Оглавление

1.ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙПУТЬ.МЕТАБОЛИЗМГАЛАКТОЗЫИФРУКТОЗЫ.РЕГУЛЯЦИЯУРОВНЯ ГЛЮКОЗЫВ КРОВИ 1

3.НАСЛЕДСТВЕННАЯ ЭНЗИМОПАТИЯ ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТ-ДЕГИДРОГЕНАЗЫ. ФАКТОРЫ,

ПРОВОЦИРУЮЩИЕ ПРОЯВЛЕНИЕНЕДОСТАТОЧНОСТИФЕРМЕНТА.ПОСЛЕДСТВИЯ 13

4.ПРЕВРАЩЕНИЕ ФРУКТОЗЫ В ГЛЮКОЗУ. ПУТИ МЕТАБОЛИЗМА ФРУКТОЗЫ. НАРУШЕНИЯ

МЕТАБОЛИЗМА ФРУКТОЗЫ.РАЗЛИЧИЯМЕТАБОЛИЗМАФРУКТОЗЫВПЕЧЕНИИВМЫШЦАХ. ПОЛИОЛОВЫЙПУТЬ.

16

5.РОЛЬ ГАЛАКТОЗЫ В ОРГАНИЗМЕ. ПРЕВРАЩЕНИЕ ГАЛАКТОЗЫ В ГЛЮКОЗУ. ГАЛАКТОЗЕМИЯ,

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ПРИЧИНЫ,КЛИНИЧЕСКИЕПРОЯВЛЕНИЯИОСНОВЫЛЕЧЕНИЯ 22

6.ОСОБЕННОСТИ ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ В ЭРИТРОЦИТЕ – ГЛИКОЛИЗ, ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ШУНТ,

2,3- ДИФОСФОГЛИЦЕРАТНЫЙШУНТ.

26

7.ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ. ИНСУЛИН-ЗАВИСИМЫЕ ТКАНИ. ГОРМОНЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ФЕРМЕНТЫ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ, СПОСОБЫ ИХ РЕГУЛЯЦИИ. НЕРВНАЯ

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНАУГЛЕВОДОВ.РОЛЬСИМПАТИЧЕСКОЙИПАРАСИМПАТИЧЕСКОЙСИСТЕМ 28

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

УГЛЕВОДОВ. В ЧЕМ ЗАКЛЮЧАЕТСЯБИОХИМИЯОСЛОЖНЕНИЙСАХАРНОГОДИАБЕТА? 35

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ХАРАКТЕРИСТИКАПЕНТОЗОФОСФАТНОГОПУТИОКИСЛЕНИЯГЛЮКОЗЫ

Никаких прелюдий, сразу к делу, пирожочек.

Пентозофосфатный путь или фосфоглюконатный или гексозомонофосфатный путь – это биохимический процесс альтернативного окисления глюкозо-6-фосфата, который происходит в цитоплазме.

Он имеет очень большое значение:

1) Обеспечивает клетку важным восстановителем – НАДФН – никотинамидадениндинуклеотидфосфатом.

В отличии от уже знакомого нам НАДФ, у НАДФН фосфорилирована вторая гидроксильная группа на одном из остатков рибозы.

Напомню, что НАД и НАДФ (невосстановленные формы НАДН и НАДФН) являются коферментными формами Витамина В3 – никотинамида.

НАДФН используется в качестве восстановительного агента в синтезе:

жирных кислот

нуклеотидов

холестерола

стероидных гормонов

кучи других веществ

А так же участвует в антиоксидантной защите – восстанавливает глутатион, защищающий, например, гемоглобин от окисления.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

2)Обеспечивает синтез пентоз (рибозы), которые необходимы для синтеза важных молекул – ДНК, РНК, АТФ, НАДН, ФАД и КоэнзимА

Пентозофосфатный путь делится на два этапа:

окислительный и неокислительный

ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП – превращение глюкозы-6-фосфата

рибозо-5-фосфат, НАДФН и CO2.

НЕОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП – эти реакции превращают пентозофосфаты, содержащие 5 атомов углерода, в

гексозофосфаты (6С) и триозофосфаты (3С) – промежуточные продукты гликолиза.

Ткани с высокой активностью пентозофосфатного пути:

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

НА ОКИСЛИТЕЛЬНОМ ЭТАПЕ ОБРАЗУЮТСЯ ПЕНТОЗОФОСФАТЫ И НАДФН

Первые две реакции окислительного этапа необратимы во внутриклеточных условиях.

Фермент: ЛАКТОНАЗА

III.6-фосфоглюконат окисляется и декарбоксилируется до кетопентозы -

рибулозо-5- фосфата.

Эта реакция является по сути окислительным декарбоксилированием.

Фермент: 6-ФОСФОГЛЮКОНАТДЕГИДРОГЕНАЗА

Акцептор электронов: НАДФ, при этом образуется вторая молекула НАДФН.

Внекоторых тканях пентозофосфатный путь на этом завершается, в результате образуется:

1)2 НАДФН – восстановителей в реакциях биосинтеза

2)Рибулозо-5-фосфат – предшественник для синтеза нуклеотидов

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

Получается, что из молекулы глюкозы мы синтезируем 2 молекулы НАДФН.

ИТОГОВОЕ УРАВНЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ЭТАПА:

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

НА НЕОКИСЛИТЕЛЬНОМ ЭТАПЕ ПЕНТОЗОФОСФАТЫ ПРЕВРАЩАЮТСЯ В ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТ

Ну насинтезировали мы с вами рибозо-5-фосфат. А что, если он нам не так нужен? Вдруг клетке сейчас намного ценнее молекулы НАДФН, чем пентоза, которая пойдёт на синтез нуклеотидов?

