Обмен углеводов

Слайд 8

1. Обмен гликогена
Гликогенез и
гликогенолиз

Слайд 9

Гликоген – основная форма депонирования глюкозы в клетках животных (резервный полисахарид).

У растений эту же функцию выполняет крахмал.
В структурном отношении гликоген, как и крахмал,
представляет собой разветвленный полимер,
построенный из остатков глюкозы соединенных на линейных участках 1-4 альфа-, и в местах разветвления
1-6 альфа- гликозидными связями.
И гликоген и крахмал – гомополисахариды.
Гликоген более разветвлен и
компактен, чем крахмал.
В гликогене свыше
1 000 000 остатков глюкозы.

Слайд 10

В клетках гликоген находится в виде зерен. Ветвление обеспечивает быстрое освобождение

при распаде гликогена большого количества концевых мономеров - глюкозы.

Слайд 11

Линейные участки молекулы гликогена образованы
остатками глюкозы, связанными
альфа-1,4-гликозидными связями, а

в местах
разветвления – альфа 1,6-гликозидными связями.
Линейные участки молекул гликогена состоят из 6-10
остатков глюкозы.
(в крахмале линейные участки длиннее, и состоят из
20-24 остатков глюкозы). Следоватетельно, крахмал
менее разветвлен.

Слайд 12

Синтез и распад гликогена
Синтез и распад гликогена гормонозависимый процессы и

регулируются инсулином и глюкагоном (и другими контринсулярными гормонами адреналином и кортизолом).
Процессы синтеза и распада гликогена не являются
обращением друг в друга, эти процессы происходят
разными путями и разными ферментами.
У животных гликоген синтезируется во всех клетках тканей органов, но особенно активно синтез идёт в мышцах и в печени, где он откладывается (в цитоплазме) в виде видных под микроскопом зёрен.
350г в мышцах,
100г в печени.

Слайд 13

Синтез гликогена - гликогенез
Синтез гликогена ускоряется в период
пищеварения (абсорбтивный период –

1-2 часа после
приёма пищи), когда глюкоза активно поступает из
крови в клетки тканей и фосфорилируется, превращаясь
в глюкозо-1- фосфат (затрачивается АТФ), а затем для
синтеза гликогена глюкозо-1-фосфат превращается в
уридин-дифосфо-глюкозу (УДФ-глюкозу).
Затрачивается УТФ, аналог АТФ
УДФ-глюкоза – субстрат для гликогенсинтетазы.
Гликогенсинтетаза переносит остаток глюкозы на
праймер (олигосахарид из 4-8 остатков глюкозы) и
соединяет его альфа-1,4- гликозидной связью.

Слайд 14

Когда длина синтезируемой цепи увеличивается на
11-12 остатков глюкозы, фермент ветвления

переносит фрагмент из 5-6 остатков глюкозы на
внутренний остаток глюкозы , соединяя его
альфа-1,6-гликозидной связью.
Удлинение цепей и ветвление их повторяется много
много (тысячи) раз. А так как в гликогене более
миллиона остатков глюкозы, то расходы энергии (АТФ и
УТФ) составляют в 2 раза большее количество молей,
чем молей глюкозы.
Т.е. синтез гликогена энергозатратный процесс.

Слайд 15

Синтез гликогена - гликогенез

Слайд 16

Образование УДФ-глюкозы

Слайд 17

Далее подробно расписаны реакции гликогенеза:

Слайд 18

1. Получение активной формы глюкозы реакцией фосфорилирования:

Слайд 19

2. Изомеризация активной формы глюкозы:

Слайд 20

3. Образование уридиндифосфоглюкозы (УДФ-глюкозы):

Слайд 21

Строение УДФ-глюкозы
Нуклеозид-фосфосахара
используются как
переносчики
звеньев моноз
в реакциях
синтеза
полимерных
молекул

Слайд 22

4. Перенос остатка глюкозы с УДФ-глюкозы на затравочную цепь гликогена, которая

содержит не менее 4-х звеньев глюкозы:

при наращивании цепи гликогена α-(1,4)-гликозидная связь
образуется за счёт полуацетального гидроксила
добавляемого звена и гидроксильной группы в 4-м
положении остатка глюкозы растущей цепи.

Слайд 23

Ветвление гликогена
5. Синтез α-(1,6)-гликозидных связей происходит при
участии гликоген-ветвящегося фермента –
гликоген-трансферазы, которая

переносит концевой
олигосахарид молекулы с невосстанавливающего
конца на гидроксильную группу у 6-го атома углерода
глюкозы той же или соседней цепи гликогена.
Благодаря способности гликогена накапливаться в
мышцах и в печени, в организме создаётся резерв
углеводов, который используется при повышении
энергозатрат организма.

