Обмен углеводов

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

АКТУАЛЬНОСТЬ
Для постоянного синтеза в клетке энергии необходима согласованная работа метаболических

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Гликогеногенез. Гликогенолиз.
Регуляция.
2. Глюконеогенез. Ход процесса.
3. Сахар

ГЛИКОГЕНОГЕНЕЗ - СИНТЕЗ ГЛИКОГЕНА

А. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ЭТАПЫ:
1-й ЭТАП - Фосфорилирование глюкозы
ГЛЮКОЗА +

ГЛИКОГЕНОГЕНЕЗ (продолжение)

Б. СИНТЕЗ ГЛИКОГЕНА:
1-я стадия синтеза:
ГЛЮКОЗО-1-ФОСФАТ+ УТФ → УДФ-глюкоза +

МЕХАНИЗМЫ ВЕТВЛЕНИЯ ГЛИКОГЕНА

ВЕТВЯЩИЙ ФЕРМЕНТ:
амило-1,4→1,6-трансглюкозидаза - переносит фрагмент цепи (6 остатков глюкозы)

ГЛИКОГЕНОЛИЗ - распад ГЛИКОГЕНА

ПУТИ МОБИЛИЗАЦИИ (РАСПАДА) ГЛИКОГЕНА:
1. ФОСФОРОЛИТИЧЕСКИЙ ПУТЬ -
расщепление

ГЛИКОГЕНОЛИЗ - распад ГЛИКОГЕНА

МЕХАНИЗМ АКТИВАЦИИ ГЛИКОГЕНОЛИЗА
Аденилатциклаза
(неактивная)
Адреналин, глюкагон →

ГЛИКОГЕНОЛИЗ (продолжение)

Киназа фосфорилазы НА → Киназа фосфорилазы А
↓
Гликогенфосфорилаза А ←

МЕХАНИЗМЫ ДЕВЕТВЛЕНИЯ ГЛИКОГЕНА

ДЕВЕТВЯЩИЕ ФЕРМЕНТЫ:
α-1,4→ α-1,4-глюкантрансфераза
(переносит трисахаридный фрагмент на другую цепь

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ (ГНГ)

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

МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПУТИ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА

МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПУТИ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА - ЭТО МОДИФИКАЦИЯ ПУТЕЙ
ГЛИКОЛИЗА

КЛЮЧЕВЫЕ ФЕРМЕНТЫ ГНГ

НЕОБРАТИМЫЕ РЕАКЦИИ ГЛИКОЛИЗА ПРЕОДОЛЕВАЮТСЯ С УЧАСТИЕМ СПЕЦИФИЧЕСКИХ (КЛЮЧЕВЫХ) ФЕРМЕНТОВ:
1.

ХОД РЕАКЦИЙ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА

лактатдегидрогеназа
ПИРУВАТ ↔ ЛАКТАТ
+СО2 + АТФ + БИОТИН

ХОД РЕАКЦИЙ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА (продолжение)

2-ФОСФОГЛИЦЕРАТ
↑↓ фосфоглицеромутаза
3-ФОСФОГЛИЦЕРАТ
АТФ → ↑↓ фосфоглицераткиназа

ХОД РЕАКЦИЙ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА (продолжение)

ФРУКТОЗО-1,6-БИФОСФАТ
↓ фруктозо-1,6-бисфосфотаза
ФРУКТОЗО-6-ФОСФАТ
↑↓ гексозофосфатизомераза
ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТ
↓

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ из АМИНОКИСЛОТ

В РЕЗУЛЬТАТЕ ПЕРЕАМИНИРОВАНИЯ и ТРАНСАМИНИРОВАНИЯ АМИНОКИСЛОТЫ ПРЕВРАЩАЮТСЯ в ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ из АМИНОКИСЛОТ (продолжение)

В СУКЦИНИЛ КоА - изолейцин, метионин,
валин
В

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ ИЗ ГЛИЦЕРИНА

ГЛИЦЕРИН:
1. Глицерин + АТФ → глицерол-3-фосфат + АДФ
глицеролкиназа
2.

РЕГУЛЯЦИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

РЕГУЛЯТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ПОДДЕРЖАНИЕ ПОСТОЯННОГО УРОВНЯ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ

СУБСТРАТНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

ГЛЮКОЗО-ЖИРНОКИСЛОТНЫЙ ЦИКЛ
(ЦИКЛ РЭНДЛА)
ГЛЮКОЗА КРОВИ↓ → ЛИПОЛИЗ↑ → ЖИРНЫЕ

ГЛЮКОЗО-ЛАКТАТНЫЙ ЦИКЛ (цикл КОРИ)

МЕЖОРГАННЫЙ МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ ЦИКЛ:
ПЕЧЕНЬ ⎮ КРОВЬ ⎮ МЫШЦЫ
глюкоза →

ГЛЮКОЗО-АЛАНИНОВЫЙ ЦИКЛ

ПЕЧЕНЬ ⎮ КРОВЬ ⎮ МЫШЦЫ
глюкоза → глюкоза → глюкоза

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

МЕХАНИЗМЫ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ:
А. КОНТРОЛЬ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТА
- ковалентная

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ (продолжение)

