🗊Презентация Дополнительные метаболические пути, ассоциированные с гликолизом

Дополнительные метаболические пути, ассоциированные с гликолизом

Энергетическая. За счет окисления углеводов удовлетворяется примерно половина всей потребности человека в энергии. В энергетическом обмене главная роль принадлежит глюкозе и гликогену. Энергетическая. За счет окисления углеводов удовлетворяется примерно половина всей потребности человека в энергии. В энергетическом обмене главная роль принадлежит глюкозе и гликогену. Структурная. Углеводы входят в состав структурно-функциональных компонентов клеток. К ним относятся пентозы нуклеотидов, углеводы гликолипидов и гликопротеинов, гетерополисахариды межклеточного вещества. Защитная. Углеводы участвуют в антигенном маркировании клеток в составе иммуноглобулинов, определяют строение и функции большинства клеточных рецепторов. Антикоагулянтная. Гепарин (гетерополисахарид) препятствует свертыванию крови.

Осморегуляторная. Углеводы обладают высокой осмотической активностью. Осморегуляторная. Углеводы обладают высокой осмотической активностью. Обезвреживающая. Глюкуроновые кислоты участвуют в детоксикации токсинов. Пластическая. Углеродный скелет углеводов может использоваться для синтеза соединений других классов, в частности некоторых жирных кислот и аминокислот.

Собственный синтез (глюконеогенез, пентозофосфатный цикл, взаимопревращение фосфогексоз друг в друга) – способен ПОЛНОСТЬЮ удовлетворить потребность организме в углеводах, за исключением аскорбиновой кислоты. Собственный синтез (глюконеогенез, пентозофосфатный цикл, взаимопревращение фосфогексоз друг в друга) – способен ПОЛНОСТЬЮ удовлетворить потребность организме в углеводах, за исключением аскорбиновой кислоты. Пищевые источники

В норме более 90% моносахаров представлены циклотаутомерами. В норме более 90% моносахаров представлены циклотаутомерами. У циклотаутомеров гексоз (кроме фруктозы) преобладают пиранозные циклы. Из них более 60% представляют собой β-аномеры. В организме усваиваются только D-сахара

Таким образом, ферменты, осуществляющие углеводный обмен, обладают высокой пространственной специфичностью: связывают в своем активном центре D-циклотаутомеры моносахаридов, преимущественно в форме β-таутомеров. Таким образом, ферменты, осуществляющие углеводный обмен, обладают высокой пространственной специфичностью: связывают в своем активном центре D-циклотаутомеры моносахаридов, преимущественно в форме β-таутомеров.

Ферменты находятся в растворе в свободном виде Ферменты находятся в растворе в свободном виде Потери ферментов высокие Всасывание продуктов переваривания происходит медленно

Эффективно всасываются только моносахариды Эффективно всасываются только моносахариды Всасывание МС ассоциировано с транспортом натрия в энтероцит: через натриевый канал вместе с натрием проникает и глюкоза (СИМПОРТ), а затем избыток натрия выводится АТФазой

Осуществляется специальным интегральным белком клеточных мембран: Glucose Transporter (GluT). Осуществляется специальным интегральным белком клеточных мембран: Glucose Transporter (GluT). Известно несколько изоформ GluT, отличающихся чувствительностью к концентрации глюкозы и инсулина.

В нервной ткани работает GluT, активирующийся при минимальных концентрациях глюкозы и практически не зависящий от инсулина pancreas. Это позволяет мозгу захватывать глюкозу, даже если ее уровень в крови критически низкий В нервной ткани работает GluT, активирующийся при минимальных концентрациях глюкозы и практически не зависящий от инсулина pancreas. Это позволяет мозгу захватывать глюкозу, даже если ее уровень в крови критически низкий

В жировой ткани GluT инактивируется при недостатке инсулина, транспорт глюкозы в адипоцит прекращается В жировой ткани GluT инактивируется при недостатке инсулина, транспорт глюкозы в адипоцит прекращается В печени GluT сохраняет активность при высоких концентрациях глюкозы в крови, его работа активируется инсулином, но в отсутствие инсулина транспорт глюкозы в клетку возможен

Маленькая незаряженная молекула глюкопиранозы способна путем диффузии вновь покидать клетку. Маленькая незаряженная молекула глюкопиранозы способна путем диффузии вновь покидать клетку. Чтобы глюкоза оставалась в клетке, ее надо перевести в заряженную форму (обычно глюкозо-6-фосфат) Эта реакция называется блокирующей, или запирающей.