Слайд 24

Подводим итог:
Гликоген синтезируется в период пищеварения
(в течение 1-2 часов после

приема углеводной пищи).
Гликогенез особенно интенсивно протекает в печени и
скелетных мышцах.
В начальных реакциях образуется УДФ-глюкоза (реакция 3),
которая является активированной формой глюкозы,
непосредственно включающейся в реакцию полимеризации
(реакция 4). Эта последняя реакция катализируется
гликогенсинтазой, которая присоединяет глюкозу к
олигосахариду или к уже имеющейся в клетке молекуле
гликогена, наращивая цепь новыми мономерами.

Слайд 25

Для подготовки и включения глюкозы в растущую
полисахаридную цепь требуется энергия

1 моль АТФ и 1 моль УTФ.
Ветвление полисахаридной цепи происходит при
участии фермента
амило- a-1,4 - a-1,6-гликозил-трансферазы
путем разрыва одной aльфа -1,4-связи и переноса
олигосахаридного остатка от конца растущей цепи
к ее середине с образованием в этом месте
aльфа -1,6-гликозидной связи .
Молекула гликогена содержит до 1 млн. остатков глюкозы,
следовательно, на синтез расходуется значительное
количество энергии.
Т.е. гликогенез энергозатратный процесс.

Слайд 26

Необходимость превращения глюкозы в гликоген
связана с тем, что накопление значительного

количества глюкозы в клетке привело бы к повышению
осмотического давления, так как глюкоза хорошо
растворимое вещество. Напротив, гликоген
содержится в клетке в виде гранул, и мало растворим.

Слайд 27

Распад гликогена - гликогенолиз
или мобилизация гликогена – происходит в основном
в период

между приёмами пищи (постабсорбтивный
период) и ускоряется во время физической работы.
Этот процесс происходит путем последовательного
отщепления остатков глюкозы в виде
глюкозо-1-фосфата с помощью фермента
гликогенфосфорилазы . Этот фермент не расщепляет
альфа- 1,6- гликозидные связи в местах разветвлений,
поэтому необходимы еще 2 фермента, после действия
которых глюкозный остаток в точке ветвления
освобождается в форме свободной глюкозы. Гликоген
распадается до глюкозо-6-фосфата без затрат АТФ.

Слайд 28

Гликогенолиз -
распад
гликогена

Слайд 29

1. Освобождение глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата
(реакция 5) происходит в результате

фосфоролиза,
катализируемого фосфорилазой.
Фермент отщепляет концевые остатки один за другим,
укорачивая цепи гликогена. Однако этот фермент
расщепляет только a -1,4 гликозидные связи.
2. Второй фермент олигозидтрансфераза переносит
олигомерный участок ветви на линейную цепь, где
работает опять фосфорилаза.
3. Связи в точке ветвления гидролизуются ферментом
амило-a-1,6-гликозидазой , который отщепляет
мономер глюкозы в свободном виде.

Слайд 30

Рис.
Схема
гликогенолиза

Слайд 31

Мобилизация гликогена в печени и мыщцах отличаются
В печени есть фермент

глюкозо-6-фосфорилаза,
в мышцах нет.
Этот фермент осуществляет дефосфорилирование
глюкозо-6-фосфата с образованием свободной
глюкозы, которая поступает из печени в кровь.
Следовательно главная функция гликогена печени –
резерв для поставки глюкозы в кровь в период между
приёмами пищи и использование её другими органами.
Таким образом, мобилизация гликогена печени
обеспечивает содержание глюкозы в крови на постоянном
Уровне. Это обстоятельство является обязательным
Условием для работы других органов и особенно мозга.

Слайд 32

Постоянный уровень глюкозы в крови в постабсорбтивный
период = 3,5-5,5 мМ/л
Органы

мозг и эритроциты потребляют только глюкозу.
Через 10-18 часов после приема пищи запасы гликогена
значительно уменьшаются, а голодание в течение
24 часов приводит к полному его исчезновению.
Фермент глюкозо-6-фосфорилаза содержится также в
почках и клетках кишечника.
В мышцах гликоген используется только на нужды
миоцитов.

Слайд 33

Функция мышечного гликогена заключается в
высвобождении глюкозо-6фосфата, используемого в
самой мышце

для окисления и получения энергии.

