Углеводы. Обмен глюкозы. (Лекция 6)

1. ЛЕКЦИЯ № 6

ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России
Кафедра биохимии
Дисциплина: Биохимия
ЛЕКЦИЯ № 6
Углеводы.
Обмен глюкозы
Лектор: Гаврилов И.В.
Факультет: лечебно-профилактический,
Курс: 2
Екатеринбург, 2016г

2. ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Углеводы: определение понятия, классификации. Биологические функции моно-,
ди- и полисахаридов в организме человека. Основные углеводы пищи человека,
принципы нормирования суточной потребности у детей и взрослых.
2. Переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте. Характеристика и
механизм действия ферментов, участвующих в полостном и пристеночном
пищеварении.
3. Всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте: локализация, механизмы
всасывания пентоз и гексоз, роль транспортеров глюкозы (ГЛЮТ 1-5).
4. Приобретенные и наследственные нарушение переваривания и всасывания
углеводов: причины, механизмы развития, последствия. Понятия
мальабсорбция, диспепсия.
5. Транспорт моносахаридов в организме человека. Виды транспорта
моносахаридов в ЖКТ, почках и тканях организма. Транспортеры гексоз: виды
(ГЛЮТ 1-5), специфичность, тканевая локализация, регуляция активности.
6. Обмен галактозы в организме. Галактоземии, механизм развития,
метаболические нарушения, биохимические и клинические проявления в
детском и пожилом возврате.
7. Основные пути превращения углеводов в организме человека: схемы обмена гл6-ф в тканях (печень, почки, мышечная, жировая ткань). Роль ферментов
гексокиназ, глюкозо-6ф фосфатаз в углеводном обмене.

3.

8. Обмен гликогена: понятие, тканевые особенности, внутриклеточная
локализация, биологическое значение. Схема реакций гликогенеза и
гликогенолиза, ферменты, регуляция.
9. Нарушения обмена гликогена: гликогенозы и агликогенозы. Причины,
метаболические и клинические проявления.
10. Анаэробный гликолиз: понятие, тканевые особенности, внутриклеточная
локализация, биологическое значение. Схема реакций анаэробного гликолиза,
ферменты, энергетический баланс, регуляция.
11. Аэробный путь окисления глюкозы: понятие, тканевые особенности,
биологическое значение. Схема этапов аэробного окисления глюкозы, их
внутриклеточная локализация, энергетический баланс, регуляция.
12. Челночные системы транспорта водорода: понятие, схемы малат-аспартатной и
глицерофосфатной челночных систем, тканевые особенности. Энергетический
баланса аэробного окисления глюкозы при работе разных челночных систем.
13. Эффект Пастера: понятие, схемы переключения аэробного и анаэробного
окисления глюкозы в аэробных тканях, особенности энергетического баланса.
14. Глюконеогенез: понятие, тканевые особенности, биологическое значение. Схема
глюконеогенеза, субстраты, ключевые ферменты, внутриклеточная
локализация, энергетический баланс, регуляция.

4.

15. Пентозофосфатный путь: понятие, тканевые особенности, внутриклеточная
локализация, биологическое значение. Схема реакций пентозофосфатного
пути, ферменты, регуляция. Роль витамина В1 в реакциях
пентозофосфатного пути.
16. Регуляции углеводного обмена: основные принципы и уровни. Роль
гормонов, органов, и метаболитов в регуляции углеводного обмена.
17. Центральный уровень регуляции углеводного обмена. Роль гормонов и
молекулярные механизмы поддержания концентрации глюкозы в крови в
абсорбтивный, постабсорбтивный период, при голодании и стрессе.
18. Инсулин: строение, синтез, регуляция синтеза и секреции, рецепторы,
транспорт в крови и инактивация. Биологические функции, основные
механизмы действия инсулина на метаболические процессы.
19. Понятия: нормогликемия, гипергликемия и гипогликемия. Физиологические и
патологические причины развития гипергликемии и гипогликемии.
Биохимические нарушения и клинические проявления, возникающие при
острой и хронической гипергликемии и гипогликемии.

5.

