Схема обміну Г-6-Ф в організмі. Гормональна регуляція обміну глюкози.
Всі метаболічні шляхи глюкози знаходяться під впливом інсуліну. тобто на інсулінозалежний. Інсулін підвищує проникність тканин для глюкози. Всі тканини, крім печінки і головного мозку, на інсулінозалежний. отже концентрація глюкози в цих органах буде залежати від концентрації глюкози в крові. Під час вилучення інсуліну все 5 шляхів метаболізму будуть порушені.
Будова глікогену. Синтез і фосфороліз глікогену.
Глікоген - велика гілляста молекула з молекулярною масою 10 6 -10 7 Дальтон. Лінійні ділянки молекули глікогену пов'язані # 945; (1 → 4) зв'язком, точки розгалуження представлені # 945; (1 → 6) гликозидной зв'язком.
Глюкоза + АТФàГ-6-Ф + АДФ (гексогеназа) à Г-1-Ф à УДФ-глюкоза à (Глюкоген) n + 1
Глюкогеноліз - активується стресом. (Гормони-адренолин і глюкагон)
(Глюкоген) n + 1 à(Глюкоген) n-1 + Г-1-Ф (глікогенфосфорилази) à Г-6-Ф (фосфоглюкомутаза) à Глюкоза + H3 PO4 (фосфатаза глюкозо-6 фосфат)
Гормональна регуляція метаболізму глікогену. Роль цАМФ, іонів Са в регуляції глікогенезу і глікогенолізу.
У регуляції синтезу глікогену ключову роль відіграє глікогенсінтази. Фермент знаходиться в клітці в неактивному, фосфорильованому. стані і називається глікогенсінтази D. тобто активність його залежить від глюкозо-6-фосфату (аллостерічеський активатор) і гормону інсуліну. Інсулін активує фермент фосфатазу, який і перетворює глікогенсінтази D в активну форму - глікогенсінтази I.
Адреналін і глюкагон, активуючи аденілатциклазу, сприяють утворенню цАМФ, який запускає «каскадний механізм» фосфорилювання ферментів розпаду і синтезу глікогену. В результаті фосфорилювання утворюється активна, глікогенфосфорилази і неактивна глікогенсінтази. У цих умовах буде здійснюватися розпад глікогену.
Навпаки, під дією інсуліну, що включає механізм дефосфорилирования ключових ферментів, з'являться неактивна глікогенфосфорилази. і активна, глікогенсінтази. У цих умовах буде відбуватися синтез глікогену.
Активність обох обох ключових ферментів синтезу і розпаду глікогену в печінці регулюється також Са ++ - вихід кальцію з внутрішньоклітинних депо в цитозоль клітини контролюється інозітолтріфосфатом (ІТФ), який звільняється фосфолипазой С при розпаді входить до складу мембрани фосфатидилинозитол пірофосфату.
Кінетичне відмінність у дії глюкокинази і гексокінази.
* Високу спорідненість до глюкози Кm> 0.1нм
* Локалізація: печінка, підшлункова залоза.
* Регулює процес гліколізу
* Низьку спорідненість до глюкози Km = 10Нм
Глікоген клюкоза гліколіз
Галактоземия, викликана недостатністю галактозо-1-фосфатуріділтрансферази (ГАЛТ). Це захворювання проявляється дуже рано, і особливо небезпечно для дітей, так як основним джерелом вуглеводів для них служить материнське молоко, що містить лактозу.
Гліколіз дає велику кількість енергії для забезпечення функцій в анаеробних умовах. В 1ой стадії витрачається 2 молекули АТФ (гексокіназну і фосфофруктокіназная реакції). У другій стадії образ 4 молекули АТФ (фосфогліцераткіназная і піруваткіназная р-ии). Тобто енергетичних ефективність гліколізу сост 2 молекли АТФ на 1 молекулу глюкози.
Біологічний роль гліколізу:
Проміжний продукт гліколізу в еритроцитах - 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) - знижує спорідненість гемоглобіну до кисню. При недостатності піруваткінази сприяння з-ня 2,3-ДФГ вдвічі перевищує норму, що обумовлює низьку спорідненість гемоглобіну до кисню. При недостатності гексокінази спостерігається зниження рівня 2,3-ДФГ і ненормально високу спорідненість гемоглобіну до кисню.