Слайд 34

Рис.Особенности мобилизации гликогена в печени и мышцах

Слайд 35

Гормоны регулирующие обмен гликогена
Переключение процессов синтеза и мобилизации
гликогена в печени

происходит при переходе состояния
пищеварения в постабсобтивный период или
состояния покоя на режим мышечной работы.
В печени – ИНСУЛИН, ГЛЮКАГОН и АДРЕНАЛИН
В мышцах – ИНСУЛИН и АДРЕНАЛИН
Действие гормонов в регулировании синтеза и распада
гликогена заключается в изменении активности 2х
ключевых ферментов:
гликогенсинтетазы и гликогенфосфорилазы путём
фосфорилировани и дефосфорилирования

Слайд 36

Рис.
Изменение
активности
гликогенсинтетазы
и
гликогенфосфорилазы

Слайд 37

Первичным сигналом для синтеза инсулина и
глюкагона является изменение концентрации глюкозы

в
Крови.
Инсулин и глюкагон постоянно присутствуют в крови,
при переходе из абсорбтивного состояния в
постабсорбтивное изменяется их относительная
концентрация –
инсулин/глюкагоновый индекс.
В постабсорбтивный период инсулин/глюкагоновый индекс
снижается и решающим фактором является влияние
глюкагона, который стимулирует распад гликогена в
печени.
Механизм действия глюкагона включает каскад реакций,
приводящий к активации гликогенфосфорилазы .

Слайд 38

В период пищеварения преобладающим является
влияние инсулина, и инсулин/глюкагоновый индекс в

этом случае повышается .
Инсулин способствует поступлению глюкозы в
инсулинзависимые ткани.
Под действием инсулина происходит:
А – стимуляция транспорта глюкозы в клетки мышечной ткани
Б – изменение активности ферментов путем фосфорилирования и дефосфорилирования,

Слайд 39

При интенсивной мышечной работе и стрессе в кровь
из мозгового вещества

надпочечников секретируется
гормон адреналин. Он ускоряет мобилизацию
гликогена печени и мышц, обеспечивая тем самым
клетки разных тканей субстратом – глюкозой.
Действие этих гормонов в конечном счете сводится к
изменению скорости реакций катализируемых
ключевыми ферментами метаболических путей
гликогена. Активность которых регулируется
аллостерически и фосфорилированием.

Слайд 40

Болезни углеводного обмена
Причины:
нарушения переваривания и всасывания углеводов,
синтеза и распада гликогена.
- ферментопатии,
-

патологии транспортеров моносахаридов,
- гормонзависимые болезни.

Слайд 41

Нарушения переваривания дисахаридов

Слайд 42

Гликогеновые болезни их причины

Слайд 43

2. ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ

Слайд 44

Карта
основных
путей
метаболизма

Слайд 45

Обмен углеводов

Слайд 46

Глюконеогенез
Глюконеогенез – процесс синтеза глюкозы из веществ
неуглеводной природы.
Субстраты глюконеогенеза: пируват, лактат,
глицерол, аминокислоты.
Важнейшей

функцией глюконеогенеза является
поддержание уровня глюкозы в крови в период
длительного голодания и интенсивной физической
нагрузки.
Постоянное поступление глюкозы в клетки особенно
необходимо нервной ткани и эритроцитам.

Слайд 47

Процесс протекает главным образом в печени и менее
интенсивно в корковом веществе

почек и слизистой
кишечника.
Включение различных субстратов в глюконеогенез
зависит от физиологического состояния организма:
лактат продукт анаэробного гликолиза в эритроцитах, работающих мышц и др. тканей при низком содержании О2;
глицерол продукт гидролиза жиров в жировой ткани в постабсорбтивный период и при интенсивной физической нагрузке;
аминокислоты образуются в результате распада белков мышц и соединительной ткани и включаются в глюконеогенез при длительном голодании или продолжительной мышечной нагрузке (прим.:культуризм).

Слайд 48

Большинство реакций гликолиза и гликонеогенеза
являются обратимыми и катализируются одними и

теми
же ферментами.
Четыре реакции глюконеогенеза необратимы.
В целом синтез глюкозы в глюконеогенезе можно
свести к двум особенностям:
образование трехуглеродной молекулы и
конденсация двух трехуглеродных молекул в гексозу с последующим преобразованием в глюкозу.
Глюконеогенез энергозатратный процесс.

Слайд 49

Схема
Гликолиза (слева) и
глюконеогенеза (справа)
I, II, III – необратимые циклы,
катализируются
разными

ферментами.

Слайд 50

В митохондриях под действием ферментов
малатдегидроеназы и аминотрансферазы образуется
малат и

аспартат из оксалоацетата (ЩУК), которые
пассивным антипортом удаляется из митохондрии.
В цитозоле малат и аспартат в результате
соответствующих реакций превращаются в оксалоацетат,
который декарбоксилируется и фосфорилируется под
действием фермента
Фосфоэнеол-пируват-карбокси-киназы с образованием
Фосфоэнолпирувата (ФЭП).
Все остальные реакции протекают в цитозоле.

Слайд 51

Превращение пирувата (ПВК) в оксалоацетат
1 - транспорт ПВК из цитозоля в

митохондрю;
2 – превращение ПВК оксалоацетат (ОА);
3 – превращение оксалоацетата в малат или аспартат (АСП);
4 – транспорт аспартата и малата из митохондрии в цитозоль;
5 – превращение аспартата и малата в оксалоацетет в цитозоле;
6 – поступление оксалоацетата в глюконеогенез.

