Слайд 2
Функции углеводов
- основной и единственный анаэробный энергетический материал
( 1г – 17,1 кД)
- структурная: гликокаликс, гликопротеины мембран,
гликозаминогликаны соединительной ткани, клеточная стенка растений
- гидроосмотическая: гиалуроновая кислота
- защитная: гликокаликс, иммуноглобулины, слизь секретов
запасающая: гликоген, крахмал
клеточное взаимодействие: контакты при дифференцировке, межклеточные взаимодействия
группы крови
продукты питания
лекарственные препараты: сердечные гликозиды, аскорбиновая кислота, гепарин, некоторые антибиотики, нитроглицерин
составная часть многих белков: гликопротеины, липидов (липополисахариды)
Слайд 4
В соответствии с числом атомов С моносахариды делятся
на
Триозы, тетрозы, пентозы и гексозы.
Наиболее распространенными являются пентозы
и гексозы.
Из триоз наибольшее биологическое значение имеют промежуточные вещества энергообмена – глицераль и диоксиацетон .
Пентозы входят в состав нуклеотидов нуклеиновых кислот (ДНК и РНК)
Гексозы являются мономерами полисахаридов и главными энергетическими веществами (глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза и др.)
Гляди-ка,
кислорода-то
нет!
Рибоза
Дезоксирибоза
Слайд 6
Полисахариды
Гомополисахариды:
Крахмал
Гликоген
Целлюлоза
Гетерополисахариды:
Гиалуроновая кислота
Хондроитинсульфаты
Гепарин
Слайд 7
Глюкоза
Превращение глюкозы в клетке
Глюкозо-6-фосфат
Пируват
Гликоген
рибоза, НАДФН
Пентозофосфат-ный путь
Синтез гликогена
Деградация гликогена
Гликолиз
Глюконеогенез
3-5%
60-70%
20-30%
Синтез жира
Слайд 8
Этапы аэробного окисления глюкозы
1.) Глюкоза
2 ПВК (по пути
гликолиза)
2.) Пируватдегидрогеназ-ный комплекс
СН3–СО–СООН + НSКоА + НАД СО2 + СН3СО–S-КоА + НАДН+Н
3.) Цикл Кребса
Всего: 38 АТФ
Слайд 9
Гликолиз
Центральный путь энергетичекого обмена.
В анаэробных условиях –гликолиз единственный
путь производства энергии
Протекает практически во всех тканях
Активность
зависит от уровня кровоснабжения ткани, т.е. ее аэрации и оксигенации
Имеет две стадии
– энергозатратная (подготовительная) и
– энергопродуцирующая
Слайд 10
Этапы окисления глюкозы
Глюкокиназа
(гексокиназа)
1.
Первая реакция гликолиза - активация (фосфорилирование)
глюкозы. Реакции необратима, т.к. происходит диссипация большей части энергии.
Фермент Гексокиназа (фосфотрансфераза) (ГК) может фосфорилировать фруктозу и маннозу. ГК- аллостерический фермент и ингибируется Гл-6-ф и высокими конц АТФ.
В печени, почках, поджелудочной железе есть глюкокиназа, которая фосфорилирует только глюкозу. Она не ингибируется Гл-6-ф имеет высокую (10 мМ/л) Км для глюкозы т.е. «работает» при высоких конц. глюкозы.
Слайд 11
2-я реакция - обратимая изомеризация Гл-6-Ф с образованием
более симметричной молекулы Фр-6-Ф.
Фермент - фосфогексоизомераза
Слайд 12
3-я реакция - получение симметричной молекулы
Фермент - Фосфофруктокиназа
(ФФК) катализирует лимитирующую стадию, определяющую скорость гликолиза в целом.
ФФК - аллостерический фермент, ингибируется АТФ и стимулируется АДФ и АМФ
АТФ в разных (субстратных или регуляторных) концентрациях является субстратом или аллостерическим ингибитором, тормозящим гликолиз
Слайд 13
4-я реакция. Фермент-альдолаза (лиаза).
Равновесие реакции сдвинуто в
сторону распада Ф-1,6-диФ, т.к. образующийся глицеральдегид 3-фосфат
расходуется в реакциях гликолиза.
Т. О. завершается первый этап гликолиза,
Т. ч. завершается первый этап гликолиза, связанный с расходом энергии 2 мол. АТФ на активацию субстратов.
