Углеводный обмен

1. Углеводный обмен

2. Функции углеводов

- обеспечивают значительную часть энергетических
потребностей (около 57% суточного калоригенеза);
- являются составными частями более сложных
соединений (гликопротеиды,гликолипиды и др.);
- из них могут синтезироваться соединения других
классов, в частности, липиды и заменимые
аминокислоты;
- выполняют структурообразовательную функцию, то
есть входят в состав клеточных и межклеточных
структур;
- выполняют специфические функции.

3. Переваривание углеводов

Переваривание углеводов происходит под
действием гликозидаз, расщепляющих гликозидные
связи.
- -амилаза слюны и -амилаза
поджелудочной железы расщепляют -1,4гликозидные связи в крахмале и гликогене,
действуют в слабощелочной среде,
активируются ионами хлора и стабилизируются
ионами кальция;
- амило-1,6-гликозидаза вырабатывается в
кишечнике, расщепляет 1,6-гликозидные связи
в крахмале и гликогене;

4. Переваривание углеводов

- сахараза образуется в кишечнике и
расщепляет сахарозу с образованием глюкозы
и фруктозы;
- мальтаза образуется в кишечнике и
расщепляет мальтозу на две молекулы
глюкозы;
- лактаза образуется там же, расщепляет
лактозу с образованием галактозы и глюкозы.

5. Роль печени в обмене углеводов

Печень в обмене углеводов выполняет важные функции:
1. Унификация моносахаридов. Превращение галактозы и
фруктозы в глюкозу или метаболиты ее обмена.
2. Гликогенная функция. При избытке глюкозы в крови в
печени происходит синтез гликогена, при ее снижении в
крови гликоген печени расщепляется до глюкозы и, таким
образом, ее концентрация в крови восстанавливается до
нормального уровня.
3. Синтез углеводов из метаболитов неуглеводного
характера (глюконеогенез).
4. Синтез гликопротеинов крови.
5. Образование глюкуроновой кислоты, которая участвует в
обезвреживании экзогенных и эндогенных токсинов
(например, билирубина), а также в инактивации гормонов.

6. Образование глюкозо-6-фосфата и его использование

7. Обмен гликогена

(Глюкоза)n
УДФ
H3PO4
( Глюкоза ) n+1
Гликогенсинтетаза
Фосфорилаза
УДФ - Глюкоза
УТФ
РР
АТФ
Глюкозо-1-фосфат
Ф
М
γ - амилаза
Г
Глюкозо-6-фосфат
Гексокиназа
АДФ
H2O
Глюкозо-6-фосфатаза
Глюкоза
H3PO4

8. Регуляция обмена гликогена

Ключевые
ферменты обмена
гликогена
Активируют
Ингибируют
Гексокиназа
Инсулин (индуцирует,
т.е. повышает синтез)
Глюкокортикостероиды
(репрессируют, т.е.
снижают синтез)
Гликогенсинтаза
Инсулин (индуцирует)
Катехоламины,
глюкагон, цАМФ, Са2+
Катехоламины,
глюкагон, цАМФ
Инсулин
Глюкокортикостероиды
(ГКС) (индуцируют)
Инсулин (репрессирует)
Фосфорилаза
Глюкозо-6-фосфатаза

9. Гликолиз

Гликолиз - это расщепление глюкозы до молочной
кислоты в анаэробных условиях.
Гликолиз, проходящий в аэробных условиях,
называют аэробным.

10. Ход реакций гликолиза

CH2 - O - P
CH2 - OH
1)
H
H
O
H
OH
АТФ
АДФ
OH
O
H
H
OH
HO
H
OH
Фосфогексаизомераза
P - O H2C
O
H
H
CH2OH
HO
H
OH
HO
H
H
Глюкозо - 6 - фосфат
CH2 - O - P
H
H
O
H
Глюкозa
2)
H
H
HO
H
гексокиназа
OH
OH H
OH
Глюкозо - 6 - фосфат
Фруктозо - 6 - фосфат

11. Ход реакций гликолиза

3)
P - O H2C
P - O H2C
CH2OH
O
O
CH2O - P
Фосфофруктокиназа
HO
H
H
H
H
OH
OH H
HO
АТФ
АДФ
OH
OH H
Фруктозо – 1,6 - дифосфат
Фруктозо - 6 - фосфат
CH2O - P
P - O H2C
O
H
CH2O - P
С
O
HO
С
H
H
С
OH
H
С
OH
HO
H
OH
OH H
Фруктозо – 1,6 - дифосфат
CH2O - P
Фруктозо - 6 - фосфат