Грубо говоря, пентоза, образующаяся в ПФП (пентозофосфатном пути), для таких клеток является побочным продуктом, им нужно было только НАДФН. Но чтоб добру не пропадать, они пускают эту образующуюся пентозу в гликолиз. Только чтобы в него попасть, рибозо-5-фосфату необходимо превратиться в его промежуточные продукты. Это и происходит на неокислительном этапе – превращение пентоз и интермедиаты гликолиза.

Неокислительный этап – это этап структурных перестроек.

Реакции неокислительного этапа легко обратимы, и, следовательно, предоставляют возможность для превращения гексозофосфатов(6С) в пентозофосфаты (5С)

Некоторые вещи прежде чем мы начнём:

Транскетолаза – переносит 2х углеродные фрагменты

Трансальдолаза – переносит 3х углеродные фрагменты

(я не шучу)

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ИТАК:

Рибулозо-5-фосфат, полученный в окислительном этапе, может превратиться либо в рибозо-5-фосфат (ИЗОМЕРАЗА), либо в ксилулозо-5-фосфат (РИБОЗО-5- ФОСФАТЭПИМЕРАЗА)

I)Рибулозо-5-фосфат превращается в свой эпимер – ксилулозо-5-фосфат

Фермент: РИБОЗО-5-ФОСФАТЭПИМЕРАЗА

II)Перенос 2 атомов углерода от ксилулозо-5-Ф на рибозо-5-Ф

Фермент: ТРАНСКЕТОЛАЗА

Кофермент: тиаминпирофосфат

Перенос атомов С1 и С2 от ксилулозо-5-фосфата на рибозо-5-фосфат, в результате чего образуется семиуглеродный продукт – седогептулозо-7-фосфат и трёхуглеродный продукт – глицеральдегид-3-фосфат.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

III)Перенос 3 атомов углерода с седогептулозо-7-Ф на глицеральдегид-3-Ф

Фермент: ТРАНСАЛЬДОЛАЗА

Перенос трёхуглеродного фрагмента от седогептулозо-7-фосфата

на глицеральдегид-3-фосфат, в результате образуется гексоза -

фруктозо-6-фосфат и тетроза – эритрозо-4-

IV) Перенос 2 атомов углерода с ксилулозо-5-Ф на эритрозо-4-Ф

Фермент: ТРАНСКЕТОЛАЗА (не опять, а снова)

Кофермент: Тиаминдифосфат

Из эритрозо-4-фосфата и ксилулозо-5-фосфата образуется фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат – метаболиты гликолиза!

ЧТО ДАЛЬШЕ?

Две молекулы глицеральдегид-3-фосфата, образовавшиеся при повторении этих реакций, превращаются в молекулу фруктозо-1,6-дифосфата, как в процессе глюконеогенеза.

И, наконец, фруктозодифосфатаза и глюкозофосфатизомераза превращают фруктозо-1,6-дифосфат в глюкозо-

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

6-фосфат, т.е. реализуются процесс глюконеогенеза. Фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат так же могут идти в реакции гликолиза, синтеза глицерола.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

Если кому-то проще текстом:

Сначала рибулозо-5-фосфат подвергается реакциям изомеризации и эпимеризации с образованием ксилулозо-5-фосфата и рибозо-5-фосфата соответственно. Далее транскетолаза переносит двухуглеродный фрагмент с ксилулозо-5-фосфата на рибулозо-5-фосфат.

Так как и ксилулозо-5-фосфат, и рибулозо-5-фосфат являются пятиуглеродными сахарами, то при переносе двух углеродов с одного сахара на другой образуются триоза – глицеральдегид-фосфат (3С) и гептоза –

седогептулозо-7-фосфат (7С)

Далее трансальдолаза перебрасывает трёхуглеродный фрагмент с седогептулозы-7- фосфата (7С) на глицеральдегид-3-фосфат(3С) и образуются гексоза – фруктозо-6- фосфат (6С) и тетроза – эритрозо-4-фосфат(4С).

И, наконец, снова транскетолаза переносит двухуглеродный фрагмент с ксилулозы, образовавшейся ещё в самом начале при реакции эпимеризации рибулозо-5-фосфата, на эритрозо-4-фосфат. Ксилулоза – пентоза (5С), эритроза – тетроза (4С), если перенести 2 атома углерода с ксилулозы, то получим триозу – глицеральдегид-фосфат и гексозу – снова фруктозо-6- фосфат.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ПФП В АДИПОЦИТЕ – обеспечение субстратами для синтеза жирных кислот

Функция адипоцитов – депонирование жиров в виде триацилглицеридов. При этом основной источников атомов углеродов для синтеза жирных кислот – глюкоза. Поэтому около 70% глюкозы в адипоцитах окисляется до АцетилSКоа, который является донором для синтеза ЖК. А около 20% глюкозы в адипоцитах окисляется по пентозофосфатному пути – при этом образуется НАДФН, являющийся донором водорода для синтеза жирных кислот.

Ну так как адипоцитам не очень то и нужны пентозы, образующиеся в пентозофосфатном пути, они в ходе неокислительного этапа преобразуют их в интермедиаты гликолиза (фрутозо-6-фосфат и глицеральдегидфосфат), из которых в последствии образуется Ацетил-SКоа, нужный для синтеза ЖК.

ПФП В ЭРИТРОЦИТЕ

В эритроците единственный источник энергии – гликолиз, т.к. митохондрий там попросту нет. Пируват восстанавливается в анаэробных условиях в лактат. На эритроците лежит большая ответственность – ему необходимо транспортировать кислород с помощью белка – гемоглобина.