До кіназного реакцій відносяться: фосфогліцераткіназная і піруваткіназная. Але крім цих 2х сущ ще дві кіназного реакції, але в них АТФ не утворюється, а витрачається: гексокіназну і фосфофруктокіназная. Кіназного реакції гліколізу є фосфотрансферазнимі, тобто здійснюється перенесення макроергічної фосфату з субстрату на АДФ в фосфогліцераткіназной і піруваткіназной реакціях і з АТФ на субстрат в гексокіназну і фосфофруктокіназной.
Розрізняють місцеву і загальну регуляцію. Місцева регуляція здійснюється шляхом зміни активності ферментів під дією різних метаболітів всередині клітини. Регуляція гліколізу в цілому, відразу для всього організму, відбувається під дією гормонів, які, впливаючи через молекули вторинних посередників, змінюють внутрішньоклітинний метаболізм. Важливе значення в стимуляції гліколізу належить інсуліну. Глюкагон і адреналін є найбільш значущими гормональними інгібіторами гліколізу. Інсулін стимулює гліколіз через: активацію гексокіназну реакції; стимуляцію фосфофруктокинази; стимуляцію піруваткінази. на гліколіз впливають і інші гормони. Наприклад, соматотропін пригнічує ферменти гліколізу, а тиреоїднігормони є стимуляторами. Регуляція гліколізу здійснюється через кілька ключових етапів. Реакції, що каталізуються гексокиназой (1), фосфофруктокинази (3) і піруваткіназа (10) відрізняються істотним зменшенням вільної енергії і є практично незворотними, що дозволяє їм бути ефективними точками регуляції гліколізу.
Цикл трикарбонових кислот - універсальний компонент біологічного окислення. який базується на принципі уніфікації. Уніфікація дозволяє врівноважувати і оптимізувати співвідношення основних субстратів. тобто якщо є надлишок вуглеводів. то частина їх перекачується в ліпіди. якщо білка - то теж в ліпіди або вуглеводи. Функції циклу Кребса: 1) Енергетична (цикл Кребса - кінцевий етап біологічного окислення. В якому окислюється уніфіковані з'єднання різного походження .2) Пластична (оскільки цикл «харчується» субстратами різного походження. То він може бути джерелом вуглецевих скелетів для різних речовин) 3) Регуляторна.
Першим регуляторним фактором є концентрація ЩУК. яка в основному утворюється з ПВК. ПВК ж утворюється з вуглеводів (глюкози). тому при діабеті або вуглеводному голодуванні спостерігається недолік ПВК. а значить і щук і сам цикл блокується. АцетілКоА не є лімітуючим субстратом. так як в основному утворюється при окисленні жирних кислот. Але в той же час ЩУК - конкурентний інгібітор сукцинатдегідрогенази. тому при надлишку ЩУК цикл трикарбонових кислот блокується на 6 - ій стадії. Це гальмування можна прибрати глутамином. який переамінірует ЩУК в аспарагин. Другий регуляторний центр - концентрація НАД і НАД * Н2. У живих системах концентрація НАД і Над * Н2 = const. Будь-які чинники. що ведуть до збільшення НАД * Н2 (алкогольна інтоксикація) і дефекту НАД блокують цикл Кребса. Отже. збільшення концентрації НАД стимулює цикл трикарбонових кислот. Так як АТФ є побічно кінцевим продуктом. то її надлишок блокує реакції. а значить АДФ стимулює цикл (АДФ розглядається як аллостерічеський активатор ізоцитратдегідрогенази). Стимулятором Циклу є також і кисень. оскільки стимулює роботу АТФ. При підвищенні концентрації Са в клітині активуються дегідрогеназну реакції. Цикл Кребса активується при серцевій недостатності. Це пояснюється тим. що міокард не може самостійно прибрати надлишок Са і цю роль беруть на себе мітохондрії. зростає потреба в кисні
18.Спіртовое броженіе.Реакціі.Сходство і відміну від гліколізу.
СН3 - С = О + Н2N - R ----à СН2 - О = N -R
Метаболічні наслідки етанольної інтоксикації. Етанол монополізує основний фонд НАД. переводячи його в НАД * Н. Це призводить до блокування першого комплексу дихального ланцюга і клітини. щоб не загинути від гіпоксії змушені переключитися на ФАД - залежне окислення. Введення етанолу призводить до зрушень в нервовій системі, які обумовлені утворенням продуктів конденсації СН3СОН з біогенними амінами. При прийомі етанолу підвищується активність каталази, яка провокує перекісні процеси. в результаті розвивається патологія печінки. серця. нервової системи. Введення етанолу створює екстремальну ситуацію. яка супроводжується викидом адреналіну. а значить і активацією ліполізу і підвищення вмісту жирних кислот. які надходять в печінку. Жирні кислоти повинні окислюватися під дією НАД - залежних дегідрогеназ. але ці реакції блокуються і виходить. що печінка просто не встигає їх утилізувати і жирні кислоти накопичуються в печінці. Другою причиною є утворення ацетил - КоА з етанолу. який теж ідётна
II - неокислювального ЕТАП.
