Метаболизм углеводов. Регуляция. Нарушения. (Лекция 6)

Июль 25, 2022

Главная
Биология
Метаболизм углеводов. Регуляция. Нарушения. (Лекция 6)

Содержание

2. Метаболические пути углеводов. 3,33 – 5,55 мМоль/л глюконеогенез гликогенолиз Углеводы пищи окисление синтез гликогена Синтез замен.
3. Основной путь окисления глюкозы (аэробный) Окисление до конечных продуктов (СО2,Н2О,36 АТФ.) этапы: Гликолитический ( специфический). Заканчивается
4. Гликолитический этап. Может протекать в анаэробных условиях (см. анаэробный гликолиз) и в аэробных Отличие от анаэробного
5. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты СН3 I C=O I COOH HS ~ KoA ТДФ ФАД НАД ЛК
6. Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)
7. Цикл трикарбоновых кислот. Метаболиты –источники протонов и электронов ЦПЭ. Ацетил~ КоА изоцитрат L-Кетоглутаровая к-та Янтарная кис-та
8. Метаболизм углеводов в зубном налете В ротовой полости присутствуют как аэробные так и аэробные микроорганизмы, участвующие
9. ПФП фосфоглюконолактон Неокислительный окислительный Рибозо-5 фосфат НАДФ НАДФН+ Синтез нуклеотидов Восстановление глутатиона Синтез ВЖК, стероидов(гормоны, холестерин)
10. Глюконеогенез –синтез глюкозы из соединений неуглеводной природы Источник глюкозы в клетке; протекает в период голодания (диета,
11. Глюконеогенез (печень-90%, клетки кишечника, почек) лактат пируват оксалоацетатат пируваткарбоксилаза СО2 АТФ аминок-ты Фосфоенолпируват карбоксикиназа СО 2
12. Регуляция уровня глюкозы в крови Нормогликемия (3,33 – 5.55 мМоль/л) – необходимое условие для жизнедеятельности организма.
13. Регуляция уровня глюкозы в крови. В течение суток содержание глюкозы в крови изменяется: Часы суток [
14. Регуляция скорости метаболических путей Регуляция скорости метаболических путей осуществляется через изменение активности регуляторных ферментов или количества
15. Инсулин-глюкагоновый индекс Инсулин и глюкагон ( синтез в поджелудочной железе) – гормоны-антогонисты, их секреция зависит от
16. Роль инсулина в регуляции метаболических путей Инсулин – гормон, снижающий уровень глюкозы - активирует транспорт глюкозы
17. Роль инсулина в регуляции метаболических путей ( продолжение) Активирует синтез гликогена в абсорбтивный период, активируя гликогенсинтазу
18. Регуляция активности ферментов инсулином Фосфорилированный по тирозину белок Фосфорилированные по тирозину белки инсулин Фосфорилированные по тирозину
19. Влияние инсулина на синтез и распад гликогена Фосфопротеинфосфатаза -Р Гликогенсинтаза – Р неактивная Гликогенфосфорилаза – Р
20. Регуляция углеводного обмена глюкагоном Глюкагон . Гормон «голода». Орган - мишень – печень жировая ткань Активирует
21. Передача сигнала через аденилатциклазную сис-му гормон рецептор G-белок L β β Y ГДФ L ГТФ ГТФ
22. Передача гормонального сигнала в клетку через аденилатциклазную систему
23. Регуляция углеводного обмена адреналином Адреналин – гормон ( производное тирозина) синтезируется в мозговом в-ве надпочечников. Гормон
24. Регуляция углеводного обмена глюкокортикоидами Глюкокортикоиды (глюкокортикостероиды)- синтезируется в коре надпочечников. Стимулом секреции – низкий уровень глюкозы
25. Роль соматотропного гормона в регуляции угл. обмена Соматотропный гормон – гормон роста. Пептид, образуется в гипофизе.
26. Сахарный диабет. Изменение метаболизма углеводов. Признаки сахарного диабета 1. Гиперглюкоземия 2. Глюкозурия 3. Кетонемия; кетонурия Биохимические
27. Сахарный диабет. Изменения в обмене углеводов глюкоза глюкозо-6 фосфат фруктозо-1,6 –дифосфат 3-ФГА ФЕПК ПК Ацетил-Коа щук
28. Метаболизм фруктозы в клетках печени фруктоза Фруктозо-1-фосфат фосфофруктокиназа* р 2 мол. 3-фосфоглицериновый альдегид Фруктозо-1- фосфоальдолаза** В
29. Метаболизм галактозы Галактоза АТФ Галактокиназа* Галактозо-1-фосфат УТФ РР УДФ-галактоза Галактозо-1-фосфатуридинтрансфераза** Глюкозо-1-фосфат Изомераза*** УДФ Синтез гликогена Нарушение-
31. Скачать презентацию