Ему важно сохранить гемоглобин от:

1)окисления в метгемоглобин (что приводит к нарушению транспорта кислорода)

2)образования супероксид-анион радикала с последующим развитием окислительного стресса

Поэтому в эритроците так важна глутатионовая антиоксиданстная защита, для этого нужно большое количество восстановленного НАДФН.

Поэтому ПФП протекает в эритроцитах довольно активно, им очень важен образующийся в этом пути НАДФН.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ПФП В АКТИВНО ДЕЛЯЩЕЙСЯ КЛЕТКЕ

Если в адипоцитах и эритроцитах нам намного было важнее получить НАДФН, то активно делящейся клетке нужны пентозы, которые пойдут на синтез нуклеотидов, для дупликации, для синтеза белков веретена деления, в общем для всего, что нужно для осуществления процесса митоза.

РЕГУЛЯЦИЯ ПФП (ПЕНТОЗОФОСФАТНОГО ПУТИ)

Ключевые ферменты:

глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа

6-фосфоглюконатдегидрогеназа

Транскетолаза

Активность ферментов ПФП увеличивается:

При повышении отношения НАДФ/НАДФН

Выраженное действие концентрации НАДФ на скорость превращений по окислительной ветви пентозофосфатного пути подтверждает, что генерирование НАДФН тесно сопряжено с его использованием в восстановительных биосинтезах. Вопрос о регуляции неокислительной ветви пентозофосфатного пути до сих пор остается открытым.

Под влиянием инсулина и йодтиронина

Активность ферментов ПФП ингибируют:

Глюкокортикостероиды

ИТОГОВОЕ УРАВНЕНИЕ ПФП

Спасти автора

НАСЛЕДСТВЕННАЯЭНЗИМОПАТИЯГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТ-ДЕГИДРОГЕНАЗЫ.

ФАКТОРЫ, ПРОВОЦИРУЮЩИЕПРОЯВЛЕНИЕНЕДОСТАТОЧНОСТИФЕРМЕНТА.

ПОСЛЕДСТВИЯ

Рассмотрим генетический дефект глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г6ФДГ), фермента пентозофосфатного пути, катализирующего превращение глюкозо-6-фосфата в 6-фосфоглюконолактон – самую первую реакцию окислительного этапа.

Ген, отвечающий за синтез Г6ФДГ, расположен на Х-хромосоме и имеет большое количество вариаций. Это значит, что

диапазон активности Г6ФДГ может варьироваться от нормального до выраженной недостаточности.

Дефицит Г6ФДГ является наиболее распространенным нарушением метаболизма эритроцитов (частота 1:60). Чрезвычайно распространён в Африке (до 20% населения), в странах Средиземного моря (4-30%) и ЮгоВосточной Азии.

Дефицит Г6ФДГ ведёт прежде всего к дефициту восстановленного НАДФН и соответственно ведёт к нарушению метгемоглобин-редуктазной системы и глутатионовой антиоксидантной системы. В эритроцитах развивается окислительный стресс (т.к. антиоксидантная система в нём сказала «аривидрочи»), в результате чего наблюдается гемолиз эритроцитов – АФК безбожно атакуют бедную клетку постклеточную структуру.

При этом гемолиз наступает приступообразно – во время каких либо инфекций или при приёме лекарственных препаратов, попадании токсических веществ.

Симптомы:

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

внезапное повышение температуры

желтуха, потемнение мочи

бледность, слабость

тяжёлое учащённое дыхание

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

слабы, учащённый пульс

Лекарства и бытовые в-ва, которые могут привести к развитию гемолитического криза у людей с дефектом Г6ФДГ:

сульфаниламиды

хинин, хинидин, примахин

парацетамол, аспирин

метиленовый синий

метилдофа

высокие дозы аскорбиновой кислоты

красители для тату и окраски волос (хна)

бобовые, красное вино (о нет)

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ПРЕВРАЩЕНИЕ ФРУКТОЗЫ В ГЛЮКОЗУ. ПУТИ МЕТАБОЛИЗМА ФРУКТОЗЫ.

НАРУШЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМАФРУКТОЗЫ.РАЗЛИЧИЯМЕТАБОЛИЗМАФРУКТОЗЫВ

ПЕЧЕНИИВ МЫШЦАХ.ПОЛИОЛОВЫЙПУТЬ.

Фруктоза, как и глюкоза, является моносахаридом, который так же транспортируется из просвета кишечника в кровь, а затем к клеткам.

После попадания в клетку, фруктозе (как и глюкозе) необходимо активироваться. Происходит это по двум направлениям:

1) Гексокиназа фосфорилирует 6ой атом углерода

Гексокиназы I-III типов, но не глюкокиназа

2) Фруктокиназа фосфорилирует 1ый атом

углерода Фруктокиназа-С – печень, поджелудочная

железа, почки, кишечник Фруктокиназа-А – скелетные

мышцы (не активна)

Впечени имеются оба фермента, однако гексокиназа имеет гораздо более низкое сродство к фруктозе и в ней этот путь слабо выражен. То есть работает с фруктозой в основном только фруктокиназа.

Вмышцах имеется только гексокиназа, поэтому фруктоза сразу превращается в фруктозо-6-фосфат.

При действии гексокиназы (мышце):

Образованный фруктозо-6-фосфат подвергается действию изомеразы, превращаясь в глюкозо-6-фосфат, а затем глюкозо-6- фосфатаза отщепляет от него фосфат и образуется глюкоза (тадааам).

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

При действии фруктокиназы (печень):

Втоком крови через транспортёр ГлюТ-5, переносящий как глюкозу, так и фруктозу, фруктоза попадает в гепатоцит.