Сукупність великої кількості оборотних реакцій. Кожна з них - це перенесення 2-х або 3-х вуглецевого фрагмента з одного моносахариду на інший. Між моносахаридами відбувається взаємний обмін частинами своїх молекул. При цьому з пентозофосфатов, що вступають в реакцію, утворюються моносахариди з різним числом вуглецевих атомів. Це тріози (наприклад, фосфогліцеріновий альдегід (ФГА)), тетрози, гексози, гептози (їх формули знати необов'язково, але потрібно знати схему реакцій.
Реакції неокислювального етапу катализируются ферментами трансальдолазамі і транскетолази. До складу коферменту транскетолази входить вітамін В1 (тіамін).
Цикл кюрі і феліга
Між гликолизом, що протікає в м'язах при їх інтенсивній роботі, і глюконеогенезом, здійснюваним печінкою, існує тісний взаємозв'язок (цикл Корі): утворює в м'язах молочна кислота надходить в загальний кровотік, захоплюється печінкою і використовується нею як субстрату глюконеогенезу; синтезируемая при цьому глюкоза віддається в кровототок і метаболізується м'язами для отримання енергії.
Замість лактату - аланін: в м'язах ПВК + NH2 = аланин
У печінки: аланін - NH2 = ПВК
Гіпоглікемія пов'язана зі зниженням тих ендокінних залоз, підвищення функцій яких призводить до гіперглікеміі..Также може виникнути при введенні хворим на цукровий діабет великих доз інсуліну, при цьому гіпоглікемія супроводжує ниркову глюкозурию, що виникає внаслідок зниження «ниркового порогу» для глюкози.
Рівень глюкози в крові є одним з гомеостатических параметрів. Регуляція рівня глюкози в крові - це складний комплекс механізмів, що забезпечує сталість енергетичного гомеостазу для найбільш життєво важливих органів (мозок, еритроцити). Глюкоза - головний і ледь не єдиний субстрат енергетичного обміну.
Постійний (через гормональний вплив): в основі якого лежить глюконеогенез. Після виснаження запасів глікогену, збуджена кора продовжує посилати імпульси в гіпоталамус. Звідси виділяються ліберіни, які з током крові заносяться передню частку гіпофіза, яка, в свою чергу, синтезує в кровотік СТГ, АКТГ, ТТГ, які в свою чергу стимулюють викид трийодтиронина і тиреотропіну. Ці гормони стимулюють ліполіз. Тиреотропні гормони активують протеоліз, в результаті чого утворюються вільні амінокислоти, які як і продукти ліполізу використовуються як субстрати глюконеогенезу і циклу трикарбонових кислот.
У відповідь на підвищення рівня глюкози в крові, відбувається викид інсуліну, однак внаслідок того, що жирні кислоти і виділяються гормони вимикають гліколіз в м'язовій тканині, споживання глюкози м'язами не відбувається, вся глюкоза зберігається для мозку і еритроцитів.
При дефіциті інсуліну всі шляхи метаболізму глюкози блокуються, так як виникає недостатність глюкози - 6 - фосфат. Дефіцит інсуліну знижує метаболізм глюкози і амінокислот в тканинах, це знімає інсуліновий гальмо з катаболічних реакцій: активізується ліполіз, протеоліз, глікогеноліз. З - за дефіциту глюкоза - 6 - фосфату в м'язовій тканині порушується виробництво АТФ і тканина знаходиться в стані енергетичного голоду. Цей стан розцінюється організмом як зниження рівня глюкози в крові.
Кетонемія-підвищення вмісту кетонових тіл в крові до 20 ммоль / л.Кетонемія супроводжується різким збільшенням кетонових тіл в сечі-кетонурія.Явленіе кетонурии і кетонемії пояснюється наступним чином.
