Пентозофосфатный путь окисления глюкозы Активация и дегидрирование

Пентозофосфатный путь окисления глюкозы

Активация и дегидрирование молекулы глюкозы Н С=О Н-С-ОН НО-С-Н + АТФ Н С ОН Н-С-ОН НО-С-Н О АДФ Н-С-ОН Н-С СН 2 ОН С=О Дегидрогеназа НАДФ С ООН Н-С-ОН HO-С-Н Н-С-ОН О Н 2 О HO-С-Н Н-С-ОН НАДФН 2 СН 2 О РО 3 Н 2 Н-С-ОН H-C-ОН СН 2 ОРО 3 Н 2 фосфо-глюконолактон СН 2 ОРО 3 Н 2 фосфо-глюконат

Образование пентозы С ОО Н Н-С-ОН Дегидрогеназа HO-С-Н Н-С-ОН H-C-ОН СН 2 ОРО 3 Н 2 НАДФ СО 2 НАДФН 2 СН 2 -ОН С =О Н-С-ОН H-C-ОН СН 2 ОРО 3 Н 2 рибулезо-5 -ф

Транскетолазная реакция-1 СН 2 -ОН С =О Н-С-ОН H-C-ОН ксилулезо-5 -ф СН 2 -ОН С =О НО-С-Н H-C-ОН СН 2 ОРО 3 Н 2 рибозо-5 -ф СН 2 ОРО 3 Н 2 Н С=О Н-С-ОН H-C-ОН СН 2 ОРО 3 Н 2

Транскетолазная реакция-2 СН 2 ОН С=О Н- С=О H-C-ОН НО- С-Н СН 2 ОРО 3 Н 2 фосфоглицериновый альдегид Н-С-ОН H-C-ОН гептулезо-7 -фосфат СН 2 ОРО 3 Н 2

Транскетолазная реакция-3 СН 2 -ОН С =О НО-С-Н СН 2 ОН С=О НО-С-Н Н-С-ОН СН 2 ОРО 3 Н 2 Фруктозо 6 -фосфат Н-С=О Н-С-ОН H-C-ОН Эритрозо-4 Н 2 СН 2 ОРО 3 -фосфат Ксилулезо 5 -фосфат H-C-ОН СН 2 ОРО 3 Н 2

Завершающая стадия СН 2 ОН С=О НО-С-Н Н-С-ОН СН 2 ОРО 3 Н 2 Фруктозо-6 -фосфат Н- С=О H-C-ОН СН 2 ОРО 3 Н 2 Фосфоглицериновый альдегид

Значение пентозофосфатного пути окисления глюкозы пентозофосфатный путь пентозы -5 -фосфат нуклеотиды РНК ДНК регенерация, заживление тканей НАДФН 2 синтез жирных кислот построение мембран клеток Участие в реакциях гидроксилирования (обезвреживание), активирование провитамина Д и т. д синтез холестерина синтез гормонов вит. Д и др.

Уронатный путь окисления глюкозы

Стадии уронатного пути окисления глюкозы 1) глюкоза + АТФ = глюкозо-6 -фосфат 2) глюкозо-6 -фосфат = глюкозо-1 -фосфат 3) глюкозо-1 -фосфат + УТФ = УДФ-глюкоза + Н 4 Р 2 О 7 4) УДФ-глюкоза + НАД = УДФ-глюкуроновая кислота + НАДН 2

Образование УДФ-глюкуронида СООН СН 2 ОН О О НАД (Н 2 О) дегидрогеназа ОН ОН ОН УДФ-глюкоза О ОН НАДН 2 ОН УДФ-глюкуронид

Биологическая роль уронатного пути окисления глюкозы 1. Структурный компонент гетерополисахаридов (гиалуроновой кислоты, хондроитинсульфатов, гепарина и т д. ); 2. 2. Входя в состав гетерополисахаридов, участвует в образовании костной ткани, межклеточного вещества, гликокалекса, рубцовой ткани и т д. 3. 3. Используется для обезвреживания токсичных продуктов метаболизма (билирубина, гетероциклов, лекарственных веществ и т. д.

