Углеводы. Метаболизм углеводов Гликозидазы гидролитические ферменты , и амилазы, мальтаза, инулиназа, сахараза, лактаза и др

• Название: Метаболизм углеводов Гликозидазы гидролитические ферменты , и амилазы, мальтаза, инулиназа, сахараза, лактаза и др
• Анкор: Углеводы
• Дата: 12.04.2023
• Размер: 426.64 Kb.
• Имя файла: Углеводы.pptx
• Тип: Документы; #1055946

Метаболизм углеводов

Гликозидазы – гидролитические ферменты: α-, β- и -амилазы, мальтаза, инулиназа, сахараза, лактаза и др.

• гликолиз;
• гликогенолиз;
• пентозомонофосфатный путь;
• глюконеогенез;
• гликогеногенез.

Глюкозо-6-фосфат – ключевой метаболит углеводного обмена

глюкоза		гликоген
		Глюкозо-	Пентозофосфатный путь	Пентозы
		6-фосфат		и другие сахара
		пируват
			Цикл Кребса
	лактат		СО2 и Н2О

гликогенолиз гликогеногенез

гликолиз



глюконеогенез

гликогенолиз глюконеогенез

гликолиз гликогеногенез

Е: гексокиназа

Е: гексокиназа

глюкоза + АТФ глюкозо-6-Ф + АДФ

CH2OPO3H2

• в анаэробных условиях образуется молочная кислота (лактат);
• в аэробных – пировиноградная кислот (пируват).

Локализация процесса – цитоплазма.

Значение гликолиза

• Промежуточные метаболиты являются предшественниками для синтеза аминокислот, азотистых оснований, липидов и др.
• Окисление глюкозы сопровождается образованием АТФ путем субстратного фосфорилирования.

• В анаэробных условиях гликолиз – это единственный процесс в клетках, приводящий к образованию АТФ
• В аэробных условиях образующийся пируват поступает в цикл Кребса, где происходит дальнейшее полное окисление глюкозы до СО2, Н2О и выделяется большое количество энергии.

Гликолиз – дихотомический путь катаболизма глюкозы

В анаэробных условиях (11 реакций)

С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Н3РО4

глюкоза

2 СН3СНОНСООН + 2АТФ + 2Н2О

лактат

В аэробных условиях (10 реакций)

С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Н3РО4 + 2НАД+

глюкоза

2 СН3СОСООН + 2АТФ + 2Н2О + 2НАДН.Н+

пируват

 Подготовительная стадия

(стадия активации глюкозы):

– 5 реакций;

– 1 молекула гексозы (глюкозы) расщепляется на 2 молекулы фосфотриоз (2 глицеральдегидфосфата)

Стадия генерации АТФ:

– 6 (5) реакций;

– энергия окислительных реакций трансформируется в химическую энергию АТФ (в реакциях субстратного фосфорилирования)

Подготовительная стадия:

• Необратимое образование глюкозо -6-фосфата.
• Необратимое образование фруктозо-1,6-дифосфата. (ключевая реакция, ключевой фермент).

Стадия генерации АТФ:

• Обратимая реакция гликолитической оксиредукции
• Обратимая реакция образования фсофглицерата их дифосфоглицерата, сопровождающаяся субстратным фосфорилированием.
• Необратимая реакция образования пирувата из фосфоенолпирувата, сопровождающаяся субстратным фосфорилированием.

Механизм регуляции активности ключевых ферментов гликолиза – аллостерический.

Энергетический баланс гликолиза

В анаэробных условиях

Расход АТФ:

Образование АТФ:

Суммарно – 2 молекулы АТФ.

Расход АТФ:

Образование АТФ:

4 молекулы АТФ образуется в реакциях субстратного фосфорилирования в процессе окисления двух молекул фосфотриоз,

6 молекул АТФ образуется в ходе окислительного фосфорилирования (при передаче е- в дыхательную цепь митохондрий от НАДН).

Суммарно – 8 молекул АТФ.

ГЛИКОГЕНОЛИЗ

Гликогенолиз – расщепление гликогена по дихотомическому (гликолитическому) пути.

Внутриклеточное расщепление гликогена происходит путем фосфоролиза, в результате которого образуется глюкозо-1-фосфат.

Энергетический баланс гликогенолиза

Расход АТФ:

в подготовительной стадии гликогенолиза затрачивается 1 молекула АТФ на фосфорилирование фруктозо-6 фосфата.

Образование АТФ:

Суммарно – 3 молекулы АТФ.

Регуляция гликогенолиза

Сложный многоступенчатый (каскадный) процесс, контролируемый гормонами и нейромедиаторами (с участием вторичных посредников цАМФ, Са2+).

Ключевой фермент (регуляторный) – гликогенфосфорилаза.

• Активаторы гликогенолиза: адреналин, глюкагон, норадреналин и др.
• Ингибиторы гликогенолиза: инсулин, простагландины гр.Е и др.

