обмен углеводов для ЛД 2

1. Обмен углеводов

2. Реакции превращения глюкозы в клетке

галактоза, фруктоза и
др. углеводы
гликоген
глюкоза
глюкоза-6-фосфат
пируват
глюкозамины
рибозо-5-фосфат
лактат
заменимые
аминокислоты
ацетил-SКоА
ЦТК
жирные кислоты,
холестерин

3. Схема аэробного дихотомического распада глюкозы

С3
СО2
аэробный
гликолиз
С3
2 пируват
СО2
С2
С2
СО2
СО2
СО2
окислительное
декарбоксилирование ПВК
2 СН3СО~КоА
цикл
трикарбоновых
кислот
ЦТК
митохондрии
СО2
глюкоза
цитозоль
С6

4.

Гликолиз
Гликолиз (от греч. glykys – сладкий, lysys – распад ) – один центральных
путей катаболизма глюкозы.
В процессе гликолиза происходит расщепление шестиуглеродной молекулы
глюкозы на две трехуглеродные молекулы пирувата.
Подготовительная стадия, которая состоит из пяти реакций. Продуктом
первой стадии гликолиза является глицеральдегид-3-фосфат. Подготовительная
стадия гликолиза служит для того, чтобы превратить углеродные цепочки всех
метаболизируемых гексоз в один общий продукт – глицеральдегид-3-фосфат.
Вторая стадия гликолиза, состоящая из пяти ферментативных реакций
сопровождается образованием энергии.

5.

1. Подготовительная фаза (фосфорилирование)

6.

СН 2О
O СН2О Р
HO
OH
O
Р
OH
фруктозо-1,6дифосфат
СН2О Р
альдолаза
С O
С
+
H
СН-ОН
СН2ОН
СН2О Р
диоксиацетонфосфат
глицеральдегид3-фосфат
изомераза
фосфотриоз

7.

2. Гликолитическая (внутримолекулярная)
оксидоредукция

8.

3. Восстановление пирувата

9. Общая схема гликолиза

I
подготовительная

10.

II
гликолитическая
оксидоредукция

11. Биологическая роль

• Неэкономный,
но
в
бескислородных
условиях
единственный способ получения полезной энергии
• Поставщик субстратов в реакции аэробного окисления
• Путь, обеспечивающий взаимосвязь аэробного
анаэробного окисления и всех видов метаболизма
и

12. Регуляция гликолиза

• Аллостерическая регуляция (фруктокиназа, катализирует самую медленную
реакцию)
• Концентрация субстрата
• Концентрация кислорода
• Состояние депо энергии
АДФ + фосфорная кислота активатор
• Состояние коферментов
АТФ ингибитор
НАД+ активатор
НАДН+Н+ ингибитор

13. Гликонеогенез –

процесс синтеза глюкозы de novo из неуглеводных веществ (лактат,
пируват, глицерол, некоторые аминокислоты) за счёт обратимости
действия большинства ферментов гликолиза (за исключением трёх
«киназных барьеров»).
Основная функция – поддержание уровня глюкозы в крови в период
длительного голодания и интенсивных физических нагрузок.
Процесс протекает в основном в печени, менее интенсивно в корковом
веществе почек, а также в слизистой оболочке кишечника.
Лактат - продукт анаэробного гликолиза. Образуется при любых
состояниях организма в эритроцитах и работающих мышцах.
Глицерол – высвобождается при гидролизе жиров в жировой ткани в
период голодания или при длительной физической нагрузке.
Аминокислоты образуются в результате распада мышечных белков.

14. Включение субстратов в глюконеогенез

Глюкоза
Пируват
Оксалоацетат
Лактат
Аминокислоты
Фосфоенолпируват
Дигидроксиацетон
фосфат
Глицерол

15. Включение субстратов в глюконеогенез

Лактат
СО2
Пируват
Аланин, серин, глицин,
цистеин, триптофан
АТФ
Пируваткарбоксилаза
АДФ +Н3РО4
Пируваткарбоксилаза
Оксалоацетат
Аспартат, аспарагин
ЦТК
ГТФ
Фосфоенолпируваткарбоксикиназа
ГДФ
Аминокислоты
СО2
Фосфоенолпируват
Глицерол
Глицерол – 3 -фосфат→ ДАФ
ГАФ
Фруктозо – 1,6 - бисфосфат
Н2О
Фруктозо – 1,6 - бисфосфатаза
Н3РО4
Фруктозо – 1,6 - фосфатаза
Глюкозо – 6 - фосфатаза
Н2О
Глюкоза
Н3РО4
Глюкозо – 6 - фосфатаза

16. Пируваткиназный барьер – 1-я реакция

CH3
С
COOH
СО2
АТФ
АДФ + НР
O
COOH
пируват
пируваткарбоксилаза
биотин
СН 2
С
O
COOH
оксалоацетат

17. Пируваткиназный барьер – 2-я реакция

COOH
СН 2
С
O
COOH
оксалоацетат
АТФ
АДФ
СО2
CH2
С O
фосфоенолпируваткарбоксикиназа
биотин
~ PO H
3 2
COOH
фосфоенолпируват