12. Ход реакций гликолиза

CH2O - P
CH2O - P
С
O
С
HO
С
H
H
С
OH
4)
H
С
OH
Фосфофруктокиназа
АТФ
O
СH2OH
ДОАФ
АДФ
H
CH2O - P
Фруктозо - 6 - фосфат
H
С
O
С
OH
CH2O - P
3 - ФГА
Триозофосфатизомераза

13. Ход реакций гликолиза

O
H
5)
С
2H
С
HO
O
OH
+2
HO
CH2O - P
P
ФГА - дегидрогеназа
2
OH
O
2НАД+
2НАДН
O
2
H
С
O~ P
С
OH
CH2O - P
1,3 - диФГК
O~ P
С
OH
CH2O - P
1,3 - диФГК
3 - ФГА
6)
H
С
СOOH
Глицераткиназа
H
2АДФ
2АТФ
2
С
OH
CH2O - P
3 - ФГК

14. Ход реакций гликолиза

7)
2
СOOH
H
С
СOOH
Фосфоглицератмутаза
OH
2
CH2O - P
С
H
O
P
CH2OН
2 - ФГК
3 - ФГК
8)
СOOH
2
H
С
O
2
P
CH2OН
2 - ФГК
СOOH
Енолаза
С
O ~ P
CH2
Н2О
Фосфоенолпируват

15. Ход реакций гликолиза

9)
СOOH
2
С
СOOH
пируваткиназа
2
O ~ P
2АДФ
CH2
С
2АТФ
OH
CH2
Енолпируват
Фосфоенолпируват
10)
COOH
2
С
Лактатдегидрогеназа
2H
O
CH3
Пируват
COOH
2НАДН
2НАД+
С
OH
CH3
Лактат
COOH
2
С
CH3
Пируват
O

16. Гликолитическая оксидоредукция

ФГА - дегидрогеназа
3 - ФГА
1,3 диФГК
НАД+
НАДН
Лактат
Пируват
Лактатдегидрогеназа

17. Регуляция гликолиза

Ключевые
ферменты
Активируют
Ингибируют
Гексокиназа
Инсулин
(индуцирует)
Глюкозо-6фосфат
Фосфофруктокин АМФ, АДФ
аза
АТФ, НАДН,
цитрат
Пируваткиназа
АТФ, НАДН,
ацетил-КоА

18. Значение гликолиза

Гликолиз имеет энергетическое значение
Преимущества гликолиза:
- быстрый процесс;
- анаэробный.
Недостатки гликолиза:
- малоэффективный процесс;
- продуктом гликолиза является лактат,
накопление которого вызывает метаболический ацидоз.

19. Аэробное расщепление глюкозы

Глюкоза
2АДФ
2АТФ
2НАД+
2НАДН
2 пируват
2НАД+
O2
H2O
2НАДН
2 ацетил-КоА
6НАД+
Дыхательная цепь
6НАДН
34АДФ
Цикл
Кребса
2ФАД
2ФАДН2
2АДФ
2АТФ
34АТФ

20. Глюконеогенез

1). Глюконеогенез - это синтез глюкозы из неуглеводных
предшественников (лактата, пирувата, оксалоацетата,
глицерина, аминокислот).
2). По направлению реакций глюконеогенез (ГНГ)
напоминает гликолиз наоборот.
3). Ключевые ферменты: пируваткарбоксилаза;
фосфоенолпируваткарбоксикиназа (ФЕПКК); фруктозо1,6-дифосфатаза; глюкозо-6-фосфатаза.
4). На образование 1 молекулы глюкозы расходуется 6
макроэргов (4 АТФ и 2 ГТФ).
5). ГНГ локализован в цитоплазме гепатоцитов печени, в
клетках коры почек и тонкого кишечника.
6). Около 90% лактата, используемого в глюконеогенезе,
поступает в печень, 10% - в почки и тонкий кишечник.