Спиртовое брожение глюкоза СН 3 С=О СООН пируват декарбоксилаза СО 2 СН 3 НАДН 2 С=О Н СН 3 -СН 2 -ОН НАД уксусный альдегид этанол

Превращение этанола в организме СН 3 СН 2 ОН НАДН 2 СН 3 С=О Н НS-Ко. АСН 3 С=О S-Ко. А токсичное вещество Цикл Кребса

Синтез глюкозы из жиров и аминокислот (глюконеогенез)

Синтез глюкозы из жиров и аминокислот (глюконеогенез) Глюкоза Фруктозо-6 -фосфат АТФ Фруктозо-1, 6 -дифосфат фосфо- глицериновый альдегид фосфоенолпируват АТФ обходная реакция пируват СН 3 СО –S-Ко. А жирные кислоты аминокислоты Глюкокортикоиды

Синтез фосфоенолпирувата из пирувата СООН СН 3 1) С=О НСО 3 - АТФ СООН ЩУК СООН 2) СН 2 СООН пируват С=О СООН С-О АТФ АДФ РО 3 Н 2 СН 2 фосфоенолпируват АДФ Н 3 РО 4

Регуляция обмена углеводов

Гормональная регуляция уровня глюкозы в крови Конц. глюкозы в крови инсулин физическая нагрузка Углеводная пища -адреналин, -глюкагон, -тироксин, -глюкокортикоиды 1 2 3 4 5 6 часы

Регуляция концентрации глюкозы в крови глюкоза глюкокортикоиды липиды глюкоза белки глюкоза адреналин глюкагон инсулин тироксин гликоген

Снижение концентрации глюкозы в крови ниже допустимого уровня 3 ммоль/л может вызвать гипогликемический шок!

Ответная реакция на гипогликемию ус ам тал о гип щитовидная железа гипофиз со ма то тр оп и тирокс н ин тиреотропин АКТГ глюкагон ко лю г за глюконеогенез гипогликемия в мышце адрен алин глюкокортикоиды почка

Нарушения углеводного обмена 1. Сахарный диабет; 2. Гипогликемия; 3. Активация гликолиза при гипоксии; 4. Гликогенозы.

Сахарный диабет

Клинические признаки сахарного диабета 1. Жажда 2. Полиурия 3. Быстрая утомляемость 4. 4. Стремительное развитие атеросклероза 5. 5. Ухудшение зрения 6. 6. Постоянно высокая концентрация сахара в крови 7. 7. Положительная реакция на глюкозу в моче 8. 8. Положительная реакция на кетоновые вещества в моче

Профиль сахарной кривой у здорового и больного после сахарной нагрузки Уровень глюкозы крови больной здоровый выброс инсулина сахарная нагрузка 0 1 2 3 часы

Структура проинсулина глу лей ала глн лей гли гли гли лей глу вал ала гли ала глн про асн гли С-пептид глн про ала про глу глн арг S S лиз арг ала гли лиз иле про вал тре глу глн цис тре сер иле цис сер лей тир глн лей глу асн тир цис асн – СООН тир фен S S S фен гли S Н 2 N– фен вал асн глн гис лей цис гли сер гис лей вал глу ала лей тир лей вал цис арг глу гли инсулин

Структура инсулина S S ала пептид А гли иле лиз про вал тре глу глн цис тре сер иле цис сер лей тир глн лей глу асн тир цис асн – СООН тир фен S S гли S Н 2 N– фен вал асн глн гис лей цис гли сер гис лей вал глу ала лей тир лей вал цис пептид В арг глу гли

Строение молекулы инсулина Пептид В Пептид А

Активация инсулином глюкозного канала в клетке канал для глюкозы проинсулин глюкоза рецептор для инсулина С-пептид инсулин поджелудочная железа Na+ глюкоза

Инсулин-зависимая форма сахарного диабета ( тип 1) проинсулин глюкоза С-пептид нарушение синтеза инсулина

Инсулин-независимая форма сахарного диабета ( тип 2) проинсулин повреждение рецептора С-пептид глюкоза инсулин

Причины появления жажды и полиурии у больных сахарным диабетом 1. Высокое содержание глюкозы в крови сопровождается выделением ее избытка почками в мочу 2. Глюкоза является осмотически активной молекулой, поскольку она окружена мощной гидратной оболочкой. Поэтому выведение глюкозы сопровождается потерей организмом большого количества воды. 3. Уменьшение объема циркулирующей крови вызывает рефлекторное чувство жажды. Больные вынуждены принимать в сутки большое количество жидкости. 4. Выделение большого количества воды одновременно сопровождается потерей организмом минеральных веществ, витаминов, белков и т. д.