Впечени активна в основном только фруктокиназа-С, поэтому она взаимодействует с поступившей молекулой фруктозы и фосфорилирует её по первому атому углерода, а не по шестому, как гексокиназа.

Образованный фруктозо-1-фосфат в отличии от фруктозо-6-фосфата не является интермедиатом гликолиза, поэтому должна произойти ещё одна реакция, которая катализируется альдолазой.

Существует три изоформы альдолазы:

Альдолаза А – большинство тканей – субстрат – фруктозоАльдолаза В – печень, почки, тонкий кишечник – субстрат

– фруктозо-1-Ф

Альдолаза С - мозг

МЕТАБОЛИЗМ ФРУКТОЗЫ В ПЕЧЕНИ. Так вот, в образованный фруктозо-1-фосфат под действием альдолазы В подвергается альдольному расщеплению на

глицеральдегид (3С) и диоксиацетон-фосфат (3С).

Глицеральдегид фосфорилируется при участии АТФ глицеральдегид-фосфата (фермент – ТРИОЗОКИНАЗА).

И далее глицеральдегид-фосфат с диоксиацетон-фосфатом используются либо в гликолизе, либо в реакциях глюконеогенеза, превращаясь в интермедит гликолиза – фруктозо-6-фосфат и далее в глюкозу.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

Таким образом, если в мышцах фруктоза включалась в процесс гликолиза в один шаг, всего в одну реакцию, то в печени требуется три шага, три реакции: фосфорилировать фруктозу, затем осущесвить реакцию альдольного расщепления фруктозо-1- фосфата с образованием глицеральдегида, а тем фосфофорилировать его.

ВАЖНО: в печени фруктоза вступает в гликолиз минуя фосфофруктокиназную реакцию, которая является главным пунктом регуляции всего метаболизма глюкозы. Это значит, что метаболизм фруктозы в печени не подвергается регуляции и весь поток фруктозы вне зависимости от метаболического состояния гепатоцита включается в гликолиз и окисляется

Поэтому при избытке фруктозы в печени накапливается Ацетил-КоА, который далее идёт на синтез жирных

НАРУШЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМА ФРУКТОЗЫ

Эссенциальная фруктозурия

Генетический дефект фруктокиназы приводит к доброкачественной эссенциальной фруктозурии, протекающей безо всяких отрицательных симптомов.

Наследственная фруктозурия

Заболевание формируется вследствие наследственных аутосомно-рецессивных дефектов других ферментов обмена фруктозы. Частота 1:20000.

Дефект фруктозо-1-фосфатальдолазы, которая в норме присутствует в печени, кишечнике и корковом веществе почек, проявляется после введения в рацион младенца соков и фруктов, содержащих фруктозу.

Патогенез связан со снижением мобилизации гликогена из-за ингибирования гликогенфосфорилазы фруктозо- 1-фосфатом и ослаблением глюконеогенеза, т.к. дефектный фермент способен участвовать в реакциях аналогично фруктозо-1,6-дифосфат- альдолазе. Проявляется заболевание снижением концентрации фосфатов в крови, гиперфруктоземией, тяжелой гипогликемией. Отмечается вялость, нарушения сознания, почечный канальцевый ацидоз.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

Диагноз ставится исходя из "непонятного" заболевания печени, гипофосфатемии, гиперурикемии, гипогликемии и фруктозурии. Для подтверждения проводят тест толерантности к фруктозе. Лечение включает диету с ограничением сладостей, фруктов, овощей.

Дефект фруктозо-1,6-дифосфатазы проявляется сходно с предыдущим, но не так тяжело.

Спасти автора от вебкама: 5469

ПОЛИОЛОВЫЙ ПУТЬ МЕТАБОЛИЗМА ФРУКТОЗЫ

Полиоловый путь – по сути дела это реакции взаимопревращения глюкозы в фруктозу и фруктозы в глюкозу.

Эти взаимопревращения достигаются образованием промежуточного соединения - многоатомного спирта сорбитола.

При избытке фруктозы:

1) Фруктоза восстанавливается сорбитол-дегидрогеназой в сорбитол (при этом расходуется НАДН)

2)Сорбитол подвергается дегидрированию (окислению) под действием альдозоредуктазы(НАДФ-зависимой) с образованием

глюкозы

При избытке глюкозы:

1) Глюкоза восстанавливается в сорбитол (альдозоредуктаза) – нужен НАДФН

2)Сорбитол далее окисляется во фруктозу (сорбитол-дегидрогеназа) – синтезируется НАДН

НО и при избытке глюкозы, и при избытке фруктозы в клетках накапливается сорбитол, который может повышать осмотическое давление, нарушать оптические свойства белков хрусталика и вести к развитию катаракты.

Спасти автора от вебкама: 5469

ТАКИМ ОБРАЗОМ

1)Альдозоредуктазой – НАДФ-зависимая

2)Сорбитолредуктазой - НАД-

зависимая Физиологическое значение:

+ синтез фруктозы в семенных пузырьках, т.к. фруктоза - основной энергетический субстрат для сперматозоидов. Кстати, переход сперматозоидов с метаболизма фруктозы на метаболизм глюкозы является признаком акросомальной реакции.

- активируется при гипергликемии – повышение осмотического давления, истощение НАДФН, гликирование белков (из-за накопления сорбитола)

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

РОЛЬ ГАЛАКТОЗЫ В ОРГАНИЗМЕ. ПРЕВРАЩЕНИЕ ГАЛАКТОЗЫ В ГАЛАКТОЗЕМИЯ,МОЛЕКУЛЯРНЫЕПРИЧИНЫ,КЛИНИЧЕСКИЕПРОЯВЛЕНИЯИОСНОВЫ ЛЕЧЕНИЯ

Включение галактозы в процессы гликолиза должно сопровождаться реакцией эпимеризации (т.к. галактоза является эпимером глюкозы).

