Metabolismus SACHARIDŮ Ing. Jan Novák

Fáze metabolismu sacharidů: štěpení polysacharidů a disacharidů na monosacharidy glykolýza – štěpení glukózy (6C) na 2 x pyruvát (3C) přeměna pyruvátu anaerobní ( kvašení ) aerobní ( dýchání) mléčné alkoholové Krebsův (citrátový) cyklus etanol + CO2 laktát CO2

ŠTĚPENÍ CUKRŮ Oddíl trávící soustavy enzym substrát produkty štěpení žlázy dutina ústní α-amyláza (ptyalin) škrob nemá význam slinné žlázy dvanáctník α-glukosidáza galaktosidáza štěpí vazby 1,4 a 1,6 škrobu, maltoza, laktoza dextriny až maltoza, glukoza, galaktoza pankreas střevo β-fruktosidáza maltoza, sacharoza, laktoza glukoza gluk.+fruktoza gluk.+laktoza střevní šťáva, enterocyty

GLYKOLÝZA -ATP -ATP Glukóza (6C) ADP glukokináza Glukóza-6-fosfát (6C) glukosafosfátizomeráza Fruktóza-6-fosfát (6C) -ATP ADP P fosfofruktokináza Fruktóza-1,6-bisfosfát (6C) P P aldoláza aldoláza Dihydroxyacetonfosfát (3C) Glyceraldehyd-3-fosfát (3C) P P triosafosfátizomeráza

GLYKOGENOLÝZA -ATP Glykogen (1M až 16M C) iP glykogenáza .......................... glykogenáza fosfoglukomutáza Glukóza-6-fosfát (6C) Glukóza-1-fosfát (6C) P P glukosafosfátizomeráza Fruktóza-6-fosfát (6C) -ATP ADP P fosfofruktokináza Fruktóza-1,6-bisfosfát (6C) P P aldoláza aldoláza Dihydroxyacetonfosfát (3C) Glyceraldehyd-3-fosfát (3C) P P triosafosfátizomeráza

2 x +ATP +ATP iP Glyceraldehyd-3-fosfát (3C) P glyceraldehyd-3-fosfát dehydrogenáza NAD+ NADH + H+ 1,3-bisfosfoglycerát (3C) +ATP ADP P P fosfoglycerátkináza fosfoglycerátmutáza 3-fosfoglycerát (3C) P P P aldoláza Fosfenolpyruvát (3C) 2-fosfoglycerát (3C) H2O +ATP ADP 2 x Pyruvát (3C) pyruvátkináza

ENERGETICKÁ BILANCE: GLUKOLÝZY (na 1 mol glukózy) SPOTŘEBOVÁNO: 2 ATP VZNIKNE: 4 ATP ( 2 ATP x 2) CELKEM: + 2 ATP ......... dále vzniknou 2 NADH+H+ , přičemž NADH+H+ lze oxidovat takto: NADH+H+ + ½ O2 + 3 ADP + 3 Pi  NAD+ + 3 ATP + H2O potenciálně lze dostat oxidací 2 NADH+H+ : + 6 ATP

ENERGETICKÁ BILANCE: GLYKOGENOLÝZY (na 1 mol glukózy) SPOTŘEBOVÁNO: 1 ATP (vzniká glukóza-6-fosfát) VZNIKNE: 4 ATP ( 2 ATP x 2) CELKEM: + 3 ATP ......... dále vzniknou 2 NADH+H+ , přičemž NADH+H+ lze oxidovat takto: NADH+H+ + ½ O2 + 3 ADP + 3 Pi  NAD+ + 3 ATP + H2O potenciálně lze dostat oxidací 2 NADH+H+ : + 6 ATP