20. Сахарный диабет I типа (инсулинзависимый, ИЗСД): понятие, причины, стадии.
Механизмы развития метаболических нарушений (гипергликемия, глюкозурия,
гиперлипопротеинемия, гиперхолестеринемия, кетонемия, кетонурия,
повышение лактата, ацидозы, азотемия, азотурия), острых (комы) и хронических
(атеросклероз, диабетическая стопа, нефропатия,
ретинопатия,
нейропатия) осложнений. Взаимосвязь метаболических нарушений с
клиническими проявлениями (полиурия, полидипсия, полифагия, кожный зуд,
склонность к инфекциям, слабость, похудание) при ИЗСД. Биохимическая
диагностика ИЗСД.
21. Сахарный диабет II типа (инсулиннезависимый, ИНЗСД): понятие, причины,
стадии. Механизмы развития метаболических нарушений, острых и хронических
осложнений: сходство и отличия с ИЗСД. Взаимосвязь метаболических
нарушений с клиническими проявлениями при ИНЗСД. Биохимическая
диагностика ИНЗСД.
22. Биохимическая лабораторная диагностика состояния углеводного обмена.
Глюкозотолерантный тест, методика проведения, диагностическое значение.

6. Определение

• Углеводы – вещества с общей формулой
Cm(H2O)n, название основано на
предположении, что все они содержат 2
компонента — углерод и воду (XIX век).
• Углеводы - полиоксикарбонильные
соединения и их производные.
• Углеводы – оксосоединения содержащие
несколько оксигрупп

7. Классификация

Углеводы
По способности к гидролизу
Моносахариды
Дисахариды
2 мономера
Олигосахариды
Полисахариды
3-10 мономера
10> мономеров
По положению оксогруппы
Альдозы
Н
С
R
Кетозы
R
О
С
R
О
По видам мономеров
Гомо-
Гетеро-
1 мономер
разные
мономеры

8.

Моносахариды
1. выполняют энергетическую функцию (образование АТФ
из АДФ).
2. выполняют пластическую функцию (участвуют в
образовании ди-, олиго-, полисахаридов, аминокислот,
липидов, нуклеотидов).
3. выполняют детоксикационную функцию (производные
глюкозы, глюкурониды, участвуют в обезвреживании
токсичных метаболитов и ксенобиотиков).
4. являются фрагментами гликолипидов (цереброзиды).

9.

Тетрозы
1. Эритрозо-4ф образуется в ПФШ,
участвует в образовании фруктозо-6ф.
Эритроза
2. В растениях и многих микроорганизмах
эритрозо-4ф участвует в синтезе
ароматических АК: триптофана,
тирозина и фенилаланина.
3. Эритроза-4ф в растениях, бактериях и
грибах необходима для синтеза
пиридоксина (витамин В6).

10.

Пентозы
Альдозы
Рибоза
Кетозы
Дезоксирибоза
Рибулоза
Участвуют в ПФШ
Компонент
НК, РНК
Компонент
НК, ДНК
Ксилулоза

11. Гексозы

Глюкоза
Галактоза
Участвуют в гликолизе
Компонент ди-, олиго-, полисахаридов
Основной источник
энергии, синтез
аминокислот,
липидов, НК
Фруктоза

12.

Дисахариды
У человека образуется только 1 дисахарид – β-лактоза.
Лактоза синтезируется при лактации в молочных железах и
содержится в молоке.
1. является источником глюкозы и галактозы для
новорожденных;
2. участвует в формировании нормальной микрофлоры у
новорожденных.
β-лактоза

13.

Сахароза является весьма
распространённым в природе
дисахаридом, она встречается
во многих фруктах, плодах и
ягодах. Особенно велико
содержание сахарозы в
сахарной свёкле и сахарном
тростнике (до 28 % сухого
вещества), они используются
для производства пищевого
сахара.
Сахароза
Мальтоза
Мальтоза
является
промежуточным
продуктом кислотного гидролиза гликогена
и крахмала и конечным продуктом их
гидролиза под влиянием амилаз и поэтому
содержится в пищеварительном тракте и
является промежуточным продуктом при
винокурении, пивоварении. Содержится в
некоторых растениях.

14.

Гомополисахариды
Целлюлоза
Хлопок
(99,5% целлюлозы)
Древесина
Линейный полисахарид (300—10 000 остатков глюкозы), наиболее
распространенный биополимер, входящий в состав клеточных стенок
растений и ряда микроорганизмов.
Некоторые микроорганизмы, а также отд. виды беспозвоночных - черви,
древоточцы благодаря ферменту целлюлазе, переваривают целлюлозу.
Для человека обеспечивает перистальтику кишечника, является пищевым
сорбентом, формирует нормальную микрофлору

15.

Амилоза
(компонент крахмала)
Амилопектин
(компонент крахмала и гликогена)
Крахмал
Гликоген

16.