Слайд 52

Рис.Суммарное уравнение образования глюкозы из пирувата
Видно, что синтез глюкозы энергозатратный процесс

Слайд 53

Использование лактата в качестве субстрата в
глюконеогенезе связано с транспортом его в

печень и
превращением в ПВК.
В период интенсивного мышечного сокращении в мышце
ПВК превращается в лактат, при недостатке О2. Лактат из
мышцы кровью транспортируется в печень, где
превращается в ПВК (благодаря хорошему снабжению О2
и высокому содержанию НАД, а затем в глюкозу
(глюконеогенезом). И глюкоза опять с током крови
поступает в мышцы и эритроциты. Эту
последовательность событий назвали глюкозо-лактатным
циклом или циклом Кори.

Слайд 54

Цикл Кори
1 – поступление лактата из сокращающейся мышцы и эритроцитов

с током крови в печень;
2, 3 – синтез глюкозы в из лактата в печени;
4 – поступление глюкозы из печени с током крови в работающую мышцу и в эритроциты;
5, 6 – использование глюкозы как энергетического субстрата сокращающейся мышцей и эритроцитами с образованием лактата.

Слайд 55

Часть ПВК, образовавшегося из лактата, окисляется в
печени до СО2 и

Н2О. Энергия выделяющаяся при
окислении, используется для синтеза АТФ,
необходимого в процессе глюконеогенеза.
Помимо печени, потребителями лактата и являются почки
и сердечная мышца, где он тоже окисляется до СО2 и Н2О
с образованием АТФ.
В мышцах в покое отношение НАД/НАДН повышается и
лактат превращается в пируват , который будет окисляться
до СО2 и Н2О с образованием АТФ.

Слайд 56

Снижение использования лактата в качестве субстрата
в синтезе глюкозы, вызванное дефектом

ферментов
глюконеогенеза, и может приводить к повышению
концентрации молочной кислоты в крови, понижением
рН и, следовательно, к лактоацидозу.
Кратковременный лактоацидоз встречается довольно
часто даже у здоровых людей при интенсивной
мышечной работе, который компенсируется
гипервентиляцией легких и усиленным выведением СО2.
Н+ + НСО3- = Н2СО3 → Н2О + СО2 ↑
При некомпенсированном лактоацидозе содержание
лактата в крови увеличивается до 5 мМ/л (в норме до –
2мМ/л), значение рН крови может составлять 7,25 и менее
лактоацидоз (в норме рН крови 7,36 -7, 44)

Слайд 57

Причиной повышения лактата в крови может быть нарушение метаболизма пирувата вследствие:
тканевой

гипоксии, вызывающей активацию анаэробного гликолиза;
поражений печени (токсические дистрофии, цирроз), которые приводят к снижению утилизации лактата;
наследственных дефектов ферментов глюконеогенеза;
дефектов ферментов пируватдекарбоксилазного комплекса (ПДК);
гиповитаминозов В1, В2, РР.

Слайд 58

3. Пентозофосфатный путь в метаболизме глюкозы (ПФП)
Это альтернативный путь окиления глюкозы.

К синтезу АТФ этот путь не приводит.
Этот процесс поставляет клетке кофермент НАДФН
использующийся в клетке как донор водорода в реакциях
восстановления и гидроксилирования и обеспечивает
клетки рибозо-5-фосфатом (который участвует в синтезе
нуклеотидов и нуклеиновых кислот).
Все ферменты ПФП локализованы в цитозоле клетки.
В ПФП превращения глюкозы можно выделить окислительный
и неокислительный этапы образования пентоз

Слайд 59

Кроме того, пентозофосфатный путь поставляет клетке
пентозофосфаты (пентозы) ,
необходимые для

синтеза нуклеиновых
кислот и коферментов (НАД, НАДФ, ФМН и ФАД, КоА и
активной формы витамина В12).
Все реакции пентозофосфатного пути проходят в цитозоле
клетки.
Реакции неокислительного этапа пентозофосфатного
пути являются обратимыми, поэтому становится
возможным синтез гексоз из пентоз.
Энергию клетке пентозофасфатный путь не поставляет.

