Глюконеогенез. Ход процесса, биологическая роль. Регуляция углеводного обмена.

Содержание

Слайд 2

ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Глюконеогенез. Ход процесса, биологическая роль. 2. Регуляция углеводного обмена.

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Глюконеогенез. Ход процесса, биологическая роль.
2. Регуляция углеводного обмена.

Слайд 3

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ (ГНГ) ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ - СИНТЕЗ ГЛЮКОЗЫ ИЗ НЕУГЛЕВОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СУБСТРАТЫ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА:

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ (ГНГ)

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ - СИНТЕЗ ГЛЮКОЗЫ ИЗ НЕУГЛЕВОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
СУБСТРАТЫ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА:
пируват,
лактат,
глицерин,
аминокислоты
МЕСТО

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА:
основное - печень,
менее интенсивно - почки, слизистая кишечника
Слайд 4

МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПУТИ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПУТИ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА - ЭТО МОДИФИКАЦИЯ ПУТЕЙ ГЛИКОЛИЗА

МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ 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 5

КЛЮЧЕВЫЕ ФЕРМЕНТЫ ГНГ НЕОБРАТИМЫЕ РЕАКЦИИ ГЛИКОЛИЗА ПРЕОДОЛЕВАЮТСЯ С УЧАСТИЕМ СПЕЦИФИЧЕСКИХ (КЛЮЧЕВЫХ)

КЛЮЧЕВЫЕ 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 6

ХОД РЕАКЦИЙ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА лактатдегидрогеназа ПИРУВАТ ↔ ЛАКТАТ +СО2 + АТФ +

ХОД 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 → ↑↓

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 8

ХОД РЕАКЦИЙ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА (продолжение) ФРУКТОЗО-1,6-БИФОСФАТ ↓ фруктозо-1,6-бисфосфотаза ФРУКТОЗО-6-ФОСФАТ ↑↓ гексозофосфатизомераза ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТ ↓ глюкозо-6-фосфатаза ГЛЮКОЗА → КРОВЬ

ХОД 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 +

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

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 11

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ из АМИНОКИСЛОТ (продолжение) В СУКЦИНИЛ КоА - изолейцин, метионин, валин

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ из АМИНОКИСЛОТ (продолжение)

В СУКЦИНИЛ КоА - изолейцин, метионин,
валин
В

ФУМАРАТ - тирозин, фенилаланин
В ОКСАЛОАЦЕТАТ - аспарагин
Слайд 12

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ ИЗ ЛИПИДОВ ГЛИЦЕРИН: 1. Глицерин + АТФ → глицерол-3-фосфат +

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ 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 13

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ ИЗ ЛИПИДОВ (продолжение) ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ → β-ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ →

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ ИЗ ЛИПИДОВ (продолжение)

ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ → β-ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ → АЦЕТИЛ-КоА →


ИНТЕРМЕДИАТЫ ЦИКЛА КРЕБСА → ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ
Слайд 14

РЕГУЛЯЦИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА РЕГУЛЯТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ПОДДЕРЖАНИЕ ПОСТОЯННОГО УРОВНЯ ГЛЮКОЗЫ В

РЕГУЛЯЦИЯ 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 15

СУБСТРАТНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ НА СКОРОСТЬ ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИИ ВЛИЯЕТ: А. КОЛИЧЕСТВО РЕАГЕНТА (СУБСТРАТА),

СУБСТРАТНАЯ 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 16

СУБСТРАТНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ (продолжение) ↑тепло 2. НЕРАВНОВЕСНЫЕ РЕАКЦИИ: S → P -

СУБСТРАТНАЯ 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 17

ГЛЮКОЗО-ЖИРНОКИСЛОТНЫЙ ЦИКЛ (цикл РЭНДЛА) СУБСТРАТНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА ГЛЮКОЗЫ В ОРГАНИЗМЕ: ГЛЮКОЗА

ГЛЮКОЗО-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 18

ГЛЮКОЗО-ЛАКТАТНЫЙ ЦИКЛ (цикл КОРИ) МЕЖОРГАННЫЙ МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ ЦИКЛ: ПЕЧЕНЬ ⎮ КРОВЬ ⎮

ГЛЮКОЗО-ЛАКТАТНЫЙ ЦИКЛ (цикл КОРИ)

МЕЖОРГАННЫЙ МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ ЦИКЛ:
ПЕЧЕНЬ ⎮ КРОВЬ ⎮ МЫШЦЫ
глюкоза

→ глюкоза → глюкоза
↑ ↓
пируват пируват
↑ ↓
лактат ← лактат ← лактат
Слайд 19

ГЛЮКОЗО-АЛАНИНОВЫЙ ЦИКЛ ПЕЧЕНЬ ⎮ КРОВЬ ⎮ МЫШЦЫ глюкоза → глюкоза →

ГЛЮКОЗО-АЛАНИНОВЫЙ ЦИКЛ

ПЕЧЕНЬ ⎮ КРОВЬ ⎮ МЫШЦЫ
глюкоза → глюкоза → глюкоза

↑ ↑
пируват пируват
↑ ↓
лактат ← лактат ← лактат+NH3
↑ ↓
аланин ← аланин ← аланин
↓ → NH3 → мочевина
Слайд 20

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ МЕХАНИЗМЫ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ: А. КОНТРОЛЬ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТА - ковалентная

ГОРМОНАЛЬНАЯ 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 21

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ (продолжение) Б. КОНТРОЛЬ КОЛИЧЕСТВА ФЕРМЕНТА ОСУЩУСТВЛЯЕТСЯ ГОРМОНАМИ ЧЕРЕЗ КОНТРОЛЬ

ГОРМОНАЛЬНАЯ 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 22

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ (продолжение) РЕГУЛЯЦИЯ УРОВНЯ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ УТИЛИЗАЦИЯ ⎮ БИОСИНТЕЗ

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ (продолжение)

РЕГУЛЯЦИЯ УРОВНЯ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ
УТИЛИЗАЦИЯ ⎮ БИОСИНТЕЗ

снижение глюкозы⎮ повышение глюкозы
быстрая инсулин ⎮ адреналин,
регуляция ⎮ глюкагон

медленная инсулин ⎮ Глюкокорти-
регуляция ⎮ коиды
Слайд 23

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА МЕХАНИЗМ БЫСТРОЙ РЕГУЛЯЦИИ: - Взаимодействие с рецептором на

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА

МЕХАНИЗМ БЫСТРОЙ РЕГУЛЯЦИИ:
- Взаимодействие с рецептором на цитоплазматической мембране
-

Активация фосфолипазы С,
- Гидролиз фосфатидилинозитола с образованием:
- диацилглицерина и
- инозитолфосфатгликана
Слайд 24

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА (продолжение) - диацилглицерин: переносит глюкозу через плазматическую мембрану

МЕХАНИЗМ 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 25

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА (продолжение) МЕХАНИЗМ МЕДЛЕННОЙ РЕГУЛЯЦИИ: - ИНСУЛИН + рецептор

МЕХАНИЗМ 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 26

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ НАРУШЕНИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА 1. Первичное нарушение всасывания глюкозы и галактозы,

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ 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 27

ГАЛАКТОЗЕМИЯ МЕТАБОЛИЗМ ГАЛАКТОЗЫ В НОРМЕ: 1. Галактоза + АТФ → галактозо-1-ф

ГАЛАКТОЗЕМИЯ

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