Галактоза является моносахаридом, существующим только в составе дисахарида, уже давно нам известного –

лактозы

(глюкоза+галактоза).

Метаболизм галактозы протекает в основном в печени и состоит из трёх этапов:

1)Активация

2)Эпимеризация

3)Вхождение в метаболизм глюкозы

АКТИВАЦИЯ

Протекает в общем как и у остальных моносахаридов– путём

фосфорилирования.

Фермент – ГАЛАКТОКИНАЗА, фосфорилирование по ПЕРВОМУ углерода

Донор фосфатной группы: АТФ

Продукт: галатозо-1-фосфат +АДФ

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ЭПИМЕРИЗАЦИЯ («классический путь»)

Галактозо-1-фосфат превращается в глюкозо-1-фосфат

Фермент: ГАЛАКТОЗО-1-ФОСФАТ-УРИДИЛТРАНСФЕРАЗА (ГАЛТ) печёночный фермент

глюкозой, УДФ-глюкоза при этом превращается в УДФгалактозу

Образующийся глюкозо-1-фосфат вступает либо в гликолиз, глюконеогенез с образованием глюкозы.

УДФ-галактоза далеетоже подвергается реакции (уридилфосфат-4-эпимераза) и снова превращается в УДФ-глюкозу

Судьба УДФ-глюкозы различна, она может:

участвовать в реакции переноса УМФ на галактозо-1-фосфат,

превращаться в свободную глюкозу и выходить в кровь,

отправляться на синтез гликогена.

Таким образом благодаря реакциям активации и эпимеризации из галактозы образуется УДФ-глюкоза, способная отправляться на синтез гликогена главным образом, а так же глюкозо-1-фосфат, который вступает либо в гликолиз, либо в глюконеогенез

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

«АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПУТЬ»

Заключается в восстановлении галактозы в многоатомный шестиатомный спирт галактитол. При его накоплении в организме может возникнуть катаракта (читай ниже).

Фермент: АЛЬДОЗОРЕДУКТАЗА

Донор: НАДФН НАДФ

ГАЛАКТОЗЕМИИ

Галактоземия является нарушением углеводного метаболизма, обусловленным врожденной недостаточностью ферментов, которые преобразовывают галактозу в глюкозу. Симптомы и признаки включают печеночную и почечную дисфункции, когнитивные расстройства, катаракту, и преждевременное угасание яичников. Диагностика включает определение активности ферментов эритроцитов и анализ ДНК.

Лечение состоит в отказе от потребления галактозы. Физический прогноз при лечении хороший, но когнитивные и функциональные параметры часто субнормальные.

Существует 3 основные генетические причины галактоземий, связанных с дефектом или дефицитом ферментов:

1)Галактокиназы

Т.е. дефицит фермента, катализирующего реакцию активации галактозы, её фосфорилирования и превращения в галактозо-1-фосфат.

Дефицит ведёт к повышению уровня галактозы и развитию катаракты из-за того, что при накоплении галактозы запускается «альтернативный путь» метаболизма галактозы и накапливается галактиол. А при накоплении многоатомных спиртов в хрусталике развивается катаракта (повышение осмотического

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

давления в хрусталике).

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

2)Галактозо-1-Ф-уридилтрансфераза

Фермент, катализирующий реакцию превращения галактозо-1-фосфата в УДФ-галактозу.

Дефицит галактозо-1-Ф-уридилтрансферазы (классическая галактоземия) ведёт к повышению уровня галактозы в крови (катаракта) и повышению концентрации галактозы-1-Фосфата (нарушение роста, задержка нервнопсихического развития, повреждение печени)

3)Эпимеразы

УДФ-галактоза УДФ-глюкоза.

Дефицит ведёт к повышению уровня галактозы и протекает легче классической.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ОСОБЕННОСТИ ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ В ЭРИТРОЦИТЕ – ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙШУНТ,2,3-ДИФОСФОГЛИЦЕРАТНЫЙШУНТ.

Энергетическое обеспечение эритроцита осуществляется за счет утилизации глюкозы в реакциях анаэробного гликолиза, в силу отсутствия митохондрий.

Эритроциту не очень нужен рибозо-5-фосфат, зато очень нужен НАДФН, потому что он активно используется для восстановления актиоксиданта глутатиона ферментом глутатионредуктазой (для защиты гемоглобина).

Последовательно идут оба этапа пензофосфатного пути. Глюкозо-6-фосфат превращается в рибозо-5-фосфат и далее во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат, которые "проваливаются" в гликолиз с образованием лактата. В конечном результате происходит одновременное генерирование НАДФН и АТФ.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

2,3-Дифосфоглицерат образуется в эритроцитах из 1,3- дифосфоглицерата, промежуточного метаболита гликолиза, в реакциях, получивших название шунт Раппопорта.

Отличительной особенностью гликолиза в эритроцитах по сравнению с другими клетками является выработка значительного количества 2,3- дифосфоглицериновой кислоты,

регулирующей

кислородосвязывающую функцию гемоглобина.

