Metabolismus sacharidů - testík na procvičení –

Prezentace na téma: "Metabolismus sacharidů - testík na procvičení –"— Transkript prezentace:

1 Metabolismus sacharidů - testík na procvičení –
Vladimíra Kvasnicová

2 Glukóza vstupuje do buněk
volnou (prostou) difuzí usnadněnou difuzí aktivním transportem kotransportem s Na+

3 Glukóza vstupuje do buněk
volnou (prostou) difuzí usnadněnou difuzí aktivním transportem kotransportem s Na+

4 Inzulín napomáhá vstupu glukózy do
jater erytrocytů tukové tkáně svalů

5 Inzulín napomáhá vstupu glukózy do
jater erytrocytů tukové tkáně svalů

6 ERYTROCYTY NERVOVÁ TKÁŇ - transport nezávislý na inzulínu
Transport glukózy do buněk: usnadněná difuze (proteinový přenašeč GLUT – různé typy) ERYTROCYTY NERVOVÁ TKÁŇ - transport nezávislý na inzulínu Obrázek převzat z (leden 2007)

7 - transport nezávislý na inzulínu
JÁTRA - transport nezávislý na inzulínu Obrázek převzat z (leden 2007)

8 TUKOVÁ TKÁŇ SVALOVÁ TKÁŇ - transport ZÁVISLÝ na inzulínu
INZULÍN ZVYŠUJE VSTUP GLC DO TĚCHTO BUNĚK Obrázek převzat z (leden 2007)

9 Sekundárně aktivní transport GLC: symport s Na+
- tenké střevo, ledviny Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

10 Glukóza přijatá potravou může být využita
jako zdroj energie pro buňky k syntéze glykogenu k tvorbě tukových zásob jako hlavní substrát pro tvorbu NADPH v buňce

11 Glukóza přijatá potravou může být využita
jako zdroj energie pro buňky k syntéze glykogenu k tvorbě tukových zásob jako hlavní substrát pro tvorbu NADPH v buňce

12 Glc-6-P !!! = hepatocyt + NADPH = tuk
Obrázek převzat z (leden 2007)

13 Glykolýza (= oxidační štěpení glukózy)
je lokalizována v mitochondriích může probíhat i za anaerobních podmínek produkuje 2 moly pyruvátu na 1 mol Glc poskytuje jako čistý zisk 2 moly ATP

14 Glykolýza (= oxidační štěpení glukózy)
je lokalizována v mitochondriích může probíhat i za anaerobních podmínek produkuje 2 moly pyruvátu na 1 mol Glc poskytuje jako čistý zisk 2 moly ATP

15 Produkty aerobní glykolýzy
2 Produkty anaerobní glykolýzy NADH byl spotřebován na přeměnu pyruvátu na laktát 2 Obrázek převzat z (leden 2007)

16 Enzym hexokináza katalyzuje esterifikaci glukózy
má vyšší afinitu ke glukóze než glukokináza / Km(HK) < Km(GK) fosforyluje i fruktózu se nachází v cytoplazmě mnoha buněk

17 Enzym hexokináza katalyzuje esterifikaci glukózy
má vyšší afinitu ke glukóze než glukokináza / Km(HK) < Km(GK) fosforyluje i fruktózu se nachází v cytoplazmě mnoha buněk

18 NEVRATNÁ REAKCE Obrázek převzat z (leden 2007)

19 Km Km U červené křivky lze z osy x odečíst vyšší hodnotu Km  enzym má nižší afinitu k substrátu (potřebuje ho větší množství, aby rychlost reakce dosáhla hodnoty Vmax/2) Obrázek převzat z (leden 2007)

20 Enzym 6-fosfofruktokináza-1 (PFK-1)
katalyzuje rychlost určující reakci glykolýzy přeměňuje fruktóza-1,6-bisfosfát na fruktóza-6-fosfát je aktivován citrátem a  ATP/ADP podléhá regulaci inzulínem