Слайд 2

Метаболические пути углеводов.
3,33 – 5,55 мМоль/л
глюконеогенез
гликогенолиз
Углеводы пищи
окисление
синтез гликогена
Синтез замен.
аминокис-т;
липидов

и др

1. Аэробное; 2. анаэробный гликолиз; 3.пентозофосфатный путь

Слайд 3

Основной путь окисления глюкозы (аэробный)
Окисление до конечных продуктов (СО2,Н2О,36 АТФ.)
этапы:
Гликолитический

( специфический). Заканчивается образованием 2 молей пировиноградной кислоты.
2. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты (общий путь окисления углеводов, глицерина, аминокислот) Заканчивается образованием 2 молей Ацетил-КоА.
3. Цикл трикарбоновых кислот (общий метаболический путь окисления всех биомолекул).
Полное окисление молекулы глюкозы до конечных продуктов.

Энергетический эффект окисления 1 Моля глюкозы 38 (36 Молей АТФ).

Слайд 4

Гликолитический этап.
Может протекать в анаэробных условиях (см. анаэробный гликолиз) и в

аэробных
Отличие от анаэробного гликолиза – «судьба водорода»:
* в аэробных условиях водород, отщепившийся от 3-фосфоглицеринового альдегида поступает в дыхательную цепь ( цпэ) и далее на кислород. !!!
* при этих условиях лактат из пировиноградной кислоты не образуется.
* Возрастает энергетический эффект, обусловленный окислительным фосфорилированем.
Энергетический эффект- 8 молей АТФ на 1 моль глюкозы
(4+6) - 2= 8 АТФ ; 4 - субстр. фосфорилирование; 6-окислительное фосфорилирование; 2 - использовалось на начальных этапах процесса.
Конечный продукт – пировиноградная кислота.

Слайд 5

Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
СН3
I
C=O
I
COOH
HS ~ KoA
ТДФ
ФАД
НАД
ЛК
Ац
СН3СО~КоА + СО2 + Н2О+ 3

АТФ

Доноры водорода для дыхательной цепи– пировиноградная кислота (СООН) и НS-КоА
Энергетический эффект: 6 Молей АТФ на 1 моль глюкозы

Пируватдегидрогеназный ферментативный комплекс:
ТДФ- кофермент-пируватдекарбоксилазы ( производное витамина В1)
В составе КОА- пантотеновая кислота - витамин В5

Слайд 6

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Слайд 7

Цикл трикарбоновых кислот. Метаболиты –источники протонов и электронов ЦПЭ.
Ацетил~ КоА
изоцитрат
L-Кетоглутаровая к-та
Янтарная

кис-та

Яблочная к-та

ЩУК

НАДН

ФАДН

НАДН

ЦПЭ

Энергетический эффект: 12 Молей АТФ на 1 моль АцетилКоА ( 11 М АТФ - окислительное фосфорилирование + 1 М АТФ –субстратное) или 24 М АТФ на 1 моль глюкозы.

Слайд 8

Метаболизм углеводов в зубном налете
В ротовой полости присутствуют как аэробные так

и аэробные микроорганизмы, участвующие в формировании зубного налета. Кол-во поступающего кислорода в зубном налете по мере его роста уменьшается, а кол-во анаэробов увеличивается.
Глюкоза как источник энергии в анаэробном гликолизе распадается до молочной кислоты, в процессе брожения помимо лактата образуются др. органические кислоты. Это приводит к локальному снижению рН на поверхности зуба. Протоны способны замещать ионы кальция в структуре гидроксиапатита , что ведет к деструкции твердых тканей зуба.