ANAEROBNÍ KVAŠENÍ MLÉČNÉ KVAŠENÍ NAD+ NADH + H+ Pyruvát (3C) Laktát (3C) laktátdehydrogenáza mikroorganismy – využití v potravinářství ( jogurty, síry ....) živočichové - svalová glykolýza v příčněpruhovaném svalstvu Během intenzivní práce svalstva nestačí krev zásobovat svaly kyslíkem (nedochází k oxidaci NADH+H+ na NAD+ a 3 ATP). Regenerace NADH+H+ probíhá reakcí s pyruvátem za vzniku NAD+ a laktátu. Nevzniká přitom ATP !!! Regenerace NADH+H+ má v tomto případě 0 ATP výtěžek ! Laktát hromadící se v buňkách může porušit acidobazickou rovnováhu – tělo se brání „signálem“ k omezení námahy – bolestivé a namáhavé dýchání, bolest svalů a hlavy. Laktát ze svalů přechází krví do jater, kde se využije pro syntézu glukogenu.

ANAEROBNÍ KVAŠENÍ ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ AEROBNÍ KVAŠENÍ OCTOVÉ KVAŠENÍ NAD+ NADH + H+ Pyruvát (3C) Etanol (2C) CO2 (1C) Nevzniká přitom ATP !!! Regenerace NADH+H+ má v tomto případě 0 ATP výtěžek ! AEROBNÍ KVAŠENÍ OCTOVÉ KVAŠENÍ ½ O2 ½ O2 Etanol (2C) Acetaldehyd (2C) Kyselina octová(2C)

Alfa-ketoglutarát (5C) Pyruvát (3C) NAD+ CO2 NADH + H+ Acetyl-CoA (2C) Oxalacetát (4C) Citrát (6C) NAD+ NADH + H+ Malát (4C) Izocitrát (6C) NAD+ CO2 Fumarát (4C) NADH + H+ FADH2 Alfa-ketoglutarát (5C) Sukcinát (4C) P FAD Sukcinyl-CoA (4C) CO2 GTP NAD+ NADH + H+ GDP

Alfa-ketoglutarát (5C) Pyruvát (3C) NAD+ CO2 dehydrogenáza NADH + H+ dekarboxyláza Acetyl-CoA (2C) citrátsyntáza Oxalacetát (4C) Citrát (6C) NAD+ dehydrogenáza Malát (4C) NADH + H+ Izocitrát (6C) dekarboxyláza NAD+ CO2 Fumarát (4C) dehydrogenáza NADH + H+ FADH2 dehydrogenáza Alfa-ketoglutarát (5C) Sukcinát (4C) P FAD dekarboxyláza Sukcinyl-CoA (4C) CO2 GTP NAD+ dehydrogenáza NADH + H+ GDP

+ tvorba 1 GTP, který je okamžitě Přeměna pyruvátu na acetyl-CoA a každá otočka cyklu poskytuje 4 NADH a jeden FADH2 pro oxidaci přes flavoprotein-cytochromový řetězec + tvorba 1 GTP, který je okamžitě přeměněn na ATP.

Alfa-ketoglutarát (5C) Pyruvát (3C) NAD+ CO2 NADH + H+ Acetyl-CoA (2C) Oxalacetát (4C) Citrát (6C) NAD+ NADH + H+ Malát (4C) Izocitrát (6C) NAD+ CO2 Fumarát (4C) NADH + H+ FADH2 Alfa-ketoglutarát (5C) Sukcinát (4C) P FAD Sukcinyl-CoA (4C) CO2 GTP NAD+ NADH + H+ GDP

Pyruvát (ale také tuky a ostatní redukované uhlíkaté řetězce) poskytují vodík pro NAD+ a FAD+ a ty putují podél flavoprotein-cytochromového řetězce.