Слайд 14
Характеристика альдолазы
Определение активности альдолазы используют в энзимодиагностике при
заболеваниях, связанных с повреждением или гибелью клеток при:
остром гепатите
активность этого фермента может увеличиваться в 5-20 раз,
инфаркте миокарда – в 3-10 раз,
миодистрофии – в 4-10 раз.
Слайд 15
5-реакция
Эти триозы — глицеральдегид-3-фосфат (3-ФГА) и дигидроксиацетонфосфат (ФДА)—
превращаются один в другой триозофосфатизомеразой.
В дальнейший метаболизм вступает
2 мол. 3-ФГА
Слайд 16
6-реакция
3-ФГА затем окисляется глицеральдегид-З-фосфатдегидрогеназой с образованием NADH +
H+
Процесс называется гликолитической оксидоредукцией
В этой обратимой реакции в молекулу
включается Фн (для последующего «субстратного фосфорилирования»,) с образованием 1,3-диФГК.
1,3-диФГК содержит фосфо~ангидридную связь, расщепление которой сопряжено с образованием АТФ.
Слайд 17
7-реакция
На следующей стадии (катализируемой фосфоглицераткиназой ) перенос фосфата
этого соединения сопряжен с образованием АТФ.
Слайд 18
8-реакция
.
Изомеризации 3-ФГК в 2-фосфоглицерат
(фермент: фосфоглицератмутаза )
Слайд 19
Последующее отщепление воды (фермент:
енолаза - лиаза). Продукт представляет собой сложный эфир фосфорной
кислоты и енольной формы пирувата и потому называется фосфоенолпируватом (ФЕП).
9-реакция
Слайд 20
10-реакция
На предпоследней необратимой стадии, которая катализируется пируваткиназой
, образуются ПВК и АТФ.
Это вторая энергодающая реакция
гликолиза (синтеза АТФ) – вторая реакция субстратного фосфорилирования
Фермент активируется Ф-1,6диФ, и ингибируется АТФ и ацетил-КоА.
Слайд 21
Общее уравнение гликолиза:
Глюкоза + 2НАД+ + 4АДФ +
2АТФ + 2Фн = 2ПВК + 2НАД∙Н + 2АДФ
+ 4АТФ + 2H2O + 2Н+
Глюкоза + 2НАД+ + 2АДФ + 2Фн = 2НАД∙Н + 2ПВК + 2АТФ + 2H2O + 2Н+
=>
Химические превращения трех разных типов,
реализующихся в результате гликолиза:
1. Судьба атомов углеродного скелета
2. Путь переноса электронов
3. Путь фосфатных групп
Слайд 22
Малат-аспартатный челночный механизм
Слайд 23
Глицерофосфатная челночная система.
ГЛИЦЕРОФОСФАТНАЯ ЧЕЛНОЧНАЯ СИСТЕМА
Слайд 24
Пути использования пирувата
Анаэробные условия: превращается в лактат
Анаэробные условия:
превращается в ацетил-коэнзим А
Слайд 25
Ткани человеческого организма, способные продуцировать лактат:
мышцы
эритроциты,
мозг
кожа
слизистая оболочка
тонкой кишки
Утилизация лактата происходит в:
печени
почках
в сердце
скелетных мышцах.
Слайд 26
Глюкозо- лактатный цикл (цикл Кори)
печень
2 АТФ
глюконеогенез
глюкоза
2 лактат
Мышцы,
эритроциты
глюкоза
глюкоза
гликолиз
2 лактат
2
лактат
кровь
6АТФ
Печеночная лактатдегидрогеназа превращает лактат в пируват (субстрат для глюконеогенеза)
Глюкоза,
образованная в печени, транспортируется к периферическим тканям с кровью
Слайд 27
Печень и почки – основные органы синтеза глюкозы
Основные
предшественники: лактат, пируват, глицерол и некоторые аминокислоты
При голодании глюконеогенез
поставляет почти всю глюкозу для организма
Глюконеогенез – универсальный путь.
Глюконеогенез – синтез глюкозы из неуглеводных компонентов
Слайд 28
Основные предшественники:
(1) Лактат
(2) Большинство аминокислот (особенно аланин),
(3)
Глицерол (при расщеплении жиров)
Предшественники глюконеогенеза
Слайд 29
Глюконеогенез не является обратимым гликолизом
В гликолизе глюкоза превращается
в пируват; в глюконеогенезе пируват превращается в глюкозу.
