GLYKOLÝZA MUDr. NORBERT CIBIČEK

Trávení a vstřebávání sacharidů Žaludek Pankreas Tenké střevo Ústa Potrava škrob, laktóza, sacharóza, celulóza… produkty Dextrin Isomaltóza Maltóza Laktóza Sacharóza Celulóza e. štěpící sacharidy v ústech a-Amylasa produkty Isomaltóza Maltóza Laktóza Sacharóza Celulóza enzym štěpící sacharidy v pankreatické šťávě pankreatická a-amyláza enzymy štěpící sacharidy na povrchu sliznice enterocytů Játra Isomaltáza Maltáza Laktáza Sacharáza Trehaláza produkty Trávení a vstřebávání sacharidů Glukóza Fruktóza Galaktóza nehydrolyzované např. celulóza

Přehled metabolizmu glukózy sacharidy proteiny triacylglyceroly    glc, fru, gal glukogenní aminokys. glycerol    glukóza v krvi  () laktát  glukóza v buňkách  glykogen CO2, H2O, E, glykoproteiny, glykolipidy, další (mono a di)sacharidy, glukosiduronát, jiné syntézy

Přehled metabolizmu glukózy (poly)sacharidy potravy fruktóza galaktóza glukóza glukóza-6-P glykogeneze Pozn.: Toto schema neobsahuje všechny syntetické dráhy (AA, laktát, pyruvát, glycerol) glykogenolýza pentózafosfátová cesta (další monosacharidy, NADPH + H+) glukoneogeneze glykolýza (pyruvát) aerobní anaerobní ATP, CO2, H2O ATP, laktát

Vstup glukózy do buněk Facilitovaná difúze nezávislá na Na+ (viz níže) Aktivní kotransport závislý na Na+ GLUT (GLUcose Transporter), řada izoforem (>15) konformační změna GLUT-1 erytrocyty, HEB, fetální bb. (c glukózy v ICT = c v ECT) GLUT-2 játra, β-bb. pankreatus, tubuly ledvin, tenké střevo (bazolater. membrána a m. kartáč. lemu) (Km 15-20 mM, nízká afinita) „diabet. / stresový transportér“ GLUT-3 neurony (placenta, testes) (Km 1 mM, vysoká afinita) GLUT-4 tuková tkáň, svalovina (závislost na inzulinu) CAVE: inzulinorezistence! Glukóza Extracel. prostor Cytosol Bun. membr. Konformační změna Výchozí stav

Aktivní kotransport s 2Na+ SGLT (Sodium-dependent GLucose Transporter) proti koncentračnímu gradientu asociace s Na+/K+ ATPázou (bez ní nefunguje, není gradient Na+) výskyt: enterocyty, prox. renální tubuly a plexus chorioideus blokáda SGLT-2 = léčba DM II

Přehled trávení a absorpce sacharidů v tenkém střevě

GLUT-4 (ZÁVISLÝ NA INZULINU) Inzulin stimuluje transport GLUT-4 z intracelulárních membránových vezikul na povrch buňky, čímž zvyšuje vychytávání glukózy v inzulinosenzitivních tkk.

Metab. Glukózy závisí na bun. typu Glukosa Glukosa-6-P Pyruvát Laktát Pentosa-P- dráha (2) H+ Glukosa Glukosa-6-P Pyruvát Acetyl-CoA Lipidy Pentosa-P- dráha CO2 Glykogen Glukosa Glukosa-6-P Pyruvát Acetyl-CoA CO2 Pentosa-P- dráha X H+ CO2 Kardiomyocyt Metab. Glukózy závisí na bun. typu Erytrocyt Adipocyt Glukosa Glukosa-6-P Pyruvát Laktát Acetyl-CoA CO2 Pentosa-P- dráha Glukosa Glukosa-6-P Pyruvát Laktát Acetyl-CoA CO2 Pentosa-P- dráha H+ Lipidy Glukuronidy Glykogen H+ Myocyt Hepatocyt

LOKALIZACE GLYKOLÝZY anaerobní glykolýza: glu  pyr ( laktát) v cytosolu všechny tkáně oxidace pyruvátu: pyr  CO2, H2O v mitochondriích