2,3-Дифосфоглицерат располагается в центральной полости

тетрамера дезоксигемоглобина и связывается с β-цепями. Функция 2,3- дифосфоглицерата заключается в снижении сродства гемоглобина к кислороду, что имеет особенное значение при подъеме на высоту и при нехватке кислорода во вдыхаемом воздухе. В этих условиях связывание кислорода с гемоглобином в легких не нарушается, так как концентрация его относительно высока. Однако в тканях за счет 2,3-дифосфоглицерата отдача кислорода

возрастает в 2 раза.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ. ИНСУЛИН-ЗАВИСИМЫЕ ГОРМОН-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ФЕРМЕНТЫ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ, СПОСОБЫ ИХ РЕГУЛЯЦИИ. НЕРВНАЯРЕГУЛЯЦИЯОБМЕНАУГЛЕВОДОВ.РОЛЬСИМПАТИЧЕСКОЙ И ПАРАСИМПАТИЧЕСКОЙСИСТЕМ.

Регуляция углеводного обмена осуществляется на всех его этапах нервной системой и гормонами. Помимо этого, активность ферментов отдельный путей метаболизма углеводов регулируется по принципу «обратной связи», в основе которого лежит аллостерический механизм взаимодействия фермента с эффектором. К аллостерическим эффекторам можно отнести конечные продукты реакции, субстраты, некоторые метаболиты, адениловые мононуклеотиды. Важнейшую роль в направленности углеводного обмена (синтез или распад углеводов) играет соотношение коферментов НАД+ / НАДН∙Н+ и энергетический потенциал клетки.

Постоянство уровня глюкозы в крови – важнейшее условие поддержания нормальной жизнедеятельности организма.

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

Печень – единственный орган, депонирующий глюкозу (в виде гликогена) для нужд всего организма.

ИНСУЛИН

Из гормонов выдающуюся роль играет инсулин. Инсулин оказывает свое действие только на инсулинзависимые ткани, прежде всего, на мышечную и жировую. Мозг, лимфатическая ткань, эритроциты относятся к инсулиннезависимым. В отличие от других органов, действие инсулина не связано с рецепторными механизмами его влияния на метаболизм гепатоцитов. Хотя глюкоза свободно проникает в печёночные клетки, но это возможно только при условии повышенной её концентрации в крови. При гипогликемии, напротив, печень отдаёт глюкозу в кровь (даже несмотря на высокий уровень инсулина в

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

сыворотке).

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

Наиболее существенным действием инсулина на организм является снижение нормального или повышенного уровня глюкозы в крови – вплоть до развития гипогликемического шока при введении высоких доз инсулина.

Уровень глюкозы в крови снижается в результате:

1.Ускорения поступления глюкозы в клетки.

2.Повышения использования глюкозы клетками.

1.Инсулин ускоряет поступление моносахаридов в инсулинзависимые ткани, особенно глюкозы (а также сахаров схожей конфигурации в положении С1-С3), но не фруктозы. Связывание инсулина со своим рецептором на плазматической мембране приводит к перемещению запасных белков-переносчиков глюкозы (глют 4) из внутриклеточных депо и включению их в мембрану.

2.Инсулин активирует использование клетками глюкозы путём:

активирования и индукции синтеза ключевых ферментов гликолиза (глюкокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы).

Увеличения включения глюкозы в пентозофосфатный путь (активирование дегидрогеназ глюкозо-6- фосфата и 6- фосфоглюконата).

Повышения синтеза гликогена за счёт стимуляции образования глюкозо-6-фосфата и активирования гликогенсинтазы (одновременно инсулин ингибирует гликогенфосфорилазу).

Торможения активности ключевых ферментов глюконеогенеза (пируваткарбоксилазы, фосфоенол-ПВК- карбоксикиназы, бифосфатазы, глюкозо-6-фосфатазы) и репрессии их синтеза (уставлен факт репрессии гена фосфоенолПВКкарбоксикиназы).

Другие гормоны, как правило, способствуют увеличению содержания глюкозы в крови.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ГЛЮКАГОН И АДРЕНАЛИН

Приводят к росту гликемии путём активации гликогенолиза в печени (активирование гликогенфосфорилазы), однако в отличие от адреналина глюкагон не влияет на гликогенфосфорилазу мышц. Кроме того, глюкагон активирует глюконеогенез в печени, следствием чего также является увеличение концентрации глюкозы в крови.

ГЛЮКОКОРТИКОИДЫ

Способствуют повышению уровня глюкозы в крови за счёт стимуляции глюконеогенеза (ускоряя катаболизм белков в мышечной и лимфоидной тканях, эти гормоны увеличивают содержание в крови аминокислот, которые, поступая в печень, становятся субстратами глюконеогенеза). Кроме того, глюкокортикоиды препятствуют утилизации глюкозы клетками организма.

СОМАТОТРОПИН

Гормон роста вызывает увеличение гликемии опосредованно: стимулируя распад липидов, он приводит увеличению уровня жирных кислот в крови и клетках, снижая тем самым потребность последних в глюкозе (жирные кислоты – ингибиторы использования глюкозы клетками).

ТИРОКСИН

Тироксин, особенно вырабатываемый в избыточных количествах при гиперфункции щитовидной железы, также способствует повышению уровня глюкозы в крови (за счёт увеличения гликогенолиза).

С днём таблиц…

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

РЕГУЛЯЦИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМОЙ

Депонирование углеводов, использование углеводных запасов печени и другие процессы углеводного обмена регулируются центральной нервной системой. Большое значение в регуляции углеводного обмена имеет кора больших полушарий. Одним из примеров этого может служить условнорефлекторное увеличение концентрации глюкозы в крови у спортсменов в предстартовом состоянии.

Эфферентные нервные пути, обеспечивающие регуляцию углеводного обмена, относятся к вегетативной нервной системе.

Симпатические нервы усиливают процессы расщепления и выход гликогена из печени.