Слайд 60

В пентозофосфатном пути превращения глюкозы можно
выделить две части:
А –

окислительный этап и
Б – неокислительный этап синтеза пентоз.
Окислительный этап синтеза поставляет клетке 2 основных продукта НАДФН и пентозы.
Неокислительный этап служит для образования пентоз
и может быть обратимым, следовательно, он служит и
для образования гексоз из пентоз

Слайд 61

Пентозофосфатный путь превращений глюкозы

Слайд 62

ПФП превращения
глюкозы
А – окислительный
этап;
Б – неокислительный этап;
В – пентозофосфатний цикл

Слайд 63

Пентозофосфатный путь является
альтернативным путем окисления глюкозы.
Он включает несколько

циклов, в результате
функционирования которых из трех молекул
глюкозо-6-фосфата образуются три молекулы СО2
и три молекулы пентоз.
Последние используются для регенерации двух
молекул глюкозо-6-фосфата и одной молекулы
глицеральдегид-3-фосфата. Поскольку из двух
молекул глицеральдегид-3-фосфата можно
регенерировать молекулу глюкозо-6-фосфата,
глюкоза может быть полностью окислена при
превращении по пентозофосфатному пути:

Слайд 64

3глюкозо-6-фосфат + 6 НАДФ+ →
→ 3СО2 + 2глюкозо-6-фосфат +
глицеральдегид-3-фосфат +

6 НАДФ-Н2
Пентозофосфатный цикл не приводит к синтезу АТФ.
Он выполняет две главные функции:
образование НАДФН для восстановительных синтезов, таких, как синтез жирных кислот и синтез стероидов (в цитоплазме клетки).
2) обеспечение рибозой синтеза нуклеотидов, синтеза нуклеиновых кислот и коферментов.

Слайд 65

ПФП в эритроцитах
ПФП в эритроцитах очень важен, так как
восстановленный НАДФН

используется для защиты
клеток от активных форм кислорода.
Антиоксидант – глутатион (ГsH) используется для
превращения перекиси водорода в молекулу воды.
Затем окисленный глутатион должен восстановиться.
Восстановление окисленного глутатиона происходит с
участием восстановленного НАДФН (2 реакция).
1) Обезвреживание перекиси водорода
Н2О2 + ГsH = Н2О + Гs-sГ
2) Восстановление глутатиона:
2НАДФН + Гs-sГ = 2НАДФ + 2ГsН

Слайд 66

Дефект первого фермента ПФП
глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы приводит к
дефициту НАДФН и невозможности

восстановления
глутатиона.
Это приводит к окислению –SH групп гемоглобина
перекисью, с последующей агрегацией протомеров
гемоглобина.
Формируются тельца Хейнца.
Из за которых эритроциты теряют пластичность,
необходимую для прохождения через капилляры.
Нарушается целостность мембраны эритроцитов, что
приводит к гемолизу эритроцитов.

Слайд 67

Рис. Восстановление глутатиона с участием НАДФН

Слайд 68

Благодарю за внимание

Слайд 69

Слайд 70

Слайд 71

Общие пути катаболизма
Окисление продуктов окисления глюкозы гликолизом
ПВК в общих путях

катаболизма в митохондриях:
Пируват декарбоксилазным комплексом (ПДК) декарбоксилирование и дегидрирование с образованием АцКоа.
В цитратном цикле окисление АцКоА до СО2 и Н2О

Слайд 72

Карта
катаболизма

Слайд 73

Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты Суммарный результат многостадийной реакции выглядит следующим образом:

Слайд 74

Реакция катализируется тремя ферментами, работающими в определенной последовательности и объединенными в

пируватдегидрогеназный комплекс (ПДК):

Слайд 75

Этот комплекс ферментов работает подобно
конвейеру, в котором продукт передается от

фермента к ферменту. Такой принцип повышает
эффективность работы ферментов, так как снижает
случайность в контакте реагирующих веществ с
ферментом. М.м. ПДК более 6х1000 000 Да
Далее приводятся названия ферментов и
характеристика катализируемых реакций.
Пируватдекарбоксилаза (1). В качестве кофермента в
реакции участвует тиаминдифосфат - производное
витамина В1.
Фермент катализирует отщепление карбоксильной группы
в виде СО2, а ацетильный остаток присоединяет к
липоевой кислоте - коферменту второго фермента.
Получается ацетил-липоат.

Слайд 76

Дигидролипоат-ацетилтрансфераза (2) - второй фермент
комплекса. Катализирует перенос ацетильного остатка,

соединенного с липоевой кислотой на второй кофермент
HS-КоА с образованием ацетил-КоА.
Таким образом, в этой реакции участвуют два кофермента:
липоевая кислота, прочно соединенная с ферментом, и
кофермент А, объединяющийся с ферментом в момент
реакции. Водород остается связанным с липоевой кислотой,
которая превращается в дигидролипоат.

Слайд 77

Дегидрогеназа дигидролипоевой кислоты (3й фермент)
отщепляет водород от липоевой кислоты и

переносит его на НАД+. Далее водород на НАДН
транспортируется в дыхательную цепью.
Главные продукты реакции - это
НАДH и ацетил-СоА.
NADH далее окисляется в дыхательной цепи,
где энергия используется на синтез 3 моль АТР, а
ацетил-СоА окисляется в цитратном цикле.
Пируватдекарбоксилазный комплекс находится на
внутренней мембране митохондрий и соединен с
ней со стороны матрикса.