Гетерополисахариды
Антикоагулянт широкого спектра
действия , регулятор многих
биохимических и физиологических
процессов , протекающих в
животном организме
Гепарин
структурный компонент
межклеточного вещества.
Много в хрящевой ткани, есть в
синовиальной жидкости,
сухожилиях, связках, коже, костях
Хондроитин-6-сульфат

17.

Присутствует в свободном виде
и комплексе с белками.
Гиалуроновая к-та
В организме человека с массой тела
70 кг около 15 г. гиалуроновой
кислоты.
Время полураспада в составе
суставной смазки - от 1 до 30
недель, в эпидермисе и дерме – 1 –
2 дня, а в крови – несколько минут
Структурный компонент
межклеточного вещества.
Входит в состав суставной
жидкости, кожи, костей,
сухожилий связок, хрящей.
Удерживает воду в геле,
принимает участие в процессах
размножения, миграции,
узнавания и дифференцировки
клеток различных органов и
тканей

18.

Хитин - высокомол.
линейный полисахарид,
построенный из остатков Nацетил-βD-глюкозамина с 14-связями между ними
Широко распространен в природе, являясь опорным компонентом клеточной
стенки большинства грибов и некоторых водорослей, наружной оболочки
членистоногих и червей, некоторых органов моллюсков

19. Переваривание углеводов

20. Состав углеводов пищи

Основными углеводами пищи являются полисахариды.
Моносахаридов и дисахаридов в рационе меньше, они
придают пище сладкий вкус.
Крахмал, целлюлоза – растительного происхождения
Гликоген, гликозаминогликаны – животного происхождения
Хитин – грибы, членистоногие.
Сахароза - сахарная свекла, сахарный тростник
Мальтоза –пиво.
Лактоза -молоко
Фруктоза –мед, фрукты

21. Принципы нормирования суточной потребности

• Углеводы составляют 75% массы пищевого рациона.
• Для предотвращения гипергликемии рекомендуется
употреблять больше сложных углеводов и меньше простых
г в сутки
Взрослые
Пожилые
Муж
Жен
Муж
Жен
425
360
310
270

22. Роль углеводов в питании

1.
2.
Углеводы пищи являются источником
моносахаридов: большая часть поли-, олиго- и
дисахаридов пищи гидролизуется до моносахаридов,
которые хорошо всасываются в кишечнике и попадают в
кровь.
Целлюлоза пищи не переваривается, но обеспечивает
процесс пищеварения (стимулирует перельстатику
кишечника, формирование нормальной микрофлоры,
выведение токсинов, токсичных метаболитов,
холестерина и его производных из организма)
• Всосавшиеся углеводы обеспечивают синтез более
50% макроэргических соединений.
• Часть моносахаридов идет на синтез олиго- и
полисахаридов, липидов, белков, НК и других
соединений

23. Переваривание

• Переваривание – это процесс расщепления
веществ до их ассимилируемых форм
Переваривание
Внутриклеточное
(лизосомальное)
Внеклеточное
Полостное
Пристеночное

24. Переваривание углеводов

25. Транспортеры глюкозы GluT (ГЛЮТ)

• ГЛЮТ-1 (эритроцитарный тип) – в эритроцитах,
эндотелии сосудов гематоэнцефалического барьера.
Ген - в I-й хромосоме
• ГЛЮТ-2 (печеночный тип) - в печени, почках, тонкой
кишке и панкреатических b-клетках. Молекула - 524
аминокислотных остатка. Ген - в 3-й хромосоме
• ГЛЮТ-3 (мозговой тип) в мозге, плаценте. Молекула из 496 аминокислотных остатков. Ген - в 12-й хромосоме
• ГЛЮТ-4 (мышечно-жировой тип) в мышцах,
адипоцитах. Молекула - из 509 аминокислотных
остатков. Ген - в 17-й хромосоме
• ГЛЮТ-5 (кишечный тип) находится в тонкой кишке,
почках. Молекула - из 501 аминокислотного остатка. Ген
в 1-й хромосоме. Всасывание фруктозы

26. Всасывание углеводов

27. Транспорт глюкозы

• Глюкоза поступает из кровотока с помощью белковпереносчиков – глюкозных транспортеров - ГЛЮТов.
ГЛЮТ-2
Глюкоза
Глюкоза
Инсулин
Рецептор
ГЛЮТ-4

28. Активация углеводов

O
CH 2O
OH
OH
OH
OH
OH
D-глюкоза
АТФ
аза
АДФ
Н2О
фотаза
гексокиназа
АТФ
АДФ
CH 2OH
OH
Н3РО4
Н2О
глюкозо-6-фосфотаза
УТФ
D-глюк
CH 2OPO32O
OH
OH
OH
OH
D-глюкозо-6ф
УДФ-глюкуроновая кислота

