Обмен углеводов

План лекции 6:
Гипер- и гипогликемия: причины возникновения, механизмы компенсации.
Метаболические и клинические

Гипер- и гипогликемия: причины возникновения, механизмы компенсации

Концентрация глюкозы в артериальной крови

Рис. Динамика изменений концентрации глюкозы в течение суток:
А-Б-В – период

Снижение концентрации глюкозы в крови ниже
80мг/дл или 3,3 мМоль/л
называется гипоглюкоземией.
И

Заболевания вызывающие повышение
концентрации глюкозы в крови
Гипреглюкоземия - повышение сахара в

Заболевания вызывающие понижение
концентрации глюкозы в крови
Гипогликемия – понижение содержания сахара

Постоянное поступление глюкозы необходимо в качестве
основного источника энергии для нервной ткани

Рис. Пути использования основных энергоносителей в абсорбтивном периоде
1- повышение синтеза гликогена

Рис. Пути использования основных энергоносителей при смене абсорбтивного состояния на постабсорбтивное
1

Рис.
Изменение метаболизма
основных
энергоносителей при
голодании
1- снижение инсулин-глюкагонового индекса,
2-

природа гормонов инсулина и глюкагона;
механизм регуляции концентрации глюкозы гормонами.
В зависимости от

Регуляция синтез и распада гликогена

Гликоген - депо глюкозы в организме

Метаболизм гликогена в печени, мышцах и др.клетках
регулируется несколькими гормонами, одни

Присоединение фосфатов к ферменту производят
протеинкиназы, источником фосфора является АТФ:
фосфорилаза

Например:
во время мышечной работы
адреналин вызывает фосфорилирование
внутримышечных ферментов обмена гликогена.

Способы активации синтазы гликогена

Гликогенсинтаза при присоединении фосфата прекращает
работу, т.е. она активна

Рис. Изменение активности ферментов обмена гликогена в зависимости от условий
ферменты

Инсулин

Вырабатывается Бета клетками островков Лангерганса
панкреатической (поджелудочной) железой.
Состоит из 51 остатка АК
мол

СТРУКТУРА ИНСУЛИНА

Инсулин - полипептид, состоит из 2-х цепей, включает 51 АК

Глюкагон

адреналин

Изменение гормонального статуса и метаболизма при сахарном диабете

Сахарный диабет (СД) возникает

ИЗСД - СД I типа

Является следствием разрушения бета-клеток островков
Лангерганса в результате

ИНСД – СД II типа

ПРИЧИНЫ
Развивается вследствие нарушения:
превращения проинсулина в инсулин,
регуляции секреции

Факторы увеличивающие риск развития ИНСД:
ожирение,
неправильный режим питания,
гиподинамия,
стрессы.
Обычно после 40 лет.
Симптомы

Изменения метаболизма при СД

1. соотношения инсулин-глюкагон (инсулин/глюкагон) снижено.
При этом ослабевает стимуляция

Рис. Пути использования основных энергоносителей при смене абсорбтивного состояния на постабсорбтивное
1

Рис.
Изменение метаболизма
основных
энергоносителей при
голодании
1- снижение инсулин-глюкагонового индекса,
2-

Симптомы СД

Гиперглюкоземия
Кетонемия
Гиперлипопротеинемия
Азотемия
Полиурия

Симптомы СД

1. Гиперглюкоземия
Для всех форм диабета характерно повышение
концентрации глюкозы в

2. Кетонемия
характерный признак СД.
При низком соотношении инсулин-глюкагонового индекса
жиры не депонируются, ускоряется

3. Гиперлипопротеинемия
Пищевые жиры не депонируются в жировой ткани в
следствие ослабления

5. Полиурия
Для выведения большого количества глюкозы, кетоновых
тел, мочевины требуется большой объем

Острые осложнения СД

Механизм развития диабетической комы.
Нарушения метаболизма углеводов, жиров и белков

Коматозные состояния при СД

кетоацидотическая кома,
гиперосмолярная кома,
лактоацидотическая кома.
Для кетоацидотической формы характены выраженный
дефицит

Рис.
Изменения метаболизма при
сахарном диабете и причины диабетической комы

Поздние осложнения СД

Причина - длительная гиперглюкоземия.
Следствие – инвалидизация.
Из-за повреждения кровеносных

Степень гликозилирования белков зависит от скорости
их обновления.
Также гликозилируются:
- белки базальных

Для сохранения осмомолярности начинается
компенсаторное перемещение жидкости из клеток и
внеклеточного

Благодарю за внимание

Метаболизм глюкозы

Ключевая роль глюкозо – 6-фосфата

Карта
основных
путей
метаболизма

Обмен углеводов

1. Обмен гликогена

Гликогенез и
гликогенолиз

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 - гликогенез

Синтез гликогена ускоряется в период
пищеварения (абсорбтивный период –

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

Синтез гликогена - гликогенез

Образование УДФ-глюкозы

1. Получение активной формы глюкозы реакцией фосфорилирования:

2. Изомеризация активной формы глюкозы:

3. Образование уридиндифосфоглюкозы (УДФ-глюкозы):

Строение УДФ-глюкозы

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

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

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

Мобилизация гликогена в печени и мыщцах отличаются

В печени есть фермент

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

Рис.Особенности мобилизации гликогена в печени и мышцах

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,
-

Нарушения переваривания дисахаридов

Гликогеновые болезни их причины

2. ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ

Карта
основных
путей
метаболизма

Обмен углеводов

Глюконеогенез

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

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 –

Пентозофосфатный путь превращений глюкозы

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

Рис. Восстановление глутатиона с участием НАДФН

Общие пути катаболизма

Окисление продуктов окисления глюкозы гликолизом
ПВК в общих путях

Карта
катаболизма

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

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

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

Цикл лимонной кислоты

Цитратный цикл
(цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) –
это

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

Цикл лимонной кислоты / цикл Кребса

Энергетика полного окисления глюкозы в клетке

1. Гликолиз (распад глю до 2х

Ферменты цитратного цикла

1 – цитратсинтаза,
2 – аконитаза,
3 – изоцитратдегидрогеназа,
4 –

Сопряжение общих путей катаболизма с дыхательной цепью

В общих путях катаболизма происходит

Энергетика цитратного цикла и общих путей катаболизма

За один оборот цитратного

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

Схема
взаимосвязи
общего пути
катаболизма
и ЦПЭ

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

Использование метаболитов ЦТК в синтезе различных соединений

Метаболизм глюкозы

Схема
взаимосвязи
общего пути
катаболизма
и ЦПЭ

Синтез
гликогена
гликогенез