Слайд 78

Цикл лимонной кислоты
Цитратный цикл
(цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) –
это

система реакций, приводящая к полному
окислению двухуглеродного ацетильного
фрагмента до СО2 И Н2О, имеющего различное
происхождение.
Цитратный цикл является общим конечным путем
окисления белков, жиров и углеводов.
Все реакции цитратного цикла,
как и окислительного декарбоксилирования
пирувата, локализованы в митохондриях.

Слайд 79

В ходе одного полного цитратного цикла происходит:
1. полное окисление ацетильного

остатка до двух молекул СО2;
2. образование трех молекул восстановленного НАДН и одной молекулы ФAДH2;
3. образование одной молекулы ГТФ в результате субстратного фосфорилирования.
Реакции цитратного цикла,
ферменты и их характеристика приведена на
следующем слайде:

Слайд 80

Цикл лимонной кислоты / цикл Кребса

Слайд 81

Энергетика полного окисления глюкозы в клетке
1. Гликолиз (распад глю до 2х

ПВК) – 8 АТФ
2. Пируват-декарбоксилазный комплекс
2 молекулы ПВК до 2 ацКоа 6 АТФ
3. 2 молекулы АцКоа до СО2 и Н2О 24 АТФ
----------------
Итого: 38 АТФ

Слайд 82

Ферменты цитратного цикла
1 – цитратсинтаза,
2 – аконитаза,
3 – изоцитратдегидрогеназа,
4 –

a-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс,
5 – сукцинил-КоА-тиокиназа,
6 – сукцинатдегидрогеназа,
7 – фумараза,
8 – малатдегидрогеназа.

Слайд 83

Сопряжение общих путей катаболизма с дыхательной цепью
В общих путях катаболизма происходит

пять реакций дегидрирования:
(одна на стадии окислительного декарбоксилирования
пирувата и четыре в цитратном цикле).
Все 10 атомов водорода переносятся на коферменты
дегидрогеназ, которые в свою очередь окисляются
в дыхательной цепи. Окисленные коферменты
возвращаются в реакции общих путей катаболизма.
Регенерация коферментов - это обязательное
условие для протекания реакции дегидрирования.
Таким образом, общий путь катаболизма
и дыхательная цепь непрерывно связаны между собой и
отдельно функционировать не могут.

Слайд 84

Энергетика цитратного цикла и общих путей катаболизма
За один оборот цитратного

цикла синтезируется
12 молекул АТФ.
Девять из них образуются за счет энергии транспорта в дыхательной цепи трех пар водорода от трех молекул НАДH + H+.
Две молекулы АТР синтезируются при окислении 1 молекулы FADH2, так как в дыхательной цепи в данном случае действуют только два пункта сопряжения с окислительным фосфорилированием ADP.

Слайд 85

Кроме того, в цитратном цикле происходит одна
реакция субстратного фосфорилирования,
дающая

1 моль ГТФ ( аналог АТР).
ИТОГО:
В общих путях катаболизма синтезируется
15 молекул АТФ.
Три из них при окислительном декарбоксилировании пирувата (в ПДК) и
12 - в цитратном цикле.

Слайд 86

Схема
взаимосвязи
общего пути
катаболизма
и ЦПЭ

Слайд 87

задание на дом: записать все реакции ПДК и цикла Кребса Благодарю за внимание

Слайд 88

Использование метаболитов ЦТК в синтезе различных соединений

Слайд 89

Метаболизм глюкозы

Слайд 90

Схема
взаимосвязи
общего пути
катаболизма
и ЦПЭ

Слайд 91

Синтез и
распад
гликогена

Слайд 92

Обмен углеводов

Содержание

План лекции 5:Гликоген. Особенности строенияСинтез и распад гликогенаГлюконеогенезПентозофосфатный путьДополнение к лекции

Метаболизм глюкозы

Использование метаболитов ЦТК в синтезе различных соединений

Ключевая роль глюкозо – 6-фосфата

Карта основныхпутейметаболизма

Обмен углеводов

1. Обмен гликогенаГликогенез игликогенолиз

Гликоген – основная форма депонирования глюкозы в клетках животных (резервный полисахарид).