29. Пути обмена глюкозо-6ф в клетке

АТФ
О2
Гексокиназа (Km<0,1)
Глюкокиназа (Km=10)
(печень, β-клетки)
СН2ОН АТФ
о Н
ОН Н
НО Н ОН ОН
Н
Глюкоза
H3PO4
АДФ
H2O
гликоген
H2O
ДЦ
НАДН2, ФАДН2
ЦТК
СО2
СН2ОРО3
Н
о Н
ОН Н
НО Н ОН ОН
Глюкозо-6ф
Глюкозо-6-фосфотаза
(печень, почки, ЖКТ)
гликолиз
ПФП
Ацетил-KoA
НАДФН2
нуклетиды
ЖК
Аминокислоты
Глицерофосфат
Гетерополисахариды
ТГ,ФЛ

30. Катаболизм глюкозы

90%
Гликолиз
10%
ПФШ
АТФ, НАДН2
пентозы, НАДФН2
Энергетический путь
• Синтез новых веществ,
• обезвреживание
ксенобиотиков, токсинов
• Антиоксидантная защита

31.

Катаболизм глюкозы в клетке может проходить как в
аэробных, так и в анаэробных условиях, его основная
функция - это синтез АТФ.
Аэробное окисление глюкозы
В аэробных условиях глюкоза окисляется до СО2 и Н2О.
1. Аэробный гликолиз. В окисления 1 глюкозы до 2 ПВК, с
образованием 2 АТФ (сначала 2 АТФ затрачиваются, затем 4
образуются) и 2 НАДН2;
2. Превращение 2 ПВК в 2 ацетил-КоА с выделением 2 СО2 и
образованием 2 НАДН2;
3. ЦТК. В нем происходит окисление 2 ацетил-КоА с выделением 4
СО2, образованием 2 ГТФ (дают 2 АТФ), 6 НАДН2 и 2 ФАДН2;
4. Цепь
окислительного
фосфорилирования.
В
ней
происходит окисления 10 (8) НАДН2, 2 (4) ФАДН2 с участием 6
О2, при этом выделяется 6 Н2О и синтезируется 34 (32) АТФ
В результате аэробного окисления глюкозы образуется 38 (36) АТФ

32.

Анаэробное окисление глюкозы
Катаболизм глюкозы без О2 идет в анаэробном гликолизе
и ПФШ (ПФП).
• В ходе анаэробного гликолиза происходит окисления 1
глюкозы до 2 молекул молочной кислоты с
образованием 2 АТФ (сначала 2 АТФ затрачиваются,
затем 4 образуются). В анаэробных условиях гликолиз
является единственным источником энергии.
• В ходе ПФП из глюкозы образуются пентозы и НАДФН2.
В ходе ПФШ из глюкозы образуются только НАДФН2.
Анаэробный гликолиз отличается от аэробного только наличием
последней 11 реакции, первые 10 реакций у них общие.

33. Гликолиз

Гликолиз – главный путь катаболизма глюкозы, фруктозы и галактозы. Все
его 10 -11 реакций протекают в цитозоле.
H
H
O
C
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
CH 2OH
глюкоза
Mg2+
АТФ
АДФ
гексокиназа
глюкокиназа
O
C
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
CH 2OPO32-
ГЛИКОГЕН
ГЛИКОЛИЗ
ПФШ
глюкозо-6ф
Гексокиназа в мышцах фосфорилирует в основном глюкозу, меньше – фруктозу
и галактозу. Кm<0,1 ммоль/л.
Ингибитор глюкозо-6-ф.
Активатор адреналин. Индуктор инсулин.
Глюкокиназа фосфорилирует глюкозу. Кm - 10 ммоль/л, активна в печени,
почках, ЖКТ.
Индуктор инсулин. Не ингибируется глюкозо-6-ф.

34.

рибозо-5-ф
H
O
CH 2OH
C
C
O
HO
C
H
OH
фосфогексозоизомераза H
C
OH
OH
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C
CH 2OPO32-
глюкозо-6ф
CH 2OPO32-
фруктозо-6ф

35.