глюконеогенез

глюконеогенез

 Глюконеогенез – синтез глюкозы из неуглеводных соединений по пути обратимых реакций гликолиза.

Необратимые реакции гликолиза «преодолеваются» обходными путями глюконеогенеза.

Глюконеогенез

Глюконеогенез

2 Пируват + 4АТФ + 2ГТФ + 2НАДН.Н+ →

→ Глюкоза + 4АДФ + 2ГДФ + 6Н3РО4+ 2НАД+

гликогеногенез

гликогеногенез

 Гликогеногенез – синтез гликогена из глюкозы.

Стадии синтеза цепи гликогена

• Синтез олигосахарида (nmin = 11) – удлинение цепи с образованием 1,4-связей.
• Перенос части олигосахарида (nmin = 6) на затравочную цепь с образованием 1,6-связи – образуется новая ветвь.
• Удлинение цепей (новой ветви) с образованием 1,4-связей.

• ⅓ гликогена в организме накапливается в печени. Необходим для поддержания уровня глюкозы в крови (гликоген→глюкозо-6-фосфат→ глюкоза).
• ⅔ гликогена в организме откладывается в мышцах. Необходим для восполнения энергетических потребностей организма. В глюкозу не превращается.

  Гранулы гликогена

в гепатоцитах

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ ПИРОВИНОГРАДНОЙ КИСЛОТЫ

Мультиферментный пируватдегидрогеназный комплекс

Локализация: матрикс митохондрий.

ФЕРМЕНТЫ	КОФАКТОРЫ
пируватдегидрогеназа (Е1) дигидролипоилацетил- трансфераза (Е2) дигидролипоилдегидрогеназа (Е3)	Тиаминпирофосфат (ТПФ) Липоевая кислота (ЛК)   ФАД HS-КоА НАД+

Энергетический баланс

окислительного декарбоксилирования пирувата:



3 АТФ (образуются при передаче восстановительных эквивалентов от восстановленного НАДН в электронтранспортную цепь митохондрий)

Цикл Кребса

Ханс Кребс

(1900-1981)

В 1953 году (совместно с Ф.-А. Липманом) удостоен Нобелевской премии в области физиологии и медицины за открытие цикла лимонной кислоты

• Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот, цикл лимонной кислоты) – конечный катаболический путь окисления всех соединений в аэробных условиях.
• Универсальный механизм окисления у всех живых организмов.
• Амфиболический метаболический путь.
• Локализация цикла – матрикс митохондрий.

СН3СОS-КоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Фн →

→ 2СО2 + HS-КоА + 3НАДН.Н+ + ФАДН2 + ГТФ

Жирные кислоты,

стероиды

Глутамат

Аминокислоты,

нуклеотиды

Аминокислоты,

пропионилКоА

Аминокислоты

Углеводы

Аспартат

Аминокислоты,

пиримидины

Углеводы, липиды, аминокислоты

Жирные кислоты, стероиды

Протопорфирины

(гем)

• Лимитирующий фактор цикла Кребса – доступность оксалоацетата.

Источники оксалоацетата:

• глюкоза (карбоксилирование пирувата, образующегося из глюкозы);
• аспарагиновая кислота (переаминирование);
• фруктовые кислоты (яблочная, лимонная).

• Аллостерическая регуляция ферментов:

	Ингибиторы	Активаторы
Цитратсинтаза	цитрат, АТФ, НАДН
Изоцитрат-дегидрогеназа	АТФ, НАДН	АМФ, АДФ
α-Кетоглутарат-дегидрогеназа	Сукцинил-КоА, НАДН	цАМФ

• Гормональный контроль цикла:
• Инсулин, адреналин – активируют цикл Кребса, т.к. инициируют аэробный распад глюкозы;
• Глюкагон – тормозит цикл Кребса, т.к. стимулирует синтез глюкозы.

НАДН цитоплазматический не может проходить через митохондриальную мембрану!

В зависимости от того, каким путем цитоплазматический НАДН передает 2е- в ЭТЦ митохондрий количество АТФ может изменяться (36 АТФ).

цитоплазма	митохондрии
Диоксиацетон-3-фосфат	Диоксиацетон-3-фосфат
НАДН.Н+	ФАДН2
НАД+	ФАД
Глицерол-3-фосфат	Глицерол-3-фосфат

Фермент:

глицерол-3-фосфат-дегидрогеназа

* функционирует в клетках скелетных мышц и мозга

цитоплазма	митохондрии
Малат НАД+ НАДН.Н+	Малат НАД+ НАДН.Н+
Оксалоацетат Глутамат	Оксалоацетат Глутамат
α-кетоглутарат	α-кетоглутарат
Аспартат	Аспартат

* Функционирует в клетках печени, сердечной мышцы и др.

Фермент: малат-дегидрогеназа