Aerobní vs. anaerobní procesy

GLYKOLÝZA zřejmá katabolická fce. – uvolnění E rovněž anabolická fce. – některé intermediáty jsou využity v biosyntézách fáze – investice E glukóza glc-6-P triózafosfáty fáze – zisk E A, triózafosfáty pyruvát B, transformace pyruvátu anaerobní glykolýza laktát aerobní glykolýza (Krebsův cyklus) CO2, H2O, ATP (alkoholová fermentace NE lidskými bb. etanol) -ATP -ATP +ATP

2 FÁZE GLYKOLÝZY investice E zisk E

Fosforylace glU, regulace hexokináza výskyt v mnoha tkáních  afinita pro glc a další hexózy in vivo saturovaná, tj. bez vlivu na rychlost glykolýzy glukokináza v játrech a slinivce břišní  afinita ke glc postprandiálně  aktivity, takže játra mohou regulovat glykémii limitace utilizace glc játry umožňuje nabídnout glc i jiným tkáním

Fosforylace fru-6-P, regulace fosfofruktokináza (1) nejdůležitější regulační místo a tzv. „Rate-limiting step“ glykolýzy alosterická modulace: + Fru2,6-bisP, fru6-P, AMP, ADP, Pi - ATP, citrát hormonální modulace: + inzulin - glukagon pozn.: Pasteurův efekt: O2  ATP  inhibice PFK a glykolýzy ( kvašení kvasinek)

Fosforylace fru-6-P: regulace Fosfofruktokináza (2) v játrech postprandiálně aktivovaná  inzulinem generuje Fru2,6-bisP, kt. slouží jako intracelulární signál glc při hladovění díky  glukagonu koncentrace Fru2,6-bisP  (kináza a fosfatáza jsou zde 2 domény jednoho polypeptidu)

PFK a inzulin

OSUD TRIÓZ oxidace + fosforylace GA3-P Ery: sy 2,3-BPG (DPG) GA3-P dehydrogenáza, fosfoglycerátkináza „fosforylace na úrovni substrátu“ – tvorba ATP bez nutné přítomnosti O2 (srovnej „oxidativní fosforylaci“ a transport e- na O2) NAD+ musí být obnoven: buď redukcí pyruvátu na laktát anebo oxidací NADH v e- transportním řetězci Ery: sy 2,3-BPG (DPG) „zkratová“ reakce mutáza poté hydrolýza fosfatázou na 3-PG

Tvorba pyruvátu, regulAce pyruvátkináza (PK) „fosforylace na úrovni substrátu“ aktivace v játrech pomocí Fru1,6-bisP („feed-forward“ regulace)  glykémie  glukagon  fosforylace a inaktivace jaterní PK (uchová glc pro svaly a mozek)  PEP může podstoupit glcneogenezu deficit PK  E v ERY  ERY neudrží svůj tvar a elasticitu  hemolytická anémie (2. nejč. defekt po G6PD)

Regulace pyruvátkinázy jaterní izoenzym L-PK alostericky (+ Fru1,6-bisP, - ATP) hormonálně (+ inzulin, - glukagon) svalový izoenzym M-PK jen alosterická regulace (- ATP)

Redukce pyruvátu na laktát poslední produkt anaerobní glykolýzy v eukaryotických bb. hlavní osud pyruvátu v Ery, Leuko, dřeni nadledvin závislost na redoxním (sekundárně i na E) stavu bb. v pracujícím svalu:  katabolizmus glukózy  NADH/NAD+ favorizuje: pyruvát  laktát výsledek:  pH (až křeče) v játrech a myokardu:  NADH/NAD+ favorizuje: laktát  pyruvát výsl.: glukoneogeneze nebo oxidace laktátová acidóza, O2 dluh Pyruvát Laktát

KLÍČOVÉ REGULACE GLYKOLÝZY Glukóza + Inzulin Glukokináza Hexok., glukokináza Fruktóza-6-P Fruktóza-1,6-bisP Fosfoenolpyruvát Pyruvát + F-2,6-bisP, AMP - ATP, citrát, H+ F-1,6-bisP ATP, alanin Fosfofruktokináza Pyruvátkináza Glukóza-6-P G-6-P - Inzulin + Fosfofruktokináza - Glukagon Inzulin + Pyruvátkináza Glukagon -

ENERGETICKÝ ZISK GLYKOLÝZY

ANABOLICKÉ ROLE GLYKOLÝZY Utilizace intermediátů pro biosyntézy (např. kys. neuraminová)