Pyruvát (ale také tuky a ostatní redukované uhlíkaté řetězce) poskytují vodík pro NAD+ a FAD+ a ty putují podél flavoprotein-cytochromového řetězce. Aktivizují ATP-syntázu k produkci ATP z ADP a Pi. ATP ATP ATP H2+ NADH + H+ 3 2 1 NAD+ ADP+Pi ADP+Pi ADP+Pi

Pyruvát (ale také tuky a ostatní redukované uhlíkaté řetězce) poskytují vodík pro NAD+ a FAD+ a ty putují podél flavoprotein-cytochromového řetězce. Aktivizují ATP-syntázu k produkci ATP z ADP a Pi. ATP ATP H2+ FADH + H+ 2 1 FAD+ ADP+Pi ADP+Pi

NAD+ + H2+ + 3 ADP = NADH + H+ + 3 ATP FAD+ + H2+ + 2 ADP = FADH + H+ + 2 ATP

glyceraldehyd 3-P 1,3-di P glycerát NAD+ NADH+ + H+ laktát pyruvát

glyceraldehyd 3-P 1,3-di P glycerát NAD+ NADH+ + H+ Krebsův cyklus pyruvát 3 ATP

ENERGETICKÝ ZISK AEROBNÍ GLUKOLÝZY glyceraldehyd 3-P 1,3-di P glycerát 3 ATP

Alfa-ketoglutarát (5C) Pyruvát (3C) NAD+ CO2 NADH + H+ Acetyl-CoA (2C) Oxalacetát (4C) Citrát (6C) NAD+ NADH + H+ Malát (4C) Izocitrát (6C) NAD+ CO2 Fumarát (4C) NADH + H+ FADH2 Alfa-ketoglutarát (5C) Sukcinát (4C) P FAD Sukcinyl-CoA (4C) CO2 GTP NAD+ NADH + H+ GDP

ENERGETICKÝ ZISK AEROBNÍ GLUKOLÝZY glyceraldehyd 3-PV 1,3-di P glycerát 3 ATP 3 ATP pyruvát acetyl CoA

Alfa-ketoglutarát (5C) Pyruvát (3C) NAD+ CO2 NADH + H+ Acetyl-CoA (2C) Oxalacetát (4C) Citrát (6C) NAD+ NADH + H+ Malát (4C) Izocitrát (6C) NAD+ CO2 Fumarát (4C) NADH + H+ FADH2 Alfa-ketoglutarát (5C) Sukcinát (4C) P FAD Sukcinyl-CoA (4C) CO2 GTP NAD+ NADH + H+ GDP

ENERGETICKÝ ZISK AEROBNÍ GLUKOLÝZY CELKEM glyceraldehyd 3-PV 1,3-di P glycerát 3 ATP 3 ATP pyruvát acetyl CoA Krebsův cyklus 12 ATP 18 ATP CELKEM Z 1 MOLEKULY GLUKÓZY 2 MOLEKULY GLYCERALDEHYDU Z 1 MOLEKULY GLUKÓZY 36 ATP

ENERGETICKÝ ZISK AEROBNÍ GLYKOLÝZY Z 1 MOLEKULY GLUKÓZY AEROBNĚ 36 ATP ANAEROBNÍ GLUKOLÝZA 2 ATP Z GLUKÓZY CELKEM 38 ATP

ENERGETICKÝ ZISK AEROBNÍ GLYKOGENOLÝZY Z 1 MOLEKULY GLYKOGENU AEROBNĚ 36 ATP ANAEROBNÍ GLYKOGENOLÝZA 3 ATP Z GLYKOGENU CELKEM 39 ATP

ENERGETICKÝ ZISK AEROBNÍ GLUKOLÝZY NEBO GLYKOGENOLÝZY AEROBNÍ GLUKOLÝZA JE 19-KRÁT ÚČINNĚJŠÍ (EFEKTIVNĚJŠÍ, VÝNOSNĚJŠÍ) NEŽ ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA 38 ATP : 2 ATP = 19 : 1 AEROBNÍ GLYKOGENOLÝZA JE 13-KRÁT ÚČINNĚJŠÍ (EFEKTIVNĚJŠÍ, VÝNOSNĚJŠÍ) NEŽ ANEROBNÍ GLYKOGENOLÝZA 39 ATP : 3 ATP = 13 : 1