21 Enzym 6-fosfofruktokináza-1 (PFK-1)
katalyzuje rychlost určující reakci glykolýzy přeměňuje fruktóza-1,6-bisfosfát na fruktóza-6-fosfát je aktivován citrátem a  ATP/ADP podléhá regulaci inzulínem

22 NEVRATNÁ REAKCE Obrázek převzat z (leden 2007)

23 NADH+H+, vznikající v glykolýze,
patří mezi koenzymy oxidoreduktáz může být reoxidován zpět na NAD+ při přeměně pyruvátu na laktát může předat redukční ekvivalenty na malát za vzniku oxalacetátu je zdrojem redukčních ekvivalentů vstupujících do dýchacího řetězce, avšak pouze za aerobních podmínek

24 NADH+H+, vznikající v glykolýze,
patří mezi koenzymy oxidoreduktáz může být reoxidován zpět na NAD+ při přeměně pyruvátu na laktát může předat redukční ekvivalenty na malát za vzniku oxalacetátu je zdrojem redukčních ekvivalentů vstupujících do dýchacího řetězce, avšak pouze za aerobních podmínek

25 Obrázek převzat z http://www. kumc
Obrázek převzat z (leden 2007)

26 Obrázek převzat z http://www. kumc
Obrázek převzat z (leden 2007)

27 Transport redukčních ekvivalentů do mitochondrie
MALÁT-ASPARTÁTOVÝ ČLUNEK Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

28 GLYCEROLFOSFÁTOVÝ ČLUNEK
Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

29 2,3-bisfosfoglycerát (2,3-BPG)
patří mezi makroergní sloučeniny tvoří se z glyceraldehyd-3-fosfátu fosforylací anorganickým fosfátem je dále přeměněn na 3-fosfoglycerát, za současné tvorby ATP z ADP jako vedlejší produkt glykolýzy je tvořen jen v játrech

30 2,3-bisfosfoglycerát (2,3-BPG)
patří mezi makroergní sloučeniny tvoří se z glyceraldehyd-3-fosfátu fosforylací anorganickým fosfátem je dále přeměněn na 3-fosfoglycerát, za současné tvorby ATP z ADP jako vedlejší produkt glykolýzy je tvořen jen v játrech

31 2,3-BPG shunt (odbočka) V ERYTROCYTECH: 2,3-BPG  afnitu Hb k O2
Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

32 ATP vzniká v glykolýze při přeměně
fosfoenolpyruvátu (PEPA) na pyruvát glukózy na glukóza-6-fosfát fruktóza-1,6-bisfosfátu na fruktóza-6- fosfát glyceraldehyd-3-fosfátu na 1,3- bisfosfoglycerát

33 ATP vzniká v glykolýze při přeměně
fosfoenolpyruvátu (PEPA) na pyruvát glukózy na glukóza-6-fosfát ATP se spotřebovává fruktóza-1,6-bisfosfátu na fruktóza-6- fosfát fru-1,6-bisP není makroergní sloučenina glyceraldehyd-3-fosfátu na 1,3- bisfosfoglycerát

34 = fosforylace na substrátové úrovni
NEVRATNÁ REAKCE = fosforylace na substrátové úrovni (tvorba ATP, energii poskytuje makroergní sloučenina) Obrázek převzat z (leden 2007)

35 = fosforylace na substrátové úrovni
Pi + = fosforylace na substrátové úrovni Obrázek převzat z (leden 2007)

36 Pyruvát může být v buňkách přeměněn
karboxylací na acetyl-CoA redukcí na laktát oxidační dekarboxylací na oxalacetát transaminací na aspartát

37 Pyruvát může být v buňkách přeměněn
karboxylací na acetyl-CoA redukcí na laktát oxidační dekarboxylací na oxalacetát transaminací na aspartát

38 = karboxylace = oxidační dekarboxylace
= transaminace = redukce = karboxylace = oxidační dekarboxylace Obrázek převzat z (leden 2007)

39 O regulaci glykolýzy platí
inzulín glykolýzu aktivuje glukagon glykolýzu aktivuje regulační enzymy glykolýzy patří mezi kinázy  pH glykolýzu inhibuje