І діабет, і голодування супроводжуються різким скороченням запасів глікогену в пе-чені. Багато тканини і органи, зокрема м'язова тканина, знаходяться в стані енергетичного голоду (при нестачі інсуліну глюкоза не може з достатньою швидкістю надходити в клітину). У цій ситуації завдяки порушенню метаболічних центрів в ЦНС імпульсами з Хе морецепторов клітин, які відчувають енергетичний голод, різко усі-ливаются ліполіз і мобілізація великої кількості жирних кислот з жирових депо в печінку. У печінці відбувається інтенсивне утворення кетонових тіл. Утворені в надзвичайно велику кількість кетонові тіла з потоком крові транс-портируют з печінки до периферичних тканин. Периферичні тканини при діабеті та голодуванні зберігають здатність використовувати кетонові тіла в якості енергетичного матеріалу, проте з огляду на надзвичайно високій концентрації кетонових тіл в крові, що притікає м'язи та інші органи не справляються з їх окисленням і як наслідок виникає кетонемия.
Діагностика СД: Концентрація ГОЛ більше 7. 2 ммоль / л вказує на СД. І немає необхідності проводити тест толерантності до глюкози. Наявність глікозильованого Нb. При СД його концентрація збільшується в 2-3 рази.
Інс і С-пептид секретируются бета- клітинами в еквімолярних кількостях. У печінці затримується близько 60% ІНС, що надходить з кров'ю ворітної вени з поджелуд. залози. Тому ставлення С-петід / Інс в ворітної вени і периф. кровообігу при н.ус. дорівнює приблизно-3/1. С-пептид видаляється зазвичай через нирки його добова секреція-45 мкг і пропорц. добової секреції ІНС. Альбумінурія.- рання ознака СД. У нормі з сечею-виводиться в середньому 8мг А. При виділенні 30-300мг, мікроальбумінурія.
Й тип-б-знь Помпе-відсутність лізосомальної глюкозідази.прі цьому-генералізована поразка органів. 3-й тип: б-знь Форбса-дефект деветвящегося фермента.Накопленіе полісахариду 4-й тип: б-знь Андерсена-дефект ферменту розгалуження-лет.ісход в 1-й рік життя від недостатності 5-й тип: б-знь Мак -Ардла-недостатність м'язової фосфорілази 6-й тип: б-знь Херс-недостатність фофсфорілази в печінці-розвивається гепатомегалія.
І чужорідні вещ-ва легко
Існує особливий вид з'єднань це білково-вуглеводні комплекси. Розрізняють: 1) протеоглікани (понад 95% вуглеводів) 2) глікопротеїни (до 10% углвеводов)
ПГ-білкові комплекси, в кіт. З молекулами білка ковалентно пов'язані глікозамінглікани. Ф-ії ПГ:
Входить до складу везикул
Глікозамінглікани-полісахаріди.Іх ланцюга рухливі і не можуть утворювати глобули.Із через гидрофильности займають великі обсяги, утворюючи гелі і створюючи тургор тканин. Містить сульфатованих цукру, має тенденцію складатися з різних дісахарідних одиниць, синтезуються внутрішньоклітинно і залишають клітку шляхом екзоцитозу; цукру ковалентно пов'язані з білками в формі ПГ
Мукополісахаридози - група спадкових хвороб з'єднає. тканини, зумовлених порушенням обміну глікозаміногліканів в результаті генетично обумовленої неповноцінності ферментів, які беруть участь в їх розщепленні. Успадковується по аутосомно-рецесивним типом. При цьому вражається система лізосомних ферментів, які беруть участь в катаболизме гликозаминогликанов. Внаслідок ферментативної недостатності останні накопичуються у великій кількості в органах і тканинах, тому мукополісахаридози відносять до хвороб накопичення. В результаті порушується функціональний стан різних органів і систем, а оскільки глікозаміноглікани входять до складу сполучної тканини, то одним з провідних проявів мукополисахаридоза є системне ураження скелета, затримка фізичного розвитку. За сучасною класифікацією, залежно від характеру ферментативного дефекту виділяють вісім осн. типів мукополисахаридозов.
Схема обміну Г-6-Ф в організмі. Гормональна регуляція обміну глюкози.
Всі метаболічні шляхи глюкози знаходяться під впливом інсуліну. тобто на інсулінозалежний. Інсулін підвищує проникність тканин для глюкози. Всі тканини, крім печінки і головного мозку, на інсулінозалежний. отже концентрація глюкози в цих органах буде залежати від концентрації глюкози в крові. Під час вилучення інсуліну все 5 шляхів метаболізму будуть порушені.