18. Фруктокиназный барьер

СН 2О
Р
O СН 2О
HO
OH
OH
фруктозо-1,6дифосфат
СН 2О
Р
Н2О
Н3РО4
дифосфатаза
Р
O СН 2ОН
HO
OH
OH
(фруктозо-1,6-дифосфатфосфатаза) фруктозо-6-фосфат

19. Глюкокиназный барьер

СН 2О
Р
O
Н2О
СН 2ОН
Н3РО4
O
OH
OH
HO
OH
OH
глюкозо-6-фосфат
монофосфатаза
(глюкозо-6-фосфат
фосфатаза)
HO
OH
OH
глюкоза
Суммарное уравнение гликонеогенеза
2 лактат + 6 АТФ = глюкоза + 6 АДФ + 6 НРi

20.

глюкоза
АТФ
АДФ
Н3РО4
Н2О
глюкозо-6-фосфат
фруктозо-6-фосфат
АТФ
АДФ
Н3РО4
Н2О
фруктозо-1,6-дифосфат
диоксиацетонфосфат
2 глицеральдегидфосфат
Связь гликолиза и
гликонеогенеза
2 НАД+
2 НАДН+Н+
2 Н3РО4
2 Н3РО4
2 НАД
+
2 НАДН+Н+
2 1,3-дифосфоглицерат
2 АДФ
2 АДФ
2 АТФ
2 АТФ
2 3-фосфоглицерат
2 2-фосфоглицерат
2 фосфоенолпируват
СО2
2 АДФ
2 АТФ
2 оксалоацетат
2 пируват
2 НАДН+Н+
2 НАД+
2 АДФ
2 АТФ
2 лактат
СО2
2 АДФ
2 АТФ
2 НАДН+Н+
2 НАД+

21. Энергетический баланс глюконеогенеза из пирувата

В ходе этого процесса расходуется 6 моль АТФ на
синтез 1 моль глюкозы из 2 моль пирувата
Пируват
CO2
Пируваткарбоксилаза
Оксалоацетат
АТФ АДФ
феп-карбоксикиназа
CO2
Фосфоенолпируват
ГТФ ГДФ
1,3дифосфоглицерат
3 Фосфоглицерат
АТФ АДФ

22. Дихотомический распад глюкозы

В анаэробных условиях
В аэробных
• Распад глюкозы до пирувата
• Распад глюкозы до пирувата (в
цитозоле)
• Восстановление пирувата до
лактата
• Окислительное
декарбокилирование пирувата
• Цикл трикарбоновых кислот
(в митохондриях)
Дихотомический распад глюкозы

23.

Окислительное декарбоксилирование пирувата
Е1 Е2 Е3
CH3
2С O
ТПФ, ЛК, НАД,
ФАД, КоА
2 СО2
пируватCOOH дегидрогеназный
комплекс
пируват
O
+
~
2 НАДН + Н + 2 H3C С SКоА
ацетил-КоА

24. Окислительное декарбоксилирование пирувата П этап окисления глюкозы (6 АТФ)

3 фермента у каждого свой кофермент:
1. Пируватдекарбоксилаза (Е1) – ТПФ (тиаминпирофосфат),
2. Дигидролипоилтрансацетилаза (Е2) – липоевая кислота,
HS– KoA– кофермент А,
3. Дигидролипоилдегидрогеназа (Е3) – ФАДН2
(флавинадениндинуклеотид) НАДН2
(никотинамидадениндинуклеотид)

25. Механизм реакции окислительного декарбоксилирования пирувата

Тиаминпирофос
фат
ФАД
НАД
Липоевая
кислота
Коэнзим-А

26.

27.

Важным конечным продуктом реакции окислительного
декарбоксилирования пирувата является НАДН2, так как он
поставляет протоны и электроны в ЦПЭ и способствует синтезу 3
моль АТФ путем окислительного фосфорилирования, так как из 1
молекулы глюкозы образуются 2 молекулы пирувата, в конце
данного процесса выходит 2 молекулы НАДН2, Значит, мы получаем
6 молекул АТФ. Основной продукт реакции - две молекулы ацетилКоА включается далее в ЦТК.

28. Энергетический баланс дихотомического распада глюкозы

Этапы аэробного окисления глюкозы
Количество синтезированного АТФ
1. Аэробный гликолиз
Глюкоза → 2 пируват
8 АТФ (2АТФ за счёт субстратного
фосфорилирования + 2НАДН+Н+ = 2х3
АТФ = 6 АТФ)
2НАДН+Н+ = 2х3 АТФ = 6 АТФ
2. Окислительное
декарбоксилирование ПВК
2 (пируват → 2 ацетил-КоА)
3. Цитратный цикл
2 (ацетил-КоА → СО2 + Н2О)
2х12 АТФ = 24 АТФ
Суммарный выход АТФ при окислении 38 АТФ
1 молекулы глюкозы