Слайд 9

ПФП
фосфоглюконолактон
Неокислительный
окислительный
Рибозо-5 фосфат
НАДФ НАДФН+
Синтез нуклеотидов
Восстановление глутатиона
Синтез ВЖК, стероидов(гормоны, холестерин)
Глюкозо-6-фосфат
Г -6- фосфатдегидрогеназа
Обезвреживание

веществ

Ферменты неокисл. этапа: транскетолаза, трансальдолаза ( ТДФ – В1 )

Слайд 10

Глюконеогенез –синтез глюкозы из соединений неуглеводной природы
Источник глюкозы в клетке; протекает

в период голодания (диета, физические нагрузки)
Субстраты синтеза:
молочная кислота (образуется в процессе анаэробного гликолиза в мышцах, эритроцитах- поступает в печень, где используется на синтез глюкозы, которая вновь поступает в мышцы ( система этих превращений -глюкозолактатный цикл, цикл Кори);
аминокислот- ( гликогенные);и кетокис-ты ЦТК
глицерин – образуется при распаде (липолизе) тканевых триацилглицеролов в жировой ткани;
Обратимые реакции катализируются теми же ферментами что и гликолиз, но в обратном направлении, но три фермента специфичные.
глюкокортикостероиды активирует, инсулин тормозит их активность

Слайд 11

Глюконеогенез (печень-90%, клетки кишечника, почек)
лактат
пируват
оксалоацетатат
пируваткарбоксилаза
СО2
АТФ
аминок-ты
Фосфоенолпируват карбоксикиназа
СО 2
фосфоенолпируват
3 ФГА
Фруктозо-1,6-бисфосфат
глицерол
Фруктозо -6-фосфат
Фруктозо-1,6-бисфосфатаза
Глюкозо-6-фосфат

глюкоза

глюкозо-6-фосфатаза

аминокислоты

Слайд 12

Регуляция уровня глюкозы в крови

Нормогликемия (3,33 – 5.55 мМоль/л) –

необходимое условие для жизнедеятельности организма.
Глюкоза основной энергетический материал для нервной ткани и абсолютный для эритроцитов.
Возможны состояния: гипергликемия; гипогликемия. Концентрация глюкозы выше 9,0 – «сахарный порог почек» (точнее 8,8), концентрация, при которой в почечных канальцах глюкоза не способна реабсорбироваться обратно в кровь из первичной мочи. Глюкоза выделяется с мочой – состояние глюкозурия. При высокой гипергликемии возможна диабетическая кома.
Гипогликимия ( 2,0 и меньше – кома - обморок, повышенная возбудимость нервной ткани, судороги)

Слайд 13

Регуляция уровня глюкозы в крови.
В течение суток содержание глюкозы в крови

изменяется:

Часы суток

[ Гл ]

5,5

3,3

Изменение уровня глюкозы определяется соотношением скоростей путей – источников глюкозы и путей ее потребления. Прежде всего противоположно направленных процессов - синтеза и распада гликогена; окисления и глюконеогенеза.
При нормальном ритме питания и сбалансированном рационе концентрация глюкозы в крови поддерживается за счет синтеза и мобилизации гликогена. Лишь к концу ночного сна несколько увеличивается роль глюконеогенза, его активность увеличится, если голодание продолжается.

Слайд 14

Регуляция скорости метаболических путей
Регуляция скорости метаболических путей осуществляется через изменение активности

регуляторных ферментов или количества этих ферментов.
(Ферменты, как белки т.е. молекулы обладающие трехмерной лабильной пространственной конфигурацией, обладают свойством конформационной лабильности, что обусловливает формирование пространственной комплементарности активного центра).
Активность регуляторных ферментов изменяется:
-аллостерически (эффекторы – метаболиты, например, АТФ –ингибитор регуляторных ферментов окисления; АДФ – их активатор);
-химической модификацией (эффекторы – гормоны)
Количество ферментов изменяется за счет:
- Индукции (активации) или репрессии (торможения) синтеза этих ферментов.

Слайд 15

Инсулин-глюкагоновый индекс
Инсулин и глюкагон ( синтез в поджелудочной железе) – гормоны-антогонисты,

их секреция зависит от концентрации глюкозы в крови.
Инсулин секретируется при высоком уровне глюкозы в крови (абсорбтивный период).
Глюкагон секретируется при низком уровне (постабсорбтивный период).
Отношение концентрации инсулина к глюкагону в крови – инсулин - глюкагоновый индекс.
В абсорбтивный период- высокий.
В постабсорбтивный – понижается.