Последствия снижения уровня глюкозы в клетке 1. Снижаются энергетические ресурсы (уменьшается синтез АТФ); 2. Компенсаторно активируется окисление жиров и аминокислот; 3. Ослабляется синтез нуклеотидов (пентозофосфатный цикл); 4. Ослабляется синтез фосфолипидов (пентозофосфатный цикл); 5. Уменьшается скорость образования УДФ-глюкуронида, в результате чего ослабляется синтез гетерополисахаридов, снижается скорость обезвреживания токсичных веществ; 6. Падает скорость регенерации тканей – замедляется процесс заживления ран. Часто образуются трофические язвы; 7. В результате нарушения обмена веществ в крови и тканях накапливаются кислоты, в результате возникает диабетическая форма ацидоза; 8. Происходят глубокие дистрофические процессы в сетчатке (ретинопатия), почках (нефропатия), сердце (кардиопатия).

Методы лабораторной диагностики сахарного диабета

Портативные приборы для определения глюкозы в домашних условиях

Методы лабораторной диагностики сахарного диабета 1. Определение концентрации глюкозы крови до еды (натощак); 2. Определение уровня глюкозы после еды (пик); 3. Определение концентрации глюкозы перед сном; 4. Определение концентрации инсулина к крови; 5. Определение уровня С-пептида в крови; 6. Определение в крови гликогемоглобина (гликозилированный гемоглобин); 7. Применение метода сахарной нагрузки.

Неферментативное гликирование белков глюкозой подвержены в крови: гемоглобин, белки эритроцитарных мембран, коллаген, сывороточные белки, в том числе альбумин, трансферрин, белки липопротеинов, некоторые ферменты. С увеличением длительности контакта с глюкозой повышается процент гликирования соответствующего белка.

Неферментативное гликирование белков Н С=О Н-С-ОН НО-С-Н Н-С-ОН СН 2 ОН глюкоза + Н 2 N-белок Н 2 О Н Н Н С Н-С-ОН НО-С-Н Н-С-ОН СН 2 ОН N-белок Н С Н-С-ОН НО-С-Н Н-С-ОН СН 2 ОН Восстановление основания Шиффа N-белок Основание Шиффа необратимые реакции Н Н N-белок Н С С= О НО-С-Н Н-С-ОН СН 2 ОН кетоамины (фруктозамин)

Длительность гликирования некоторых белков крови Гемоглобин эритроцитов – 100 -120 дней ½ Т альбумин - 20 дней ½ Т трансферрин - 8 дней ½ Т коллаген – несколько лет

Активация гликолиза при гипоксии Глюкоза глюкозо-6 -фосфат фруктозо-1, 6 -дифосфат 2 АТФ глицериновый альдегид фосфоенолпируват лактат Ацетил-Ко. А Цикл трикарбоновых кислот Окислительное фосфорилирование АТФ О 2

Причина повышения концентрации молочной кислоты при гипоксии 1 глюкоза 38 АТФ СО 2 + Н 2 О 19 глюкоз 2 АТФ х 19 = 38 АТФ 38 молочных кислот

Типы гликогенозов и их характеристика название причина Органы, запасающие гликоген Болезнь Гирке Глюкозо-6 фосфатаза Печень, почки Болезнь Помпе Кислая 1, 4 глюкозидаза Печень селезенка, мышцы Болезнь Кори Гликоген-ветвящий фермент Печень, мышцы, эритроциты Болезнь Мак-Ардла Фосфорилаза мышц Скелетные мышцы Болезнь Герса Фосфорилаза печени Печень Болезнь Таруи Фосфофруктокиназа мышц Мышцы Болезнь Томсона фосфоглюкомутаза Печень, мышцы

Синтез гликогена в печени глюкоза + АТФ глюкозо-6 -фосфат + АДФ глюкозо-6 -фосфат + УТФ УДФ-глюкоза + Н 4 Р 2 О 7 (гликоген)n + УДФ-глюкоза (гликоген) n+1 + УДФ Болезнь Кори. Гликоген-ветвящий фермент

Расщепление гликогена в печени адреналин фосфорилаза Б-нь Мак Ардла (мышцы) Б-нь Герса (печень) Н 3 РО 4 (гликоген)n-1 + глюкозо-1 -фосфат фосфоглюкомутаза глюкозо-1 -фосфат глюкозо-6 -фосфатаза глюкозо-6 -фосфат Б-нь Гирке (печень, почки) глюкоза + Н 3 РО 4