Парасимпатические нервы, наоборот, стимулируют депонирование гликогена.

Нервные импульсы могут воздействовать либо прямо на клетки печени, либо косвенным путем, через железы внутренней секреции. Гормон мозгового слоя надпочечника адреналин способствует выходу углеводов из депо. Гормон поджелудочной железы инсулин обеспечивает их депонирование. Кроме этих гормонов в регуляции углеводного обмена участвуют гормоны коркового слоя надпочечников, щитовидной железы и передней доли

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

гипофиза.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕГИПЕР-ИГИПОГЛИКЕМИИ:ПРИЧИНЫВОЗНИКНОВЕНИЯ

Гипергликемия – концентрация глюкозы в крови более 5,5 ммоль/л

Гипогликемия – концентрация глюкозы в крови менее 3,3 ммоль/л

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ГИПОГЛИКЕМИЯ.

Выявляется при тяжелой и длительной физической нагрузке; длительном умственном напряжении; у женщин в период лактации; развивается вслед за алиментарной гипергликемией благодаря компенсаторному выбросу в кровь инсулина.

Патогенез гипогликемий связан:

-недостаточное поступление глюкозы в кровь,

-ускоренным выведением глюкозы из крови

-комбинация этих факторов.

Коррекция гипогликемии:

Снижение уровня глюкозы в крови альфа-клетки поджелудочной железы вырабатывают

ГЛЮКАГОН. Глюкагон стимулирует гликогенолиз, активацию глюконеогенеза, распад

триацилглицеридов Повышение глюкозы в крови, прекращение секреции глюкагона

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ГИПЕРГЛИКЕМИИ. Это быстрообратимые состояния. Нормализация уровня глюкозы в крови происходит без внешних корригирующих воздействий.

Гипергликемия способствует повышению осмотического давления крови, нарушению распределения воды между вне – и внутрисосудистыми бассейнами. Вода устремляется в сосудистое русло, происходит обезвоживание, дегидратация тканей.

Так же при повышении концентрации глюкозы в крови происходит неферментативное гликозилирование белков, они теряют свои функции.

Физиологические гипергликемии бывают двух видов:

1. Алиментарная гипергликемия. Обусловлена приемом пищи, содержащей углеводы. Концентрация глюкозы в крови нарастает вследствие ее быстрого всасывания из кишечника. Активация секреции гормона β- клетками островков Лангерганса поджелудочной железы начинается рефлекторно, после попадания пищи в полость рта и достигает максимума при продвижении пищи в двенадцатиперстную кишку и тонкий кишечник.

Пики концентраций инсулина и глюкозы в крови совпадают по времени. Таким образом, инсулин не только обеспечивает доступность углеводов пищи к клеткам организма, но и ограничивает повышение концентрации глюкозы в крови, не допуская потерю ее с мочой.

2.Нейрогенная гипергликемия. Развивается в ответ на эмоциональный стресс и обусловлена выбросом в кровь катехоламинов, образующихся в мозговом веществе надпочечников (АДРЕНАЛИН) и реализующих свои гипергликемические эффекты.

Освобождающаяся глюкоза быстро выходит в кровь, вызывая

гипергликемию. 3.Гипергликемия беременных

Коррекция гипергликемии:

Повышение уровня глюкозы в крови β-клетки поджелудочной железы вырабатывают

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ИНСУЛИН Инсулин стимулирует синтез гликогена, активацию ПФП, гликолиз и синтез

триацилглицеридов Снижение глюкозы в крови до нормы, секреция инсулина

прекращается.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ПАТОЛОГИЧЕСКИЕГИПЕР-ИГИПОГЛИКЕМИИ

ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ ГИПОГЛИКЕМИЯ

Гиперинсулинизм. Возникает у больных сахарным диабетом в связи с передозировкой инсулина при лечении. Причины: аденома островковых клеток поджелудочной железы (инсулома); синдром ЗоллингераЭллисона (аденома или карцинома поджелудочной железы, которая, развивается из α- клеток островков Лангерганса, ответственных за выделение глюкагона и гастрина).

Без гиперинсулинизма. Выявляется: при патологии почек, сопровождающейся снижением порога для глюкозы, что приводит к потере глюкозы с мочой; нарушении всасывания углеводов; заболеваниях печени, сопровождающихся торможением синтеза гликогена и глюконеогенеза (острые и хронические гепатиты); недостаточности надпочечников (дефицит глюкокортикоидов); гипоавитаминозе В1, галактоземиях и при печеночных формах гликогенозов; голодании или недостаточном питании (алиментарная гипогликемия); недостаточности механизмов регуляции углеводного обмена у новорожденных.

ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ ГИПЕРГЛИКЕМИИ. Причины:

1)нейроэндокринные расстройстванарушение соотношения уровня гормонов гипо- и гипергликемического действия( при заболеваниях гипофиза, опухолях коры надпочечников; при недостаточной продукции инсулина, глюкагономе);

2)органические поражения центральной нервной системы, расстройства мозгового кровообращения;

3)нарушения функций печени при циррозе;

4)судорожные состояния, когда происходит расщепление гликогена мышц и образование лактата, из которого в печени синтезируется глюкоза;

5)действие наркотических веществ (морфин, эфир), возбуждающих симпатическую нервную систему

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

способствующих развитию гипергликемии.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКАСАХАРНОГОДИАБЕТА1И2ТИПА.НАРУШЕННЫЕПУТИ

ОБМЕНАУГЛЕВОДОВ.ВЧЕМЗАКЛЮЧАЕТСЯБИОХИМИЯОСЛОЖНЕНИЙ

САХАРНОГО ДИАБЕТА?