Слайд 16

Роль инсулина в регуляции метаболических путей
Инсулин – гормон, снижающий уровень

глюкозы - активирует транспорт глюкозы в клетки и регуляторные ферменты всех путей потребления глюкозы в клетках! Полипептид синтезируется и секретируется в кровь-β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы в абсорбтивный период ( уровень глюкозы 7,5-8,0 мМоль/л).
Гормон активирует: ( механизм активации ферментов – дефосфорилирование)
Транспорт глюкозы из крови в клетки инсулинзависимых тканей, способствуя перемещению ГЛЮТ-4 из цитозоля в мембрану.
2. Окисление по анаэробному и аэробному пути, индуцируя биосинтез киназ – гексокиназу, фруктокиназу, пируваткиназу.
Активность фосфофруктокиназы регулируется и аллостерически – ингибитор АТФ. Активатор АДФ.

Слайд 17

Роль инсулина в регуляции метаболических путей ( продолжение)
Активирует синтез гликогена в абсорбтивный

период, активируя гликогенсинтазу путем дефосфорилирования.
Активирует синтез жира, заменимых аминокислот, индуцирует синтез многих белков
Инсулин тормозит:
гликогенолиз, через дефосфорилирование гликогенфосфорилазы
Глюконеогенез , через репрессию синтеза фосфоенолпируваткарбоксикиназа - фермента глюконеогенеза.

Слайд 18

Регуляция активности ферментов инсулином
Фосфорилированный по тирозину белок
Фосфорилированные
по тирозину белки
инсулин
Фосфорилированные по

тирозину белки:
Активируют фосфопротеинфосфатаз
(дефосфорилирование гликогенсинтазы)
2. Фосфодиэстераза (разрушает цАМФ)
3. Индуцируют синтез или деградацию некоторых белков, ферментов.

Рецептор - тирозиновая протеинкиназа (каталитический рецептор)

Слайд 19

Влияние инсулина на синтез и распад гликогена
Фосфопротеинфосфатаза -Р
Гликогенсинтаза – Р
неактивная
Гликогенфосфорилаза

– Р
активная

Гликогенсинтаза – ОН
Активная
Синтез гликогена

Гликогенфосфорилаза –ОН
Неактивная
Распад гликогена

инсулин

Слайд 20

Регуляция углеводного обмена глюкагоном
Глюкагон . Гормон «голода». Орган - мишень –

печень жировая ткань
Активирует регуляторные ферменты метаболических путей через фосфорилирование ( передача сигнала через аденилатциклазную систему)
1. Активирует распад гликогена через активацию гликогенфосфорилазы путем ее фосфорилирования;
2. Ингибирует активность гликогенсинтазы, через ее фосфорилирование;
3. Активирует глюконеогенез из аминокислот и глицерина через:
увеличение содержания этих субстратов (стимулируя распад мышечных белков до аминокислот и нейтрального жира до глицерина и жирных кислот);
активацию ферментов:
фосфоенолпируваткарбоксикиназа, фруктозо-1,6-бисфосфатазы. Ингибирования пируваткиназы.

Слайд 21

Передача сигнала через аденилатциклазную сис-му
гормон
рецептор
G-белок
L
β
β
Y
ГДФ
L
ГТФ
ГТФ
ГДФ
Y
β
аденилатциклаза
АТФ
цАМФ
Ф
ПКА неактивная
ПКА активная
Фермент неактивный
Фермент - Р
активный
АТФ

Слайд 22

Передача гормонального сигнала в клетку через аденилатциклазную систему

Слайд 23

Регуляция углеводного обмена адреналином
Адреналин – гормон ( производное тирозина) синтезируется в

мозговом в-ве надпочечников. Гормон «тревоги». Секретируется при интенсивной физической мышечной работе, стрессе (необходима энергия для мышечной работы). Органы мишени – мышцы, печень.
Гормон активирует: (активация ферментов путем фосфорилирования)
1.Распад гликогена в мышцах через активацию гликогенфосфорилазы путем ее фосфорилирования через аденилатциклазную систему.
2. Распад гликогена в печени через активацию гликогенфосфорилазы путем ее фосфорилирования через аденилатциклазную систему ( β- рецепторы печени) и ингибирует при этом гликогенсинтазу.

Слайд 24

Регуляция углеводного обмена глюкокортикоидами
Глюкокортикоиды (глюкокортикостероиды)- синтезируется в коре надпочечников. Стимулом секреции

– низкий уровень глюкозы в период голодания( голодание, стресс, травма)
Гормон активирует:
Глюконеогенез через индуцирование биосинтеза специфических ферментов – фосфоенолпируваткарбоксикиназы, пируват- карбоксилазы)
2. Протеолиз белков в мышцах, лимфоидной ткани, коже, костях и тормозит в этих тканях биосинтез белков ( повышается уровень аминокислот, как субстратов глюконеогенеза)

Слайд 25

Роль соматотропного гормона в регуляции угл. обмена
Соматотропный гормон – гормон роста.