40 O regulaci glykolýzy platí
inzulín glykolýzu aktivuje glukagon glykolýzu aktivuje regulační enzymy glykolýzy patří mezi kinázy  pH glykolýzu inhibuje

41 Regulace glykolýzy hexokináza glukóza-6-fosfát glukokináza
regulační enzym aktivace inhibice hexokináza glukóza-6-fosfát glukokináza inzulin (indukce) fruktóza-1-fosfát (játra) fruktóza-6-fosfát 6-fosfofrukto-1-kináza (PFK-1) hlavní regulace (klíčový enzym)  ATP / AMP fruktóza-2,6-bisfosfát (zvýšen při  poměru inzulin / glukagon)  ATP / AMP citrát kyselé pH pyruvátkináza fruktóza-1,6-bisfosfát (regulace krokem vpřed) glukagon (represe, inhibice fosforylací) acetyl-CoA

42 Enzymy glukoneogeneze (= syntéza glc „de novo“)
se nacházejí výhradně v cytoplazmě jsou aktivní zvláště v nervových buňkách a erytrocytech jsou všechny totožné s enzymy glykolýzy (katalyzují zpětné reakce glykolýzy) nenajdeme v játrech

43 Enzymy glukoneogeneze (= syntéza glc „de novo“)
se nacházejí výhradně v cytoplazmě jsou aktivní zvláště v nervových buňkách a erytrocytech jen v játrech a ledvinách jsou všechny totožné s enzymy glykolýzy (katalyzují zpětné reakce glykolýzy) nenajdeme v játrech

44 pouze v mitochondrii Obrázek převzat z (leden 2007)

45 Glukoneogeneze Obrázek převzat z (leden 2007)

46 Substrátem pro glukoneogenezi může být
acetyl-CoA pyruvát glycerol laktát

47 Substrátem pro glukoneogenezi může být
acetyl-CoA nemůže z něj vzniknout pyruvát (PDH je nevrat.) pyruvát glycerol laktát

48 Cyklus Coriových (Coriho cyklus)
játra erytrocyty, sval Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

49 Glukózo-alaninový cyklus
játra svaly Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

50 = tuk Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

51 Mezi enzymy, podílející se na glukoneogenezi, patří
pyruvátkináza PEP-karboxykináza pyruvátkarboxyláza pyruvátdehydrogenáza

52 Mezi enzymy, podílející se na glukoneogenezi, patří
pyruvátkináza PEP-karboxykináza pyruvátkarboxyláza pyruvátdehydrogenáza

53 (multienzymový komplex PDH)
Pyruvátdehydrogenázový komplex se nachází v mitochondrii (multienzymový komplex PDH) Obrázek převzat z (prosinec 2006)

54 V reakcích glukoneogeneze vzniká
oxalacetát z pyruvátu a CO2 fofoenolpyruvát z pyruvátu a ATP fruktóza-6-fosfát a ATP z fruktóza-1,6- bisfosfátu glukóza a ATP z glukóza-6-fosfátu

55 V reakcích glukoneogeneze vzniká
oxalacetát z pyruvátu a CO2 fofoenolpyruvát z pyruvátu a ATP fruktóza-6-fosfát a ATP z fruktóza-1,6- bisfosfátu glukóza a ATP z glukóza-6-fosfátu

56 Glukoneogeneze je aktivována inzulínem inhibována citrátem
aktivována AMP inhibována glukagonem

57 Glukoneogeneze je vše je přesně naopak
aktivována inzulínem inhibována citrátem aktivována AMP inhibována glukagonem vše je přesně naopak

58 Regulace glukoneogeneze
regulační enzym aktivace inhibice pyruvátkarboxyláza acetyl-Co A kortizol, glukagon (indukce) inzulin (represe) fosfoenolpyruvát karboxykináza fruktóza-1,6-bisfosfatáza  AMP / ATP fruktóza-2,6-bisfosfát (zvýšen při  inzulin / glukagon) glukóza-6-fosfatáza

