Metabolismus sacharidů - testík na procvičení – Vladimíra Kvasnicová

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

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

Inzulín napomáhá vstupu glukózy do jater erytrocytů tukové tkáně svalů

Inzulín napomáhá vstupu glukózy do jater erytrocytů tukové tkáně svalů

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 http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

- transport nezávislý na inzulínu JÁTRA - transport nezávislý na inzulínu Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

TUKOVÁ TKÁŇ SVALOVÁ TKÁŇ - transport ZÁVISLÝ na inzulínu INZULÍN ZVYŠUJE VSTUP GLC DO TĚCHTO BUNĚK Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

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

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

Glc-6-P !!! = hepatocyt + NADPH = tuk Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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

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

Produkty aerobní glykolýzy 2 Produkty anaerobní glykolýzy NADH byl spotřebován na přeměnu pyruvátu na laktát 2 Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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

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

NEVRATNÁ REAKCE Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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 http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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

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

NEVRATNÁ REAKCE Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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

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

Obrázek převzat z http://www. kumc Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

Obrázek převzat z http://www. kumc Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

GLYCEROLFOSFÁTOVÝ ČLUNEK Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

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

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

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, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

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

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

= fosforylace na substrátové úrovni NEVRATNÁ REAKCE = fosforylace na substrátové úrovni (tvorba ATP, energii poskytuje makroergní sloučenina) Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

= fosforylace na substrátové úrovni Pi + = fosforylace na substrátové úrovni Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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

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

= karboxylace = oxidační dekarboxylace = transaminace = redukce = karboxylace = oxidační dekarboxylace Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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

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

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

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

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

pouze v mitochondrii Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

Glukoneogeneze Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

Substrátem pro glukoneogenezi může být acetyl-CoA pyruvát glycerol laktát

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

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, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

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, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

= tuk Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

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

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

(multienzymový komplex PDH) Pyruvátdehydrogenázový komplex se nachází v mitochondrii (multienzymový komplex PDH) Obrázek převzat z http://faculty.uca.edu/~johnc/pdhrxns.gif (prosinec 2006)

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

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

Glukoneogeneze je aktivována inzulínem inhibována citrátem aktivována AMP inhibována glukagonem

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

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

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

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

Metabolismus glykogenu Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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

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

Obrázek převzat z http://www. kumc Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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

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

Obrázek převzat z http://www. kumc Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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

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

glykogen glukóza Pi ATP ADP Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)

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)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

N E V R A T N É R E A K C E Obrázek převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/pentose-phosphate-pathway.html (prosinec 2006)

meziprodukty glykolýzy syntéza nukleotidů V R A T N É R E A K C E meziprodukty glykolýzy Obrázek převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/pentose-phosphate-pathway.html (prosinec 2006)

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

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

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

glykolýza nebo glukoneogeneze Metabolismus fruktózy v játrech glykolýza nebo glukoneogeneze Obrázek převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/glycolysis.html (leden 2007)

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, 1997. ISBN 0‑471‑15451‑2

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

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

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

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

epimerizace probíhá na úrovni UDP-derivátů Metabolismus galaktózy epimerizace probíhá na úrovni UDP-derivátů Obrázek převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/glycolysis.html (leden 2007)

Obrázek převzat z http://www. kumc Obrázek převzat z http://www.kumc.edu/research/medicine/biochemistry/bioc800/car02fra.htm (leden 2007)