ↓ глюкозо-6 -фосфатдегидрогеназ, ↓ глюкозо -6 -фосфатазы ----->гипогликемия -----> ↓ АТФ = энергодефицит и нарушение функций -----> умственная осталость, катаракта, дисфункцию печени.
Наследственная мальабсорбция фруктозы ↓ фрутозо-1 -фосфатальдолазы -----> ↑ фруктозо-1 -фосфат -----> ↑ токсическое воздействие на печеночную клетку -----> фруктоземия + гипогликемия -----> ↑ рвота, слабость, анорексия, сонливость во время приёма пищи, отвращение к фруктам ----> ↑ печени (Гепатомегалия)
Особенности этапа у детей активен путь УДФ-глюкоза ↔ УДФ-галактоза
Скачать презентацию ГБОУ ВПО Уральская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития
лекция 6 Перевар всасывание углеводов 2012.ppt