фруктозо-2,6-дф
фосфофруктокиназа 2
CH 2OPO32-
CH 2OH
C
O
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
CH 2OPO32-
фруктозо-6ф
АТФ
АДФ
Mg2+
C
O
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
фосфофруктокиназа 1
CH 2OPO32-
фруктозо-1,6-ф
Фосфофруктокиназа 1. Реакция необратима и самая медленная из всех
реакций гликолиза, определяет скорость всего гликолиза.
Активируется: АМФ, фруктозо-2,6-дф (мощный активатор, образуется с
участием фосфофруктокиназы 2 из фруктозы-6ф).
Индуктор реакции инсулин.
Ингибируется: глюкагоном, АТФ, цитратом, жирными кислотами,

36.

глицерол-3ф
рибозо-5-ф
CH 2OPO32C
O
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
CH 2OPO32C
O
Альдолаза А CH OH
2
ДАФ
O
C
+ H
C
OH
CH 2OPO32-
3-ФГА
CH 2OPO32-
фруктозо-1,6-ф
Альдолаза А Альдолазы действуют на открытые формы гексоз,
имеют 4 субъединицы, образуют несколько изоформ. В большинстве
тканей содержится Альдолаза А. В печени и почках – Альдолаза В.
H
CH2OPO32C
O
CH2OH
ДАФ
O
C
H
C
OH
Триозофосфат- CH2OPO32изомераза
3-ФГА
Фосфотриозоизомераза (ДАФ-ФГА-изомераза).

37.

H
2Н3РО4 2НАД+ 2НАДН2
O
C
2 H
C
O
C
2H
OH
CH 2OPO32-
C
OPO32OH
CH 2OPO32-
ФГА дегидрогеназа
1,3-ФГК
3-ФГА
3-ФГА дегидрогеназа Катализирует образование макроэргической
связи в 1,3-ФГК и восстановление НАДН2.
серии, глицин, цистеин
O
C
2H
C
OPO32OH
CH 2OPO32-
1,3-ФГК
2АДФ
2АТФ
COOH
2H
фосфоглицераткиназа
C
OH
CH 2OPO32-
3-ФГК
Фосфоглицераткиназа Осуществляет субстратное
фосфорилирование АДФ с образованием АТФ.

38.

COOH
2H
COOH
2H
CH 2OPO32- фосфоглицератмутаза
3-ФГК
C
OH
OPO32-
C
CH 2OH
2-ФГК
Фосфоглицератмутаза осуществляет перенос фосфатного
остатка в ФГК из положения 3 положение 2.
2H2O
COOH
2H
C
OPO32-
CH 2OH
2-ФГК
Mg2+
COOH
2 C
Енолаза
OPO32-
CH 2
ФЕП
Енолаза отщепляет от 2-ФГК молекулу воды и образует
высокоэнергетическую связь у фосфора.
Ингибируется ионами F-.

39.

COOH
2C
CH 2
ФЕП
2АДФ
2АТФ
2+
Mg
2-
OPO3
Пируваткиназа
COOH
2C
COOH
OH
2C
O
CH 2
CH 3
ПВК (енол)
ПВК (кето)
Пируваткиназа осуществляет субстратное фосфорилирование
АДФ с образованием АТФ.
Активируется: фруктозо-1,6-дф. Индуктор: инсулин.
Ингибируется АТФ, Ацетил-КоА, глюкагоном, адреналином.
Дальнейший катаболизм 2 ПВК и использование 2 НАДН2
зависит от наличия О2

40.

Реакция анаэробного гликолиза
+
2НАДН
2НАД
COOH
2
2 C
CH 3
ПВК
O
2 H
ЛДГ
COOH
C
OH
CH 3
Лактат
Лактатдегидрогеназа. Стоит из 4 субъединиц, имеет
5 изоформ.
В
анаэробных
условиях
ПВК
обеспечивает
регенерацию НАД+ из НАДН2, что необходимо для
продолжения реакций гликолиза.
Лактат не является конечным продуктом метаболизма, удаляемым из
организма. Из анаэробной ткани лактат переноситься кровью в
печень, где превращаясь в глюкозу (Цикл Кори), или в аэробные ткани
(миокард), где превращается в ПВК и окисляется до СО2 и Н2О.

41.