Гликолиз и полное аэробное окисление глюкозы Гликолиз и полное аэробное окисление глюкозы Пентозофосфатный цикл (частичное окисление глюкозы до пентоз) Синтез гликогена Синтез глюкуроновой кислоты Образование эпимеров глюкозы

Гликолиз (брожение)— это катаболический путь обмена веществ в цитоплазме; он, по-видимому, протекает почти во всех организмах и клетках независимо от того, живут они в аэробных или анаэробных условиях. Гликолиз (брожение)— это катаболический путь обмена веществ в цитоплазме; он, по-видимому, протекает почти во всех организмах и клетках независимо от того, живут они в аэробных или анаэробных условиях. Глюкоза+2АТФ→→2Лактат+4АТФ

Подготовительная стадия (протекает с затратой двух молекул АТФ) Подготовительная стадия (протекает с затратой двух молекул АТФ) Глюкоза+АТФ→глюкозо-6-фосфат→ Фруктозо-6-фосфат+АТФ→фруктозо-1,6-дифосфат Ферменты: глюкокиназа; фосфофруктоизомераза; Фосфофруктокиназа – ключевой регуляторный фермент гликолиза. Определяет скорость всех последующих реакций.

Фруктозо-1,6-дифосфат→глицероальдегид-3-фосфат+диоксиацетонфосфат Фруктозо-1,6-дифосфат→глицероальдегид-3-фосфат+диоксиацетонфосфат Диоксиацентофосфат→глицероальдегид-3-фосфат, поэтому далее во всех реакция ставится коэффициент 2 Ферменты: Альдолаза Триозофосфатизомераза

2 глицероальдегид-3-фосфата+2НАД++2Pi→ 2 глицероальдегид-3-фосфата+2НАД++2Pi→ 2 1,3-дифосфоглицерата+2НАДН*Н+ 2 1,3-дифосфоглицерата +2 АДФ→2 3-фосфоглицерата +2 АТФ Ферменты: дегидрогеназа глицероальдегид-3 фосфата фосфоглицераткиназа

2 3-фосфоглицерата→2 2-фосфоглицерата→2 фосфоенолпирувата (ФЭП)+2 Н2О 2 3-фосфоглицерата→2 2-фосфоглицерата→2 фосфоенолпирувата (ФЭП)+2 Н2О 2 ФЭП +2 АДФ→2 ПВК +2 АТФ 2 ПВК + 2 НАДН*Н+→2 лактата + 2НАД+ Ферменты: фосфоглицератмутаза (изомераза) Фосфоенолпируваткиназа (второй регуляторный фермент гликолиза) Лактатдегидрогеназа (ЛДГ)

Гликолиз представляет собой независимый от митохондрий путь получения АТФ в цитоплазме (2 моль АТФ на 1 моль глюкозы) Гликолиз представляет собой независимый от митохондрий путь получения АТФ в цитоплазме (2 моль АТФ на 1 моль глюкозы) Если гликолиз протекает до лактата, то в процессе происходит «регенерация» НАД+ без участия тканевого дыхания

В клетках, не содержащих митохондрий (эритроциты, сперматозоиды),гликолиз является единственным способом синтеза АТФ В клетках, не содержащих митохондрий (эритроциты, сперматозоиды),гликолиз является единственным способом синтеза АТФ При отравлении митохондрий угарным газом и другими дыхательными ядами гликолиз позволяет выжить