Пептид, образуется в гипофизе.
Стимул секреции ( стресс, рост, голодание, гипогликемия)
Снижает использование глюкозы в мышцах и жировой ткани.
«Глюкозосберегающий» гормон.
Может вызвать гипергликемию, особенно при недостатке инсулина

Слайд 26

Сахарный диабет. Изменение метаболизма углеводов.
Признаки сахарного диабета
1. Гиперглюкоземия
2. Глюкозурия
3. Кетонемия;

кетонурия
Биохимические анализы:
Определение содержания сахара в крови натощак
2. Определение сахара в моче
Определение содержания кетоновых тел в крови, моче;
4. Определение содержания гликированного гемоглобина
Нагрузочный тест

Слайд 27

Сахарный диабет. Изменения в обмене углеводов
глюкоза
глюкозо-6 фосфат
фруктозо-1,6 –дифосфат

3-ФГА
ФЕПК
ПК
Ацетил-Коа

щук

изоцитрат

ТАГ

ТАГ-липаза

Глицерин + ВЖК

инсулин тормозит

Кетоновые тела: ацетоуксусная, бета-гидроксибутират, ацетон

!!!

Слайд 28

Метаболизм фруктозы в клетках печени
фруктоза
Фруктозо-1-фосфат
фосфофруктокиназа*
р
2 мол. 3-фосфоглицериновый альдегид
Фруктозо-1- фосфоальдолаза**
В гликолитический

этап окисления

Нарушения:
* эссенциальная фруктозурия
** наследственная непереносимость фруктозы

АТФ

Слайд 29

Метаболизм галактозы
Галактоза
АТФ
Галактокиназа*
Галактозо-1-фосфат
УТФ
РР
УДФ-галактоза
Галактозо-1-фосфатуридинтрансфераза
Глюкозо-1-фосфат
Изомераза*
УДФ
Синтез гликогена
Нарушение- галактоземия

Метаболизм углеводов. Регуляция. Нарушения. (Лекция 6)

Содержание

Метаболические пути углеводов. 3,33 – 5,55 мМоль/лглюконеогенезгликогенолизУглеводы пищиокислениесинтез гликогенаСинтез замен. аминокис-т; липидов

Основной путь окисления глюкозы (аэробный)Окисление до конечных продуктов (СО2,Н2О,36 АТФ.) этапы:Гликолитический

Гликолитический этап.Может протекать в анаэробных условиях (см. анаэробный гликолиз) и в

Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты СН3IC=OICOOHHS ~ KoAТДФФАДНАДЛКАцСН3СО~КоА + СО2 + Н2О+ 3

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Цикл трикарбоновых кислот. Метаболиты –источники протонов и электронов ЦПЭ.Ацетил~ КоАизоцитратL-Кетоглутаровая к-таЯнтарная

Метаболизм углеводов в зубном налетеВ ротовой полости присутствуют как аэробные так

Глюконеогенез –синтез глюкозы из соединений неуглеводной природыИсточник глюкозы в клетке; протекает

Регуляция уровня глюкозы в крови Нормогликемия (3,33 – 5.55 мМоль/л) –

Регуляция уровня глюкозы в крови.В течение суток содержание глюкозы в крови

Регуляция скорости метаболических путейРегуляция скорости метаболических путей осуществляется через изменение активности

Инсулин-глюкагоновый индексИнсулин и глюкагон ( синтез в поджелудочной железе) – гормоны-антогонисты,

Роль инсулина в регуляции метаболических путей Инсулин – гормон, снижающий уровень

Роль инсулина в регуляции метаболических путей ( продолжение)Активирует синтез гликогена в абсорбтивный

Регуляция активности ферментов инсулиномФосфорилированный по тирозину белокФосфорилированныепо тирозину белки инсулинФосфорилированные по

Влияние инсулина на синтез и распад гликогенаФосфопротеинфосфатаза -РГликогенсинтаза – Р неактивнаяГликогенфосфорилаза

Регуляция углеводного обмена глюкагономГлюкагон . Гормон «голода». Орган - мишень –