КАТАБОЛИЗМ ПВК В МИТОХОНДРИЯХ
В аэробных условиях ПВК и НАДН2 транспортируются в матрикс
митохондрий.
ПВК проходит симпортом с Н+, НАДН2 проходит с помощью малат
аспартатного и глицерофосфатного челнока
ПВК в митохондриях используется в 2 реакциях:
+
НАД
HSKoA
COOH
C
O
CH3
НАДН2 CO2
SKoA
C
Пируватдегидрогеназа
O
ЦТК
CH3
ПВК
АцетилКоА
1.Активатор: НАД+ > HSКоА, АДФ. Индуктор инсулин
2.Ингибитор: НАДН2 > Ацетил-КоА, АТФ, жирные кислоты, кетоновые
тела.
содержит 3 фермента и 5 коферментов:
а) Пируватдекарбоксилаза содержит (Е1) 120 мономеров и кофермент ТПФ;
б) Дигидролипоилтрансацилаза (Е2) содержит 180 мономеров и коферменты
липоамид и HSКоА;
в) Дигидролипоилдегидрогеназа (Е3) содержит 12 мономеров и коферменты
ФАД и НАД.

42.

CO2 АТФ
COOH
C
CH 3
ПВК
O
АДФ + Фн COOH
C
Пируваткарбоксилаза
O
ЦТК
CH 2
COOH
ЩУК
Пируваткарбоксилаза сложный олигомерный фермент, содержит
биотин.
Активатор: Ацетил-КоА.

43.

ЧЕЛНОЧНЫЕ СИСТЕМЫ
Малат-аспартатный
печени, почках, сердце.
челнок
H+
ПВК
цитоплазма
глу
трансаминаза
АСТ
1,3-ФГК
НАДН2
3-ФГА
НАД+
глюкоза
асп
ЩУК a-КГ
малат ДГ
малат
является
универсальным,
работает
в
мембрана
транслоказа
H+
матрикс митохондрий
глу
трансаминаза
АСТ
a-КГ ЩУК
НАДН2
Дыхательная
малат ДГ
цепь
асп
малат
транслоказа
НАД+
3АТФ

44.

Глицерофосфатный челночный механизм
Работает в белых скелетных мышцах, мозге, в жировой ткани, гепатоцитах.
ДАФ
глюкоза
цитоплазма CH 2OH
3-ФГА
1,3-ФГК
C
O
НАДН2
CH 2OPO32-
НАД+
Глицерол-3фдегидрогеназа
CH 2OH
H C
ПВК
мембрана
OH
CH 2OPO32-
глицерол -3ф
ДАФ
матрикс митохондрий
CH 2OH
C
O
CH 2OPO32-
Глицерол-3фдегидрогеназа
CH 2OH
HC
OH
CH 2OPO32-
глицерол -3ф
ФАДН2
Дыхательная
цепь
ФАД
2АТФ

45.

Регуляция гликолиза
Эффект Пастера – снижение скорости потребления глюкозы и
накопления лактата в присутствии кислорода.
ПВК
Глюкоза
НАД+
НАДН2
АцетилКоА
ПВК
ЩУК
ЦТК
Лактат
ЛДГ
Цитозоль
НАДН2 ДЦ НАД+
Н2О
О2
АДФ + Фн
АТФ
Митохондрия

46. Пентозофосфатный шунт

• анаэробный путь окисления глюкозы
• Локализация в организме: жировая
ткань, печень, кора надпочечников,
эритроциты, эпителий ЖКТ, лейкоциты,
молочная железа, семенники
• Локализация в клетке: цитозоль
• Этапы: 1 окислительный (восстановление
НАДФН2) и 2 неокислительный (синтез
пентоз)

47. ПФП

восстан-е глутатиона
гл
Микросомальное ок-е
НАДФ
НАДФН2 биосинтез ХС
биосинтез глу,
гл-6-ф
биосинтез ЖК
пентозофосфаты
3ФГА
нуклеотиды
АТФ КоФ
цАМФ
ПВК
ГТФ
НАД+ цГМФ
ЦТФ НАДН2
УТФ ФАД
ФАДН2
АцКоА лактат

48.

окислительная стадия ПФШ
состоит из 3 необратимых реакций:
1). Глюкозо-6ф дегидрогеназа (глюкозо-6ф: НАДФ+
оксидоредуктаза).
Ингибитор НАДФН2. Индуктор инсулин.
CH 2OPO3H2
O
+
НАДФ НАДФН2
OH
OН
OH
OH
глюкозо-6ф
2+
глюкозо-6ф ДГ
O
OH
2+
Ca , Mg
CH 2OPO3H2
O
OH
OH
глюконолактон-6ф

49. недостаточность гл-6-ф-ДГ

ген. дефект → ↓ гл-6-фосфатДГ →
↓ НАДФН2 →
↓восст. глутатиона →
↑ активных форм кислорода →
нарушение мембран эритроцитов →
гемолиз эритроцитов →
приступы гемолитической анемии

50.

