Пути катаболизма глюкозы

1.

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования
Кемеровский государственный медицинский университет
кафедра медицинской биохимии
I
Пути катаболизма глюкозы
Доцент кафедры медицинской биохимии к.м.н. Е.И. Паличева
Кемерово 2022

2.

Пути катаболизма глюкозы
Гликолиз
Дихотомическое полное аэробное
окисление глюкозы
ПФЦ - апотомическое окисление
глюкозы

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

Анаэробный

17.

18.

19.

20.

ДИХОТОМИЧЕСКИЙ ПУТЬ
АЭРОБНОГО ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ
3 ЭТАПА:
ГЛИКОЛИТИЧЕСКИЙ
ГЛЮ
ПВК
ОД ПВК
ПВК
Ацетил КоА
ЦТК
Ацетил Ко А сгорает до СО2 и Н2О

21.

АЭРОБНЫЙ гликолиз идет с
использованием челночных механизмов

22.

23.

24.

25.

Энергетический эффект окисления
глюкозы
анаэробный путь -2 АТФ ( субстратное
фосфорилирование)
аэробный дихотомический путь 36-38 АТФ
( в зависимости от челночных механизмов) ( Окисл. И
субстр фосфорилирование)

26.

Пентозофосфатный путь превращения
глюкозы (гексозомонофосфатный
шунт)
Процесс прямого окислительного
распада глюкозы до СО2 и
одновременного синтеза пятичленных
сахаров (рибозы). Альтернативный
гликолизу процесс преобразования
глюкозо – 6 - фосфата.
Субстрат процесса: Глюкозо-6фосфат
Процесс является циклическим
Ферменты ПФЦ локализуются в

27.

Открытие пути прямого окисления
углеводов (пентозофосфатного
цикла) принадлежит О. Варбургу, Ф.
Липману, Ф. Дикенсу и В.А.
Энгельгарду.
Расхождение путей окисления
углеводов – классического (цикл
Кребса) и пентозофосфатного –
начинается со стадии образования
гексозо 6 фосфата.

28.

В норме доля пентозофосфатного
пути в количественном превращении
глюкозы обычно невелика, варьирует
у разных организмов и зависит от типа
ткани и ее функционального
состояния.
У млекопитающих активность
пентозофосфатного цикла
относительно высока в печени,
надпочечниках, эмбриональной ткани
и молочной железе

29.

Интенсивность ПФЦ в органах и тканях
В разных тканях количество глюкозы,
которое вовлекается в ПФЦ, имеет
большие различия:
50%-Эритроциты и жировая ткань:
50%-Печень и поджелудочная железа:
35%-Легкие:
15%-Скелетная мышца:
10%-Сердечная мышца:
5% - другие ткани

30.

РОЛЬ ПФЦ
Значение ПФ пути в обмене веществ:
поставляет восстановленный
НАДФН2, необходимый для биосинтеза
жирных кислот, холестерина и т.д.
За счет пентозофосфатного цикла
примерно на 50% покрывается
потребность организма в НАДФН2.

31.

РОЛЬ ПФЦ
Другая функция пентозофосфатного
цикла заключается в том, что он
поставляет пентозофосфаты (
Рибоза5 фосфат) для синтеза
нуклеотидов - нуклеиновых кислот и
многих коферментов.
При ряде физиологических и
патологических состояний удельный
вес пентозофосфатного пути
окисления глюкозы возрастает.

32.

33.

ДВА ЭТАПА ПЕНТОЗОФОСФАТНОГО
ПУТИ
Окислительный
Неокислительный
(этап взаимопревращения сахаров)

34.

Реакции пентозофосфатного цикла
протекают в цитозоле клетки
Первая реакция – дегидрирование
глюкозо-6-фосфата при участии
фермента
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и
кофермента НАДФ+.
Образовавшийся в ходе реакции 6фосфоглюконо-δ-лактон – соединение
нестабильное и с большой скоростью
гидролизуется либо спонтанно, либо с
помощью фермента 6фосфоглюконолактоназы с
образованием 6-фосфоглюконовой
кислоты (6-фосфоглюконат):

35.

ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП ПФЦ
1. Окисление глюкоза 6 фосфата
2. Гидратация глюконолактон-
6фосфата
3. Окислительное
декарбоксилирование
6-фосфоглюконата

36.

Химизм окислительного
этапа ПФЦ

37.

Химизм окислительного этапа
ПФЦ

38.

Во второй – окислительной реакции,
катализируемой
6фосфоглюконатдегидрогеназой
(декарбоксилирующей), 6фосфоглюконат дегидрируется и
декарбоксилируется. В результате
образуется фосфорилированная
кетопентоза – D-рибулозо-5-фосфат
и еще 1 молекула НАДФН2:

39.