РЕГУЛЯЦИЯ УРОВНЯ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ
БИОСИНТЕЗ ⎮УТИЛИЗАЦИЯ
повышение

БИОСИНТЕЗ ГЛЮКОЗЫ

Адреналин, глюкагон
рецептор ↓
акт. аденилатциклазы ↓
синтез цАМФ ↑
↓
акт протеинкиназы
↓
↓ гликогенсинтаза

БИОСИНТЕЗ ГЛЮКОЗЫ

ГЛЮКОКОРТИКОИДЫ
рецептор ↓
гормон-рецепторный комплекс ↓
взаимодействие с ДНК ↓
↓
индукция синтеза
ключевых ферментов

УТИЛИЗАЦИЯ ГЛЮКОЗЫ

ИНСУЛИН
- быстрая регуляция
(фосфорилирование \ дефосфорилирование ферментов)
- медленная регуляция

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА

МЕХАНИЗМ БЫСТРОЙ РЕГУЛЯЦИИ:
Рецептор инсулина – тирозиновая протеинкиназа
Тир-ПК фосфорилирует по

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА (продолжение)

встраивает Глют-4 в мембрану:
- активируется перенос глюкозы через

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА (продолжение)

МЕХАНИЗМ МЕДЛЕННОЙ РЕГУЛЯЦИИ:
АКТИВИРУЕТ регуляторные белки ядра - повышает

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА (продолжение)

Индуцирует ферменты липогенеза:
- пальмитатсинтазу,
- ацетил-КоА-карбоксилазу,
- цитратлиазу,
- Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу (ПФЦ)
В

САХАРНАЯ КРИВАЯ

абсорбционный постабсорбционный периоды
инсулин адреналин кортизол
2 часа

САХАРНАЯ КРИВАЯ

После приема углеводов развивается алиментарная гипергликемия → выбрасывается инсулин
Уровень глюкозы

ГИПОГЛИКЕМИЯ

Нормальное содержание глюкозы в плазме
3.3-5.5 ммоль/л.
ГИПОГЛИКЕМИЯ - снижение

ГИПОГЛИКЕМИЯ (продолжение)

Физиологическая гипогликемия:
развивается вслед за алиментарной гипергликемией (компенсаторный выброс инсулина),
после

ГИПОГЛИКЕМИЯ (продолжение)

Патологическая гипогликемия:
передозировка инсулина,
гиперинсулинизм при опухолях ПЖ,
заболевание почек со снижением сахарного

ГИПОГЛИКЕМИЯ (продолжение)

заболевания печени с нарушением процессов синтеза гликогена и глюконеогенеза,
недостаточность надпочечников

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ - превышение концентрации глюкозы 6.0 ммоль/л,
ГЛЮКОЗУРИЯ - превышение концентрации глюкозы

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ

Физиологическая гипергликемия:
алиментарная (после приема углеводистой пищи),
нейрогенная (выброс катехоламинов, активирующих распад гликогена)

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ

Патологическая гипергликемия:
сахарный диабет (недостаток инсулина),
повышенная секреция контринсулярных гормонов - СТГ, АКТГ

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ

Поражения мозга
Гиперфункция щитовидной железы,
Патология печени (нарушение депонирования гликогена)

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ I ТИПА -
инсулинзависимый
Абсолютная недостаточность инсулина (ювенильный,

ПРОЯВЛЕНИЯ ДИАБЕТА

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ
ГЛЮКОЗУРИЯ и ПОЛИУРИЯ
КЕТОНЕМИЯ и КЕТОНУРИЯ
КЕТОАЦИДОЗ - нарушение кислотно-щелочного баланса в

БИОХИМИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ ПРИ ДИАБЕТЕ

недостаток инсулина
↓
глюкоза не поступает в клетку

↓

снижение пирувата, оксалоацетата
↓
снижение активности цикла Кребса
↓
снижение синтеза

↓

выброс адреналина и глюкагона
↓
распад гликогена в печени и

↓

активация глюконеогенеза
↓
нарастание гипергликемии
↓
активация липолиза
↓
увеличение жирных кислот в

↓

избыток ацетил-КоА
↓
активация синтеза кетоновых тел
(ацетоуксусная, бета-оксимасляная кислоты, ацетон)
↓
КЕТОНЕМИЯ (КЕТОЗ) и КЕТОНУРИЯ

↓

метаболический КЕТОАЦИДОЗ
↓
кетоацидотическая кома

отрицательный азотистый баланс

Избыток глюкокортикоидов
↓
активация распада белка до аминокислот
↓
увеличение свободных аминокислот
↓
активация

Гиперосмотическая дегидратация

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ, ГЛЮКОЗУРИЯ
↓
ГИПЕРОСМОЛЯРНОСТЬ ПЛАЗМЫ И МОЧИ
↓
ВЫХОД ЖИДКОСТИ ИЗ ТКАНЕЙ И КЛЕТОК
↓
ОБЕЗВОЖИВАНИЕ

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ

Глюкозурия→полиурия→ дегидратация
Избыток глюкозы → образование сорбитала → гиперосмолярность тканевой жидкости →

ГЛИКОЗИЛИРОВАННЫЕ БЕЛКИ

Повышенная антигенная активность
Укорочен период полужизни,
Нарушение функции белков (гемоглобина, эндотелия сосудов,