Аэробное окисление углеводов

1. Лекция № 10. «Аэробное окисление углеводов« профессор Грашин Р.А.

Военно-медицинская академия
Кафедра клинической биохимии и
лабораторной диагностики
СПб 2016

2. Содержание

1. «Аэробное окисление глюкозы» (дихотомический
путь)
-окислительное декарбоксилирование
пировиноградной кислоты;
- цикл трикарбоновых кислот
2. Челночный механизм
-Глицерофосфатный челнок
-Малат-аспартатный челнок
3. Апотомический путь - Пентозный шунт
4. Основные регуляторы обмена углеводов

3.

4.

1.Аэробное окисление глюкозы
Валовое уравнение:
C6H12O6 + 6O6=>6CO2+ 6H2O + W
Полный выход энергии (W) при распаде глюкозы 2880 кДж
Запас: =1569 кДж (около 50% всей энергии) в форме АТФ
При
ПВК
pO2
Лактат
Окислительное декарбоксилирование ( в матриксе Mt)

5.

Этапы:
Выделяют четыре этапа окисления глюкозы.
1. Окисление глюкозы до ПВК.
2 НАД
2 НАДН2
Глюкоза
2ПВК
2 АДФ
2 АТФ

6.

2. Окислительное декарбоксилирование пирувата(Mt).
Окислительное декарбоксилирование – процесс, осуществляемый
в митохондриях при помощи мультиферментного
пируватдегидрогеназного комплекса, в состав которого входят 3
фермента и 5 коферментов.
Ферменты:
Е1 – пируватдегидрогеназа
Е2 – дегидролипоилацетилтрансфераза
Е3 – дегидролипоилдегидрогенза
Коферменты:
ТДФ – тиаминпирофосфат (В1)
Амид липоевой кислоты
S
ЛК
S
Коэнзим-КоА (HS-KoA) (В3)
НАД
ФАД
НЕОБРАТИМЫЙ ПРОЦЕСС!!!

7.

Пируватдегидрогеназный комплекс
CH3
E1-ТПФ
2 C=O
Е1-ТПФ-СНОН-СН3
COOH
Е1 – пируват-ДГ
Е2 – дигидролипоил-ТФ
Е3 – дигидролипоил-ДГ
Оксиэтиламинопирофосфат-Е1
E2
2 СО2
E2
S
S
E3-ФАДН2
S
Липоамид-Е2
SH
H3C-C
O
Ацетиллипоамид-Е2
НАД
2
E2
НАДH2
Е3-ФАД
HS-KoA
HS
SH
Дигидролипоамид
O
2 CH3-C~S-KoA
!
Red-Ox потенциал ФАД гораздо выше, чем у НАД. Поэтому он сам по себе
не отдает Н+
НАД

8. 3. Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса, цикл лимонной кислоты).

Цикл Кребса (ЦТК) – универсальный метаболический процесс,
осуществляемый в митохондриях с целью сжигания (окисления)
Ацетил-КоА не зависимо от источника его происхождения.
ЦТК – источник важных метаболитов для других путей обмена
веществ.
Конечные продукты:
НАДН2 – 6
ФАДН2 – 2
СО2 – 4
ГТФ – 2

9.

Общий процесс
Н2О
Н2О
Цис-аконитат
2
3
Цитрат
(Лимонная кислота)
Изоцитрат
2НАД+
Н2О
2HS-KoA
1
2НАДН2
4
2Ацетил-КоА
Оксалоацетат
(щавелево-уксусная кислота)
12 (24)АТФ
2НАДН2
2СО2
-кетоглутарат
9
2НАД+
+
2НАД
Малат
(Яблочная кислота)
Н2О
2НАДН2
5
2НS-KoA
8
2CO2
Фумарат
2Е-ФАДН2
2Е-ФАД
Сукцинил - КоА
7
6
Сукцинат
(Янтарная кислота)
HS-KoA
2H3PO4 + 2ГДФ
2ГТФ

10.