В клетках гликоген находится в виде зерен. Ветвление обеспечивает быстрое освобождение

Линейные участки молекулы гликогена образованы остатками глюкозы, связанными альфа-1,4-гликозидными связями, а

Синтез и распад гликогена Синтез и распад гликогена гормонозависимый процессы и

Синтез гликогена - гликогенезСинтез гликогена ускоряется в периодпищеварения (абсорбтивный период –

Когда длина синтезируемой цепи увеличивается на 11-12 остатков глюкозы, фермент ветвления

Синтез гликогена - гликогенез

Образование УДФ-глюкозы

Далее подробно расписаны реакции гликогенеза:

1. Получение активной формы глюкозы реакцией фосфорилирования:

2. Изомеризация активной формы глюкозы:

3. Образование уридиндифосфоглюкозы (УДФ-глюкозы):

Строение УДФ-глюкозыНуклеозид-фосфосахара используются как переносчики звеньев моноз в реакциях синтеза полимерных молекул

4. Перенос остатка глюкозы с УДФ-глюкозы на затравочную цепь гликогена, которая

Ветвление гликогена5. Синтез α-(1,6)-гликозидных связей происходит приучастии гликоген-ветвящегося фермента – гликоген-трансферазы, которая

Подводим итог:Гликоген синтезируется в период пищеварения (в течение 1-2 часов после

Для подготовки и включения глюкозы в растущую полисахаридную цепь требуется энергия

Необходимость превращения глюкозы в гликоген связана с тем, что накопление значительного

Распад гликогена - гликогенолизили мобилизация гликогена – происходит в основномв период

Гликогенолиз -распадгликогена

1. Освобождение глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата (реакция 5) происходит в результате

Рис. Схема гликогенолиза

Мобилизация гликогена в печени и мыщцах отличаются В печени есть фермент

Постоянный уровень глюкозы в крови в постабсорбтивный период = 3,5-5,5 мМ/лОрганы

Функция мышечного гликогена заключается в высвобождении глюкозо-6фосфата, используемого в самой мышце

Рис.Особенности мобилизации гликогена в печени и мышцах

Гормоны регулирующие обмен гликогенаПереключение процессов синтеза и мобилизации гликогена в печени

Рис.Изменение активности гликогенсинтетазы и гликогенфосфорилазы

Первичным сигналом для синтеза инсулина и глюкагона является изменение концентрации глюкозы

В период пищеварения преобладающим является влияние инсулина, и инсулин/глюкагоновый индекс в

При интенсивной мышечной работе и стрессе в кровь из мозгового вещества

Болезни углеводного обменаПричины: нарушения переваривания и всасывания углеводов, синтеза и распада гликогена.- ферментопатии,-

Нарушения переваривания дисахаридов

Гликогеновые болезни их причины

2. ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ

Карта основныхпутейметаболизма

Обмен углеводов

Процесс протекает главным образом в печени и менееинтенсивно в корковом веществе

Большинство реакций гликолиза и гликонеогенеза являются обратимыми и катализируются одними и

СхемаГликолиза (слева) и глюконеогенеза (справа) I, II, III – необратимые циклы,катализируютсяразными

В митохондриях под действием ферментов малатдегидроеназы и аминотрансферазы образуется малат и

Превращение пирувата (ПВК) в оксалоацетат1 - транспорт ПВК из цитозоля в

Рис.Суммарное уравнение образования глюкозы из пируватаВидно, что синтез глюкозы энергозатратный процесс

Использование лактата в качестве субстрата вглюконеогенезе связано с транспортом его в

Цикл Кори 1 – поступление лактата из сокращающейся мышцы и эритроцитов

Часть ПВК, образовавшегося из лактата, окисляется в печени до СО2 и

Снижение использования лактата в качестве субстрата в синтезе глюкозы, вызванное дефектом

Причиной повышения лактата в крови может быть нарушение метаболизма пирувата вследствие:тканевой

3. Пентозофосфатный путь в метаболизме глюкозы (ПФП)Это альтернативный путь окиления глюкозы.

Кроме того, пентозофосфатный путь поставляет клетке пентозофосфаты (пентозы) , необходимые для

В пентозофосфатном пути превращения глюкозы можно выделить две части: А –

Пентозофосфатный путь превращений глюкозы

ПФП превращения глюкозыА – окислительный этап;Б – неокислительный этап;В – пентозофосфатний цикл

Пентозофосфатный путь является альтернативным путем окисления глюкозы. Он включает несколько

3глюкозо-6-фосфат + 6 НАДФ+ →→ 3СО2 + 2глюкозо-6-фосфат + глицеральдегид-3-фосфат +

ПФП в эритроцитахПФП в эритроцитах очень важен, так как восстановленный НАДФН

Дефект первого фермента ПФПглюкозо-6-фосфат дегидрогеназы приводит к дефициту НАДФН и невозможности

Рис. Восстановление глутатиона с участием НАДФН

Благодарю за внимание

Общие пути катаболизмаОкисление продуктов окисления глюкозы гликолизом ПВК в общих путях

Картакатаболизма

Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты Суммарный результат многостадийной реакции выглядит следующим образом:

Реакция катализируется тремя ферментами, работающими в определенной последовательности и объединенными в

Этот комплекс ферментов работает подобно конвейеру, в котором продукт передается от