59 Metabolismus glykogenu
je regulován glykogensyntázou a glykogenfosforylázou je lokalizován v cytoplazmě je ovlivňován inzulínem probíhá na tzv. redukujících koncích glykogenu

60 Metabolismus glykogenu
je regulován glykogensyntázou a glykogenfosforylázou je lokalizován v cytoplazmě je ovlivňován inzulínem probíhá na tzv. redukujících koncích glykogenu

61 Metabolismus glykogenu
Obrázek převzat z (leden 2007)

62 Při syntéze glykogenu (= glykogeneze)
dochází k přeměně Glc-6-P na UDP-6-glc se glykogensyntáza podílí na tvorbě (1→4) i (1→6) glykosidových vazeb se spotřebovává makroergický fosfát je glykogensyntáza aktivována fosforylací

63 Při syntéze glykogenu (= glykogeneze)
dochází k přeměně Glc-6-P na UDP-6-glc se glykogensyntáza podílí na tvorbě (1→4) i (1→6) glykosidových vazeb se spotřebovává makroergický fosfát je glykogensyntáza aktivována fosforylací

64 Obrázek převzat z http://www. kumc
Obrázek převzat z (leden 2007)

65 Při odbourávání glykogenu v buňce (= glykogenolýza)
dochází ke štěpení (1→6) glykosidových vazeb glykogenfosforylázou je odštěpená glukóza přenesena na anorg. fosfát za vzniku glc-1-P probíhá hydrolytické štěpení (1→4) vazeb se spotřebovává 1 ATP na odštěpení 1 glc

66 Při odbourávání glykogenu v buňce (= glykogenolýza)
dochází ke štěpení (1→6) glykosidových vazeb glykogenfosforylázou je odštěpená glukóza přenesena na anorg. fosfát za vzniku glc-1-P probíhá hydrolytické štěpení (1→4) vazeb se spotřebovává 1 ATP na odštěpení 1 glc

67 Obrázek převzat z http://www. kumc
Obrázek převzat z (leden 2007)

68 Při napojení glykolýzy na glykogenolýzu
je čistý zisk anaerobní glykolýzy 3 ATP hovoříme o glukoneogenezi jsou zapojeny cytoplazmatické i mitochondriální enzymy vzniká jako meziprodukt oxalacetát

69 Při napojení glykolýzy na glykogenolýzu
je čistý zisk anaerobní glykolýzy 3 ATP hovoříme o glukoneogenezi jsou zapojeny cytoplazmatické i mitochondriální enzymy vzniká jako meziprodukt oxalacetát

70 glykogen glukóza Pi ATP ADP
Obrázek převzat z (leden 2007)

71 Regulace metabolismu glykogenu
regulační enzym aktivace inhibice glykogenfosforyláza (degradace glykogenu) glukagon, adrenalin (fosforylace)  ATP / AMP Ca2+ (ve svalu)  ATP / AMP glukóza-6-fosfát glukóza glykogensyntáza (syntéza glykogenu) inzulin (indukce)

72 Pentózový cyklus (= hexózamonofosfátová cesta, HMPP)
probíhá v cytoplazmě zahrnuje přímou oxidaci glukózy (bez předchozího štěpení glukózy) je odbočkou glykolýzy (produkty HMPP mohou vstupovat do glykolýzy) produkuje pentózy

73 Pentózový cyklus (= hexózamonofosfátová cesta, HMPP)
probíhá v cytoplazmě zahrnuje přímou oxidaci glukózy (bez předchozího štěpení glukózy) je odbočkou glykolýzy (produkty HMPP mohou vstupovat do glykolýzy) produkuje pentózy

74 Obrázek převzat z http://www. richmond. edu/~jbell2/14F34
Obrázek převzat z (prosinec 2006)

75 Mezi enzymy pentózového cyklu patří
transketoláza transamináza glukóza-6-fosfátdehydrogenáza (glc-6-P DH) pyruvátkarboxyláza

76 Mezi enzymy pentózového cyklu patří
transketoláza transamináza glukóza-6-fosfátdehydrogenáza (glc-6-P DH) pyruvátkarboxyláza