2). Глюконолактонгидратаза (6-фосфоглюконат: гидро-лиаза).
COOH
H
CH 2OPO3H2
O
H2O
O
OH
OH
HO
H
H
OH
ГлюконолактонH
OH
гидратаза
OH
CH 2OPO3H2
глюконолактон-6ф
6-фосфоглюконат
OH
3).
6-фосфоглюконат
дегидрогеназа
(6-фосфоглюконат:
оксидоредуктаза (декарбоксилирующая)). Индуктор инсулин.
COOH
H
HO
OH
H
H
OH
H
OH
CH 2OH
НАДФ+ НАДФН2 CO2
O
H
OH
6-фосфоглюконат ДГ H
OH
CH 2OPO3H2
6-фосфоглюконат
CH 2OPO3H2
рибулозо-5ф
НАДФ+

51.

Неокислительная стадия ПФШ
ГЛИКОЛИЗ
При ПФШ
5 фруктозо-6ф
1 глюкозо-6ф
ЛИПОГЕНЕЗ
6 глюкозо-6ф
При ПФЦ
12 НАДФН2
6 СО2
6 рибулозо-5ф
эпимераза
изомераза
2 ксилулозо-5ф
окислительная
стадия
неокислительная
2 ксилулозо-5ф стадия
эпимераза
2 рибозо-5ф
В1 транскетолаза
2 ФГА
При ПФП
2 седогептулозо-7ф
трансальдолаза
2 фруктозо-6ф
2 эритрозо-4ф
транскетолаза
2 фруктозо-6ф
фруктозо-6ф
В1
пуриновые и
пиримидиновые
нуклеотиды
При ПФШ
ГЛИКОЛИЗ
2 ФГА
фруктозо-1,6дф

52.

Тканевые особенности функционирования
ПФШ, ПФП, ПФЦ
В зависимости от потребности ткани, пентозофосфатный
процесс может протекать в виде метаболического цикла,
пути или шунта начальных реакций гликолиза:
При ПФЦ или ПФШ в качестве продукта образуется
только НАДФН2. Пентозы в этом случае не являются
конечным
продуктом,
они
превращаются
в
фосфогексозы, которые замыкают цикл, или уходят в
гликолиз, завершая шунт. В жировой ткани, эритроцитах.
Продуктом ПФП являются НАДФН2 и пентозы. В печени,
костном мозге.
В тканях, которые не испытывают потребность в
НАДФН2, функционирует только неокислительная стадия
ПФП, причем ее реакции идут в обратную сторону
начиная с фруктозы-6ф до фосфопентоз. В мышцах.

53.

NH 2
Витамин B1 (тиамин)
N
ClH2
C
CH 3
N
H2
C
H3C
N
S
C
H2
OH
В1
распространён
в
продуктах
растительного
происхождения (оболочка семян хлебных злаков и риса,
горох, фасоль, соя и др.).
ТПФ в организмах животных (образуется из В1 в печени,
почках,
мозге,
сердечной
мышце
путём
фосфорилирования при участии тиаминкиназы и АТФ.

54. Недостаточность витамина В1

• Недостаточность – болезнь «бери-бери»
• лабораторный показатель недостаточности –
снижение активности транскетолазы в эритроцитах
Основной признак недостаточности витамина В1 —
полиневрит, в основе которого лежат дегенеративные
изменения нервов: Вначале развивается болезненность
вдоль нервных стволов, затем — потеря кожной
чувствительности и наступает паралич (бери-бери).
Второй важнейший признак заболевания — нарушение
сердечной деятельности, что выражается в нарушении
сердечного ритма, увеличении размеров сердца и в
появлении болей в области сердца.
К характерным признакам недостаточности витамина В1,
относят также нарушения секреторной и моторной функций
ЖКТ; наблюдают снижение кислотности желудочного сока,
потерю аппетита, атонию кишечника.

55.

Обмен фруктозы и галактозы

56.

МЕТАБОЛИЗМ ФРУКТОЗЫ И ГАЛАКТОЗЫ
Фруктоза и галактоза наряду с глюкозой используются для получения
энергии или синтеза веществ: гликогена, ТГ, ГАГ, лактозы и др.
Метаболизм фруктозы
Фруктоза, образующееся при расщеплении сахарозы, превращается в
глюкозу уже в клетках кишечника. Часть фруктозы поступает в печень.
CH 2OPO32-
CH 2OH
C
O
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
CH 2OH
фруктоза
АТФ
АДФ
Mg2+
фруктокиназа
C
O
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
CH 2OH
фруктозо-1ф
Доброкачественная эссенциальная фруктозурия
Фруктокиназа фосфорилирует только фруктозу, имеет к ней высокое
сродство. Содержится в печени, почках, кишечнике. Инсулин не влияет на ее
активность.