План лекции 5:
Гликоген. Особенности строения
Синтез и распад гликогена
Глюконеогенез
Пентозофосфатный путь
Дополнение к лекции

Карта
основных
путей
метаболизма

1. Обмен гликогена
Гликогенез и
гликогенолиз

Линейные участки молекулы гликогена образованы
остатками глюкозы, связанными
альфа-1,4-гликозидными связями, а

Синтез и распад гликогена
Синтез и распад гликогена гормонозависимый процессы и

Синтез гликогена - гликогенез
Синтез гликогена ускоряется в период
пищеварения (абсорбтивный период –

Когда длина синтезируемой цепи увеличивается на
11-12 остатков глюкозы, фермент ветвления

Строение УДФ-глюкозы
Нуклеозид-фосфосахара
используются как
переносчики
звеньев моноз
в реакциях
синтеза
полимерных
молекул

Ветвление гликогена
5. Синтез α-(1,6)-гликозидных связей происходит при
участии гликоген-ветвящегося фермента –
гликоген-трансферазы, которая

Подводим итог:
Гликоген синтезируется в период пищеварения
(в течение 1-2 часов после

Для подготовки и включения глюкозы в растущую
полисахаридную цепь требуется энергия

Необходимость превращения глюкозы в гликоген
связана с тем, что накопление значительного

Распад гликогена - гликогенолиз
или мобилизация гликогена – происходит в основном
в период

Гликогенолиз -
распад
гликогена

1. Освобождение глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата
(реакция 5) происходит в результате

Рис.
Схема
гликогенолиза

Мобилизация гликогена в печени и мыщцах отличаются
В печени есть фермент

Постоянный уровень глюкозы в крови в постабсорбтивный
период = 3,5-5,5 мМ/л
Органы

Функция мышечного гликогена заключается в
высвобождении глюкозо-6фосфата, используемого в
самой мышце

Гормоны регулирующие обмен гликогена
Переключение процессов синтеза и мобилизации
гликогена в печени

Рис.
Изменение
активности
гликогенсинтетазы
и
гликогенфосфорилазы

Первичным сигналом для синтеза инсулина и
глюкагона является изменение концентрации глюкозы

В период пищеварения преобладающим является
влияние инсулина, и инсулин/глюкагоновый индекс в

При интенсивной мышечной работе и стрессе в кровь
из мозгового вещества

Болезни углеводного обмена
Причины:
нарушения переваривания и всасывания углеводов,
синтеза и распада гликогена.
- ферментопатии,
-

Карта
основных
путей
метаболизма

Процесс протекает главным образом в печени и менее
интенсивно в корковом веществе

Большинство реакций гликолиза и гликонеогенеза
являются обратимыми и катализируются одними и

Схема
Гликолиза (слева) и
глюконеогенеза (справа)
I, II, III – необратимые циклы,
катализируются
разными

В митохондриях под действием ферментов
малатдегидроеназы и аминотрансферазы образуется
малат и

Превращение пирувата (ПВК) в оксалоацетат
1 - транспорт ПВК из цитозоля в

Рис.Суммарное уравнение образования глюкозы из пирувата
Видно, что синтез глюкозы энергозатратный процесс

Использование лактата в качестве субстрата в
глюконеогенезе связано с транспортом его в

Цикл Кори
1 – поступление лактата из сокращающейся мышцы и эритроцитов

Часть ПВК, образовавшегося из лактата, окисляется в
печени до СО2 и

Снижение использования лактата в качестве субстрата
в синтезе глюкозы, вызванное дефектом

Причиной повышения лактата в крови может быть нарушение метаболизма пирувата вследствие:
тканевой

3. Пентозофосфатный путь в метаболизме глюкозы (ПФП)
Это альтернативный путь окиления глюкозы.

Кроме того, пентозофосфатный путь поставляет клетке
пентозофосфаты (пентозы) ,
необходимые для

В пентозофосфатном пути превращения глюкозы можно
выделить две части:
А –

ПФП превращения
глюкозы
А – окислительный
этап;
Б – неокислительный этап;
В – пентозофосфатний цикл

Пентозофосфатный путь является
альтернативным путем окисления глюкозы.
Он включает несколько

3глюкозо-6-фосфат + 6 НАДФ+ →
→ 3СО2 + 2глюкозо-6-фосфат +
глицеральдегид-3-фосфат +

ПФП в эритроцитах
ПФП в эритроцитах очень важен, так как
восстановленный НАДФН

Дефект первого фермента ПФП
глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы приводит к
дефициту НАДФН и невозможности

Общие пути катаболизма
Окисление продуктов окисления глюкозы гликолизом
ПВК в общих путях

Карта
катаболизма

Этот комплекс ферментов работает подобно
конвейеру, в котором продукт передается от