21. Значение глюконеогенеза

1. Является важным источником глюкозы в
организме;
2. Удаляет большую часть лактата из клеток и
тканей, работающих в анаэробных условиях, что
предохраняет их от метаболического ацидоза

22. Регуляция глюконеогенеза

Ключевые
ферменты
Активируют
Ингибируют
Пируваткарбоксилаза
Глюкагон,
катехоламины, ГКС,
цАМФ, ацетил-КоА,
АТФ
АДФ
Фосфоенолпируваткарбоксикиназа
Глюкагон,
катехоламины, ГКС,
цАМФ, АТФ
Инсулин (репрессия)
Фруктозо-1,6дифосфатаза
ГКС (индукция)
АМФ
Глюкозо-6фосфатаза
ГКС (индукция)
Инсулин (репрессия)
Тормозит глюконеогенез этанол.

23. Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори)

Мышцы
Кровь
Печень
Глюкоза
Глюкоза
Глюкоза
Гликолиз
Лактат
ГНГ
Лактат
Лактат

24. Пути образования глюкозо-6-фосфата

Гликоген
Мышцы
Глюкоза
Везде
Печень
Глюкозо - 6 - фосфат
Печень,
кора почек,
тонкий к-к
Печень
Фруктоза,
галактоза
Лактат,
пируват,
оксалоацетат
и др.

25. Пути использования глюкозо-6-фосфата

Гликоген
Мышцы
Глюкоза
Печень
Печень,
кора почек,
Глюкозо - 6 - фосфат
тонкий к-к
ПФП
Везде
гликолиз

26. Пентозофосфатный путь (ПФП)

6 глюкозо - 6 - фосфат
12 НАДФ+
6 CO2
6 рибозо - 5 - фосфат
4 фруктозо - 6 - фосфат
Гликолиз
2 фосфоглицериновый
альдегид
ГНГ
Пентозный цикл
12 НАДФН

27. Реакции окислительной части ПФП

CH2 - O - PO3H2
H
O
H
CH2 - O - PO3H2
Глюкозо - 6 - фосфат дегидрогеназа
H
OH
H
OH
НАДФ+
НАДФН
H
HO
H
H
С
С
С
НАДФ+
НАДФН
OH
СH2OPO3H2
6 - фосфоглюконат
OH
СH2OH
6 – фосфоглюконат дегидрогеназа
С
O
H
С
OH
H
С
OH
H
OH
O
HOH
6 - фосфоглюконолактон
COOH
OH
H
HO
Глюкозо - 6 - фосфат
С
лактоназа
O
H
H
HO
H
H
СО2
СH2OPO3H2
Риболозо - 5 - фосфат
Ксилулозо 5 - фосфат
Рибозо - 5 фосфат

28. Значение пентозофосфатного пути

1) Энергетическое - образующиеся метаболиты окислительной части могут использоваться в гликолизе.
2) Синтетическое - связано с использованием рибозо-5фосфата и НАДФН.
- Рибозо-5-фосфат используется на синтез нуклеотидов,
которые необходимы для образования коферментов,
макроэргов, нуклеиновых кислот.
- НАДФН необходим для восстановительных биосинтезов
(для работы редуктаз в синтезе холестерина и жирных
кислот; в образовании дезоксирибозы из рибозы; для
восстановления глутатиона, в образовании глутамата из 2оксоглутарата);
- НАДФН необходим для работы гидроксилаз, участвующих в
синтезе катехоламинов, серотонина, стероидных гормонов,
желчных кислот, активной формы витамина Д, синтезе
коллагена, обезвреживании ксенобиотиков;
- НАДФН используется в трансгидрогеназной реакции.

29. Внутриклеточная и тканевая локализация ПФП

ПФП локализован в цитозоле клеток.
ПФП особенно активен
в тканях эмбриона и плода, лимфоидной и миелоидной
тканях, слизистой тонкого кишечника, жировой ткани,
эндокринных железах (надпочечники, половые), молочных
железах (в период лактации), печени, эритроцитах, пульпе
зуба, зачатках эмали зуба, при гипертрофии органов.
ПФП мало активен в нервной, мышечной и
соединительной тканях.
ПФП
- способствует прозрачности хрусталика глаза;
- предупреждает гемолиз эритроцитов;
- входит в систему защиты от свободных
радикалов и активных форм кислорода.

30. Регуляция пентозофосфатного пути

Ключевыми ферменты:
- глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа,
- 6-фосфоглюконатдегидрогеназа,
- транскетолаза.
Активность ПФП увеличивается:
1) при повышении отношения НАДФ+/ НАДФН,
2) под влиянием инсулина и йодтиронинов.
ПФП ингибируют глюкокортикостероиды.