57.

CH 2OPO32C
H
O
O
CH 2OPO32-
C
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
Альдолаза В
CH 2OH
C
OH
+
C
O
CH 2OH
CH 2OH
ГА
ДАФ
ДАФ
гликолиз
глюконеогенез
Наследственная непереносимость фруктозы
фруктозо-1ф
Альдолаза В есть в печени, расщепляет фруктозо-1ф (фруктозо-1,6ф) до
глицеринового альдегида (ГА) и диоксиацетонфосфата (ДАФ).
H
O
C
H
C
OH
CH 2OH
АТФ
2+
АДФ
Mg
H
O
C
H
Триозокиназа
ГА
C
OH
гликолиз
глюконеогенез
CH 2OPO3H2
3-ФГА
Триозокиназа. Много в печени.
ДАФ и ГА, полученные из фруктозы, включаются в печени в глюконеогенез.
Часть ДАФ может восстанавливаться до глицерол-3-ф и участвовать в синтезе
ТГ

58.

Доброкачественная эссенциальная фруктозурия
Связана с недостаточностью фруктокиназы, клинически не проявляется.
Фруктоза накапливается в крови и выделяется с мочой, где её можно обнаружить лабораторными методами. Частота 1:130 000.
Наследственная непереносимость фруктозы
Генетический дефект альдолазы В. Проявляется, когда в рацион добавляют
фрукты, соки, сахарозу. После приёма пищи, содержащей фруктозу возникает
рвота, боли в животе, диарея, гипогликемия и даже кома и судороги. У
детей развиваются хронические нарушения функций печени и почек.
фосфаты
фруктоза
гипофосфатемия
АТФ
Мочевая кислота
фруктозо-1-ф
гипогликемия
фосфоглюкомутаза
подагра
гликогенолиз
Липолиз ТГ, катаболиз ЖК, синтез КТ
синтеза АТФ
ацидоз

59.

Метаболизм галактозы
Галактоза образуется в кишечнике в результате гидролиза лактозы.
Превращение галактозы в глюкозу происходит в печени
CH 2OH
CH 2OH
АТФ
O
OH
АДФ
2+
O
OH
Mg
OH
OH
OH
галактоза
Галактокиназа
OH
OPO3H2
OH
галактозо-1ф

60.

гликоген
эпимераза
CH 2OH
CH 2OH
CH 2OH
O
O
OH
OH
OH
OH
O-УДФ
OH
OH
OH
глюкоза
УДФ-галактоза
галактозо-1ф-уридилтрансфераза
CH 2OH
CH 2OH
O
CH 2OPO3H2
O
OH
O
OH
OH
OH
галактозо-1ф
гликолиз
OH
OPO3H2
OH
OH
O-УДФ
OH
УДФ-глюкоза
OH
O
OH
OPO3H2
OH
глюкозо-1ф
OH
OH
глюкозо-6ф
Галактозо-1ф-уридилтрансфераза замещает галактозой остаток глюкозы
в УДФ-глюкозе с образованием УДФ-галактозы.
Эпимераза — НАД-зависимый фермент, катализирует эпимеризацию ОН
группы по С4 углеродному атому, обеспечивая взаимопревращения галактозы
и глюкозы в составе УДФ

61.

Галактоземия
Обусловлена наследственным дефектом любого из трёх ферментов
• Ранние симптомы: рвота, диарея, дегидратация, уменьшение
массы тела, желтуха.
• В крови, моче и тканях много галактозы и галактозо-1-ф.
• В хрусталике галактоза восстанавливается альдоредуктазой
(НАДФ) с образованием дульцита, который связывает большое
количество воды и приводит к катаракте.
• Галактозо-1-ф ингибирует активность ферментов углеводного
обмена (фосфоглюкомутазы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы) →
гипогликемия, энергодефицит.
• Галактозо-1ф оказывает токсическое действие на гепатоциты:
возникают гепатомегалия, жировая дистрофия.
• Галактитол и галактозо-1-ф вызывают почечную недостаточность.
Отмечают нарушения в клетках полушарий головного мозга и
мозжечка, в тяжёлых случаях — отёк мозга, задержку умственного
развития, возможен летальный исход.

62.

Спасибо за внимание!