Сахарный диабет (Diabetes mellitus) — широко распространённое заболевание, которое наблюдается при абсолютном или относительном дефиците инсулина. Нехватка этого пептидного гормона отражается главным образом на обмене углеводов и липидов.

Улюбого диабета есть 4 главных симптома:

Гипергликемия (повышенный сахар в крови)

Глюкозурия (наличие глюкозы в моче)

Полиурия (увеличенное образование мочи)

Полидипсия (повышенная жажда)

Небольшая договорённость. Почти во всех учебниках, в том числе и в нашей лекции диабет делят на инсулинзависимый (первый) и инсулиннезависимый (второй) тип. Но такая классификация уже давно устарела, диабет в современном мире (но видимо не в России) делится просто на первый и второй тип, плюс некоторые выделяют диабет «не второго типа» (почему

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

Сахарный диабет делится на два типа:

1.САХАРНЫЙ ДИАБЕТ I ТИПА – недостаточный синтез инсулина в β-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Среди причин этого в настоящее время на первый план выдвигаются аутоиммунные поражения и инфицирование β-тропными вирусами

(краснуха, оспа, вирусы Коксаки, Эпштейна-Бар, эпидемического паротита).

Развивается как правило в детском или подростковом возрасте и сопровождается снижением количеством β-клеток поджелудочной железы.

При поражении β-клеток поджелудочной железы снижается концентрация инсулина, а значит преобладают эффекты глюкагона. К ним относятся:

1.Повышение активности глюконеогенеза гипергликемия

Атак же повышение активности глюконеогенеза ведёт к снижению концентрации оксалоацетата, следовательно, к снижению скорость ЦТК и повышению концентрации Ацетил-SКоа. Ацетил-SКоа накапливается в клетке и в итоге это приводит к синтезу кетоновых тел – кетогенезу.

Именно поэтому для больных СД I типа характерна кетоацидотическая кома.

2. Снижение гликогеногенеза гипогликемия ТОЛЬКО натощак(!)

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

2. САХАРНЫЙ ДИАБЕТ II ТИПА – диабет взрослых, около 80% от всех случаев СД.

Грубо говоря, инсулин при этом типе СД нормально вырабатывается, только всем клеткам на него пофиг, у них бе ды с рецепторами. Хоть тонну инсулина им подай, они на него не отреагируют (прямо как на сообщения бывшего)

В общем, инсулин для всех какая-то шутка….

Сахарный диабет II типа не берётся из воздуха. Он возникает, когда складываются несколько факторов, которые могут привести к его возникновению. Они называются «факторы риска».

Факторы риска:

1.Ожирение

2.Недостаток физической нагрузки

3.Генетическая предрасположенность

Для СД 2 типа ведущей причиной является инсулинорезистентность из-за снижения

чувствительности клеток-мишеней к гормону. Здесь выделяют две глобальные причины:

снижение активности рецепторов

(рецепторные механизмы),

нарушение проведения сигнала от рецептора к внутриклеточным ферментам (пострецепторные механизмы).

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

РЕЦЕПТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

При ожирении увеличивается диаметр адипоцитов, их площадь. А количество инсулиновых рецепторов то остаётся прежним, оно не увеличивается. Увеличение размера адипоцита приведёт к

снижению эффекта инсулина на жировую ткань.

повышенная вязкость мембран (снижение доли ненасыщенных жирных кислот в фосфолипидах, увеличение содержания холестерина),

блокирование инсулиновых рецепторов антителами,

нарушение мембран в результате активации процесов ПОЛ (перекисного окисления липидов) Структурные нарушения рецепторов - не позволяют связываться с гормоном или отвечать на его сигнал (например при действии АФК)

ПОСТРЕЦЕПТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Пострецепторные механизмы сопровождаются ослаблением проведения сигнала через фосфатидилинозитол- 4,5- дифосфат-3-киназный путь (ФИ-3-киназный).

Немного забежим вперёд:

При активации фосфатидилинозитол-3-киназного механизма результатом являются быстрые эффекты –

активация ГлюТ-4 и поступление глюкозы в клетку, изменение активности "метаболических" ферментов – ТАГлипазы, гликогенсинтазы, гликогенфосфорилазы, киназы гликогенфосфорилазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы и других.

Внастоящеевремя ослаблениепроведения сигнала через IRS-ФИ-3-киназныйпуть считают главной причиной инсулинорезистентности.

Врезультате развиваются снижение активации белков этого сигнального пути, отсутствие быстрых эффектов инсулина, а именно активации трансмембранных переносчиков глюкозы (ГлюТ4) и метаболических

ферментов утилизации глюкозы.

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

методички на стене)

Иллюстрации и моя причина просыпаться каждое утро: https://vk.com/ssvv201

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

Перевариваниеивсасываниелипидов.Синтезжирныхкислот.Липогенез.

Привет, сексуалка… Ну что, посексим?...

Дисклеймер:Основано на реальных событиях методе Тимина, Северине,Ленинжере, Википедии, куче других источников и моих псевдознаниях.

Надеюсь, все успешно сдали пищевар, коллок по углеводам и готовы приступить к новой теме!

Тема очень приятная, если не трогать синтез жирных

кислот )) Удачи!:3

Иллюстрации, как всегда, прекрасная Светочка Логунова https://vk.com/ssvv201<3

Курина Таня, 2.2.15 РНИМУ им.Пирогова Инст: @tanissimoo,

вк:- https://vk.com/tanissimooo (Здесь вы можете не только полайкать меня, но и найти остальные

Спасти автора от вебкама: 5469 3900

методички на стене)

Спасти автора от вебкама: 5469 3900