77 Význam pentózového cyklu spočívá
v produkci NADPH a s tím spojenou následnou tvorbou ATP aerobní fosforylací ve vzniku meziproduktů, které se využívají při syntéze glykoproteinů v tvorbě ribóza-5-fosfátu, nezbytného pro syntézu nukleových kyselin v možnosti jeho napojení na glykolýzu přes fru-6-P a glyceraldehyd-3-P

78 Význam pentózového cyklu spočívá
v produkci NADPH a s tím spojenou následnou tvorbou ATP aerobní fosforylací ve vzniku meziproduktů, které se využívají při syntéze glykoproteinů v tvorbě ribóza-5-fosfátu, nezbytného pro syntézu nukleových kyselin v možnosti jeho napojení na glykolýzu přes fru-6-P a glyceraldehyd-3-P

79 Při nadbytku NADPH v buňce
je inhibována oxidační část pentózového cyklu nemůže v buňce vznikat ribóza-5-fosfát je aktivována glc-6-P dehydrogenáza probíhají pouze vratné reakce pentózového cyklu

80 Při nadbytku NADPH v buňce
je inhibována oxidační část pentózového cyklu nemůže v buňce vznikat ribóza-5-fosfát je aktivována glc-6-P dehydrogenáza probíhají pouze vratné reakce pentózového cyklu

81 N E V R A T N É R E A K C E Obrázek převzat z (prosinec 2006)

82 meziprodukty glykolýzy
syntéza nukleotidů V R A T N É R E A K C E meziprodukty glykolýzy Obrázek převzat z (prosinec 2006)

83 Regulace pentózového cyklu
probíhá na úrovni dostupnosti substrátů a odčerpávání produktů  NADPH / NADP+ reakce vyžadující NADP+ jsou inhibovány nedostatkem tohoto koenzymu

84 Fruktóza je metabolizována hlavně v játrech
může být přeměněna fruktokinázou na fru-6-P vzniká v organismu také ze sorbitolu může být přeměněna na glukózu

85 Fruktóza je metabolizována hlavně v játrech
může být přeměněna fruktokinázou na fru-6-P vzniká v organismu také ze sorbitolu může být přeměněna na glukózu

86 glykolýza nebo glukoneogeneze
Metabolismus fruktózy v játrech glykolýza nebo glukoneogeneze Obrázek převzat z (leden 2007)

87 Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M
Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

88 Po přeměně fruktózy na fru-1-P
dochází ke štěpení aldolázou na dihydroxyacetonfosfát a glyceraldehyd se fruktóza metabolizuje v glykolýze rychleji než glukóza vznikající glyceraldehyd může být redukován na glycerol fru-1-P aktivuje glukokinázu

89 Po přeměně fruktózy na fru-1-P
dochází ke štěpení aldolázou na dihydroxyacetonfosfát a glyceraldehyd se fruktóza metabolizuje v glykolýze rychleji než glukóza vznikající glyceraldehyd může být redukován na glycerol fru-1-P aktivuje glukokinázu

90 Glukóza může být v těle přeměněna na
galaktózu: glc-6-P → gal-6-P fruktózu: glc → glucitol → fru kyselinu glukuronovou: UDP-glc + 2 NAD+ → UDP-glukuronát + 2 NADH+H+ ribózu: glc-6-P → ribulóza-5-P → rib-5-P

91 Glukóza může být v těle přeměněna na
galaktózu: glc-6-P → gal-6-P fruktózu: glc → glucitol → fru kyselinu glukuronovou: UDP-glc + 2 NAD+ → UDP-glukuronát + 2 NADH+H+ ribózu: glc-6-P → ribulóza-5-P → rib-5-P

92 epimerizace probíhá na úrovni UDP-derivátů
Metabolismus galaktózy epimerizace probíhá na úrovni UDP-derivátů Obrázek převzat z (leden 2007)

93 Obrázek převzat z http://www. kumc
Obrázek převzat z (leden 2007)