Скорость гликолиза снижается, если в клетку не поступает глюкоза (регуляция количеством субстрата), однако вскоре начинается распад гликогена и скорость гликолиза восстанавливается Скорость гликолиза снижается, если в клетку не поступает глюкоза (регуляция количеством субстрата), однако вскоре начинается распад гликогена и скорость гликолиза восстанавливается

2 фермента гликолиза (фосфофруктокиназа и пируваткиназа) являются аллостерическими ферментами, использующими механизм ретроингибирования: 2 фермента гликолиза (фосфофруктокиназа и пируваткиназа) являются аллостерическими ферментами, использующими механизм ретроингибирования: Фосфофруктокиназа снижает активность при накоплении АТФ (конечный продукт гликолиза) и цитрата

Пируваткиназа снижает активность в присутствии АТФ и ацетилСоА Пируваткиназа снижает активность в присутствии АТФ и ацетилСоА Оба фермента активируются в присутствии АМФ (сигнал недостатка энергии)

Стимулируют гликолиз Стимулируют гликолиз Инсулин (активирует синтез глюкокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы) Адреналин (стимулирует распад гликогена; в мышцах при этом образуется глюкозо-6 фосфат и происходит активация гликолиза субстратом). NB!!! В печени адреналин НЕ активирует гликолиз!!!

Некоторые промежуточные продукты гликолиза могут выводиться из процесса для превращения в важные регуляторные метаболиты Некоторые промежуточные продукты гликолиза могут выводиться из процесса для превращения в важные регуляторные метаболиты

Фруктозо-6-фосфат частично превращается во фруктозо-2,6-дифосфат. Это вещество является аллостерическим активатором фосфофруктокиназы и аллостерическим ингибитором глюконеогенеза (процесс, обратный гликолизу) Фруктозо-6-фосфат частично превращается во фруктозо-2,6-дифосфат. Это вещество является аллостерическим активатором фосфофруктокиназы и аллостерическим ингибитором глюконеогенеза (процесс, обратный гликолизу)

1,3-дифосфоглицерат также частично выводится из гликолиза и превращается в 2,3-дифосфоглицерат – аллостерический активатор диссоциации оксигемоглобина на кислород и свободный гемоглобин 1,3-дифосфоглицерат также частично выводится из гликолиза и превращается в 2,3-дифосфоглицерат – аллостерический активатор диссоциации оксигемоглобина на кислород и свободный гемоглобин

Благодаря активности митохондрий, можно полностью окислить глюкозу до углекислого газа и воды. Благодаря активности митохондрий, можно полностью окислить глюкозу до углекислого газа и воды. В этом случае гликолиз является первым этапом окислительного метаболизма глюкозы.

Перед включением митохондрий в ПАОГ следует превратить гликолитический лактат в ПВК. Перед включением митохондрий в ПАОГ следует превратить гликолитический лактат в ПВК. При работе ЛДГ образуется НАДН*Н+ в цитоплазме. Если протоны, акцептированные НАД+ перенести в митохондрию, то удастся использовать их в тканевом дыхании Для переноса протонов из цитоплазмы в митохондрии служит специальный челночный механизм – малатный челнок

При превращении лактата в ПВК образуется НАДН*Н+ в цитоплазме При превращении лактата в ПВК образуется НАДН*Н+ в цитоплазме Параллельно в цитоплазме с помощью аспартатаминотрансферазы (АсТ) образуется ЩУК (оксалоацетат) Цитоплазматический изофермент малатдегидрогеназы с помощью НАДН превращает ЩУК в малат

Малат проникает через мембраны митохондрий с помощью переносчика Малат проникает через мембраны митохондрий с помощью переносчика Митохондриальный изофермент малатдегидрогеназы превращет малат в ЩУК, отдавая протоны на митохондриальный НАД+ Образуется митохондриальный НАДН*Н+, который включается в тканевое дыхание