Регуляция I этапа ПФЦ
1. Дегидрирование (
окисление) глюкозо-6-фосфата:
- ингибирует избыток НАДФН2
+ активирует НАДФ+
Дефицит активности глюкозо-6фосфатдегидрогеназы—
распространенная наследственная
аномалия эритроцитов,
приводящая к гемолитической
анемии.

40.

При определенных условиях
пентозофосфатный путь на этом этапе
может быть завершен. Однако при
других условиях наступает так
называемый неокислительный этап
(стадия) пентозофосфатного цикла.
Реакции этого этапа не связаны с
использованием кислорода и протекают
в анаэробных условиях.
В этих превращениях принимают участие
ферменты: эпимераза, изомераза,
тр.нскетолаза и трансальдолаза.

41.

НЕОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП ПФЦ
В неокислительной стадии ПФЦ за
счет переноса двух- и трехуглеродных
фрагментов образуются
фосфорилированные сахара с
длиной углеводной цепочки от С 3 до
С 7.

42.

43.

При этом образуются вещества,
характерные для первой стадии
гликолиза (фруктозо-6-фосфат,
фруктозо-1,6-бисфосфат,
фосфотриозы), и другие –
специфические для
пентозофосфатного пути
(седогептулозо-7-фосфат, пентозо-5фосфаты, эритрозо-4-фосфат).

44.

Основными ферментами
неокислительной стадии
пентозофосфатного цикла являются
транскетолаза и трансальдолаза.
Эти ферменты катализируют
превращение изомерных пентозо-5фосфатов:

45.

Коферментом в транскетолазной реакции служит ТПФ, играющий роль
промежуточного переносчика гликольальдегидной группы от ксилулозо-5фосфата к рибозо-5-фосфату. В результате образуется семиуглеродный
моносахарид седогептулозо-7-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат.

46.

Транскетолазная реакция в пентозном цикле встречается
дважды, второй раз – при образовании фруктозо-6-фосфата
и триозофосфата в результате взаимодействия второй
молекулы ксилулозо-5-фосфата с эритрозо-4-фосфатом:

47.

Фермент трансальдолаза катализирует
перенос остатка диоксиацетона от
седогептулозо-7-фосфата на
глицеральдегид-3-фосфат:
Эта реакция подобна реакции альдольного
расщепления гликолитического пути, за
исключением того, что в данном случае
трёхуглеродный фрагмент, содержащий
кетогруппу, переносится на альдосахар
глицеральдегид-3-фосфат, а в
гликолитическом пути кетофрагмент
высвобождается в виде
дигидроксиацетонфосфата.

48.

Общее уравнение ПФЦ
Или

49.

Окислительный этап образования
пентоз и неокислительный этап (путь
возвращения пентоз в гексозы)
составляют вместе циклический
процесс.
Пентозофосфатный цикл (шунт) – это
последовательность реакций
прямого (апотомического) окисления
глюкозо-6-фосфата. Протекает
одновременно с гликолизом

50.

СОПОСТАВЛЕНИЕ ГЛИКОЛИЗА И
ПЕНТОЗОФОСФАТНОГО ЦИКЛА
Общие свойства:
1. Окислительное расщепление глюкоза
2. Метаболиты: гл-6-ф, фр-6-ф, фр-1,6-диф,
ФГА
3. Локализация: цитозоль
4. Гормональная регуляция - инсулин/глюкагон:
↑- ускоряет, ↓- тормозит
5. Витамины: РР (НАД+, НАДФ+)
6. Условия: анаэробные
7. Реакции альдольного расщепления.
8. Протекают одновременно, взаимосвязаны,
переключаются друг на

51.

Различия:
Гликолиз
ПФЦ
1.
Расщепление глюкозы
Дихотомическое
Апотомическое (прямое окисление)
2.
Биологическое значение
Получение энергии (катаболизм)
Синтез (анаболизм) клеточных
компонентов
3.
Конечные продукты
Лактат (анаэробный), ПВК (аэробный),
НАДФН2, рибозо-5-фосфат, СО2
АТФ
4.
Регуляция
Уровень АТФ (энергообеспеченности):
1.Высокие замедляют
2.Высокий замедляет
5.
НАД (ГАФ-дегидрогеназа)
фосфоглюконатдегидрогеназа),
Концентрации метаболитов:
1.Низкий ускоряет
2.Низкие ускоряют
Коферменты ДГ
НАДФ (Гл-6-ФДГ, 6Фглюконат ДГ),
ТПФ(транскетолаза)

52.

Метаболизм фруктозы