Но,
глюконеогенез не является обратимым гликолизом.
Есть три необратимые реакции в гликолизе - гексокиназная, фосфофруктокиназная, и пируваткиназная.
Слайд 30
I: Пируват Фосфоэнолпируват
Фермент пируваткарбоксилаза – присутствует только
в митохондриях.
Пируват транспортируется в митохондрии из цитоплазмы.
Первый шаг
в глюконеогенезе - карбоксилирование пирувата в оксалоацетат.
Слайд 31
Проходит в цитозоле.
Одна молекула АТФ и одна молекула
ГТФ используются для “поднятия” пирувата до фосфоэнолпирувата.
Фосфоэнолпируваткарбоксикиназная реакция
Слайд 32
Фермент фруктозо-1,6-дифосфатаза
II: Фруктозо-1,6-дифосфат фруктозо-6-фосфат
Слайд 33
III: Глюкозо-6-фосфат глюкоза
Глюкозо-6-фосфат, не может дифундировать
из клетки.
Образование свободной глюкозы регулируется двумя путями:
фермент, который
превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозу является регуляторным;
Слайд 34
Последняя реакция не проходит в цитозоле.
Г-6-Ф транспортируется
в эндоплазматическую сеть, где гидролизируется глюкозо-6-фосфатазой, которая связана с
мембраной ЭС.
Глюкозо-6-фосфатазна реакция
Слайд 35
Скорость гликолиза определяется кoнцентрацией глюкозы. Скорость глюконеогенеза определяется
кoнцентрацией предшественников глюкозы. Гормоны влияют на экспрессию генов изменяя
скорость транскрипции. Инсулин стимулирует экспрессию фосфофруктокинзы и пируваткиназы. Глюкагон ингибирует экспрессию этих ферментов и стимулирует продукцию фосфоэнолпируваткарбоксикиназы и фруктозо-1,6-дифосфатазы.
Регуляция глюконеогенеза
Глюконеогенез и гликолиз регулируются реципрокно: в клетке если один путь неактивный, второй активируется.
Слайд 38
(1) Синтез НАДФН (для биосинтеза жирных кислот и
стероидов)
(2) Синтез рибозо-5-фосфата (для биосинтеза ДНК и РНК и
некоторых кофакторов)
(3) Обеспечивает метаболизм “необычных сахаров” (4, 5 и 7 карбонов).
Роль пентозофосфатного пути
В пентозофосфатном цикле АТФ не синтезируется.
Слайд 39
Две фазы:
1) Оксидативная фаза
2) Неоксидативная фаза (транскетолазная/трансальдолазная
система)
Слайд 41
Метаболизм фруктозы
АТФ
АДФ
АТФ
АДФ
Фруктоза
Фруктозо-6-фосфат
Глицеральдегид
-3- фосфат
Дигидроксиаце-
тонфосфат
Фруктозо-1-фосфат
АТФ
АДФ
Глюкоза-6-фосфат
Глицер-
альдегид
Фруктозо-1,6 дифосфат
гликолиз
Слайд 42
УДФ-глюкоза-4-эпимераза
Метаболизм галактозы
Глюкозо-1-фосфат
УДФ-глюкоза-
пирофосфорилаза
УТФ
Н4Р2О7
Глюкозо-1-фосфат
УДФ-глюкоза
УДФ-глюкоза
УДФ-галактоза
Галактозо-1-фосфат
АДФ
АТФ
Галактоза
галактокиназа
Гексозо-1-фосфат-
уридилтрансфераза
Гликолиз
трегалаза
лактаза
α-амилаза
Гликоген-фосфорилаза
сахараза
гексокиназа
Фосфоглюко-мутаза
гексокиназа
Фосфоманно- изомераза
гексокиназа
фруктокиназа
Фруктозо-1-фосфат-альдолаза
Триозокиназа
Триозофосфат-изомераза
Трегалоза
Лактоза
Гликоген, крахмал
Сахароза
D-глюкоза
D-галактоза
D-манноза
D-фруктоза
Глюкозо-1- фосфат
Глюкозо-6-фосфат
Фруктозо-6-фосфат
Фруктозо-1,6-бифосфат
Глицеральдегид-3-фосфат
Глицеральдегид
Дигидроксиацетон-фосфат
Фруктозо-1-фосфат
Маннозо-6-фосфат
УДФ-галактоза
УДФ-глюкоза
Вовлечение углеводов в гликолиз