11. Ферменты реакций цикла Кребса:

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Цитратсинтаза НЕОБРАТИМА
Аконитаза
ОБРАТИМА
Аконитаза
Изоцитратдегидрогеназа (ИДГ) НЕОБРАТИМА Ключевой фермент!
-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс НЕОБРАТИМА
Сукцинатсинтаза ОБРАТИМА
Сукцинатдегидрогеназа ОБРАТИМА
Фумараза ОБРАТИМА
Малатдегидрогеназа (МДГ) ОБРАТИМА

12.

Этапы окисления глюкозы в клетке
1
2
3
4

13.

14. 2. Челночный механизм

1. Глицерофосфатный челнок организует
передачу Н+ от НАДН2 из
цитоплазмы митохондрий (печень т
головной мозг).
Энергетический выход – 36 АТФ
2. Малат-аспартатный челнок – потерь
АТФ не происходит (работает
повсеместно).
Энергетический выход – 38 АТФ

15.

Глицерофосфатный челночный механизм.
НАД+
НАДH2
Цитоплазматическая
глицерол 3-фосфат - ДГ
Диоксиацетон
фосфат
Цитозоль
Глицерол - 3 фосфат
Митохондриальная
глицерол - 3 - фосфат - ДГ
ФАДН2
КоQ
2ē
ФАД
О2
В С
a a3
АТФ
АТФ
Митохондрия

16.

Малат-аспартатный челночный механизм
Внутренняя мембрана митохондрии
НАД
НАД
малат
малат
НАДH2
НАДH2
оксалоацетат
глутамат
оксалоацетат
глутамат
АсАТ
АсАТ
аспартат
α-кетоглутарат
Цитозоль
аспартат
α-кетоглутарат
Матрикс Mt

17. 3. Пентозный шунт (путь)

Пентозный шунт – процесс альтернативного
окисления углеводов (параллелен гликолизу в
цитоплазме).
Цель:
Образование фосфопентоз
Образование НАДФН2 для синтеза липидов, белков и
нуклеиновых кислот, а также ДЕТОКСИКАЦИИ
!Не зависит от концентрации инсулина в крови

18.

Глюкозо-6фосфатдегидрогеназа!
НЕОБРАТИМА
6 Глюкозо-6-фосфат
6 НАДФ
6 НАДФН2
6 Фосфоглюко-δ-лактон
(Фосфоглюко-) лактоназа
ОБРАТИМА
6 Н2О
6 Фосфоглюконат
Фосфоглюколактонатдегидрогеназа
декарбоксилирующая 6 СО2
6 НАДФ
6 НАДФН2
6 Рибулозо-5-фосфат
Изомеразы
2 Рибозо-5-фосфат
2 Ксилулозо-5-фосфат
2 Ксилулозо-5-фосфат

19.

2 Рибозо-5-фосфат
2 Ксилулозо-5-фосфат
Транскетолаза
2 Ксилулозо-5-фосфат
(+ В1 кофактор)
2 Седогептулозо-7-фосфат 2 Глицеральдегид-3-фосфат
Трансальдолаза
Транскетолаза
2 Фруктозо-6-фосфат
2 Глюкозо-6-фосфат
2 Эритрозо-4-фосфат
2 Фруктозо-6-фосфат 2 Глицеральдегид-3-фосфат
2 Глюкозо-6-фосфат
Глюконеогенез
Фруктозо-1,6-бифосфат
Глюкозо-6-фосфат

20.

21. 4. Основные регуляторы обмена углеводов

Основными регуляторами обмена углеводов являются:
1.
2.
3.
Инсулин ( стимуляция гликолиза и синтеза гликогена =>
концентрации глюкозы в крови
Окисление (утилизация, усвоение глюкозы в клетках)
Антагонисты:
Адреналин
Распад гликогена
Глюкагон
Глюконеогенез
Глюкокортикоиды
повышение концентрации глюкозы в крови