METABOLIZM
GLUKOZY
Ewa Sławin
gr.6b
METABOLIZM
GLUKOZY
Ewa Sławin
gr.6b
Glikoliza
Lokalizacja i znaczenie
W cytozolu wszystkich komórek
Główny szlak metabolizmu glukozy,
fruktozy, galaktozy itp.
W warunkach aerobowych i
anaerobowych
drożdże
Hamowana
allosterycznie
przez produkt,
wymaga
obecności
jonów
magnezu
Regulowana
allosterycznie
przez ATP
Fosforylacja
substratowa
Zależna od NAD+,
tetramer, 4 grupy
-SH
JODOOCTAN
ARSENIAN
FLUORKI
Fosforylacja
substratowa
WARUNKI
AEROBOWE
Pirogronian pobierany
przez mitochondria
(symporter protonowy)
Oksydacyjna
dekarboksylacja do
acetylo-CoA
Utlenienie do dwutlenku
węgla w cyklu kwasu
cytrynowego
WARUNKI
ANAEROBOWE
Pirogronian ulega redukcji
przez NADH do mleczanu
(dehydrogenaza
mleczanowa)
Reoksydacja NADH
umożliwia odtworzenie
NAD dla potrzeb
dehydrogenazy
gliceraldehydo-3-
fosforanowej
Reakcje nieodwracalne katalizowane przez
enzymy:
1. heksokinazę i glukokinazę
2. fosfofruktokinazę
– hamowana
przez ATP, niskie pH, cytrynian
3. kinazę pirogronianową (formy
L i M)
fruktozo-1,6 –bifosforan
aktywuje, ATP i alanina hamują
Regulacja fosfofruktokinazy
przez ATP
Regulacja kinazy
pirogronianowej (formy L)
Wykorzystanie
fruktozy:
Wykorzystanie
galaktozy:
Urydylilotransferaza galaktozo-1-
fosforanowa
1.
Przejęcie grupy urydylowej od
urydynodifosforanu glukozy
(intermediatu w syntezie wiązań
glikozydowych)
2.
epimeryzacja UDP-galaktozy do
glukozo-1-fosforanu
3.
Przekształcenie do glukozo-6-
fosforanu przez fosfoglukomutazę
Glikoliza w
erytrocytach
Brak zysku
energetyczne
go w postaci
ATP!
Glukoneogenez
a
Lokalizacja i znaczenie
Proces przekształcania związków
niewęglowodanowych w glukozę lub
glikogen.
Substraty: aminokwasy glikogene,
mleczan, glicerol. Propionian
W wątrobie i nerkach
Odwrócenie reakcji katalizowanej
przez kinazę pirogronianową
Odwrócenie reakcji katalizowanej
przez fosfofruktokinazę
Reakcja katalizowana przez fruktozo-
1,6-bisfosfatazę – występuje w
wątrobie, nerkach i mięśniu
szkieletowym
Odwrócenie reakcji
katalizowanej przez heksokinazę
Reakcja przebiega w ER za
pośrednictwem glukozo-6-fosfatazy
Substraty
glukoneogenezy
Glikogen – rozpad do glukozo-1-
fosforanu katalizowany przez
FOSFORYLAZĘ
Propionian – ilościowe znaczenie
jedynie u przeżuwaczy
Glicerol jest uwalniany z tkanki
tłuszczowej w wyniku lipolizy
triacylogliceroli
Glikoliza i glukoneogeneza przebiegają tym samym
szlakiem ale w odwrotnych kierunkach dlatego muszą
być kontrolowane wspólnie ale w sposób odwrotny
Regulacja przez:
1. Zmianę szybkości syntezy
enzymów
2. Kowalencyjną modyfikacje enzymu
przez odwrotną fosforylację
3. Efekty allosteryczne
1. Zmiana szybkości
Enzymy uczestniczące w glikolizie
staja się bardziej aktywne przy
napływie glukozy, w tych warunkach
enzymy glukoneogenezy wykazują
małą aktywność
2. Odwracalna
fosforylacja
Glukagon i adrenalina obniżają
stężenie glukozy we krwi – stymulują
glukoneogenezę, zwiększając
stężenie cAMP – inaktywacja kinazy
pirogronianowej
Wpływają również na stężenie
fruktozo-2,6-bisfosforanu
Fruktozo-2,6-bisfosforan
Fosfofruktokinaza i fruktozo-1,6-
bisfosforan są wzajemnie
regulowane przez ten enzym
powstający z fruktozo-6-fosforanu.
Małe stężenie enzymu podczas
głodowania, duże po obfitym posiłku
Enzym silnie stymuluje działanie
fosfofruktokinazy a hamuje fruktozo-
1,6-bisfosforan
3. Modyfikacja
allosteryczna
Aktywność karboksylazy
pirogronianowej zależy od obecności
acetylo-CoA
Produkt tej reakcji – szczawiooctan
jest substratem glukoneogenezy i
cyklu Krebsa
Dużo ATP – szczawiooctan zużywany
z glukoneogenezie
Mało ATP – szczawiooctan do cyklu
Krebsa
3. Modyfikacja allosteryczna
part.2
Fosfofruktokinaza hamowana przez
ATP, aktywowana przez 5’-AMP
Obecność kinazy adenylanowej w
wątrobie pozwala na osiągnięcie
równowagi 2ADP=ATP+5’-AMP
Hamowanie aktywności
fosfofruktokinazy = nagromadzenie
w komórce glukozo-6-fosforanu =
hamowanie heksokinazy
Cykle substratowe
daremne
W mięśniach
Zarówno fosfofruktokinaza jak i
fruktozo-1,6-bisfosfataza wykazuja
aktywność jednocześnie
W spoczynku
Aktywność fosfofruktokinazy znacznie
wyższa
Tuż przed
skurczem
Aktywność obu enzymów wzrasta
( aktywność fruktozo-1,6-bisfosfatazy
wzrasta bardziej utrzymując tę samą
wypadkową wartość glikolizy)
Skurcz
Aktywność fosfofruktokinazy dalej wzrasta a
fruktozo-1,6-bisfosfatazy maleje – wzrost
wypadkowej szybkości glikolizy
Stężenie glukozy we
krwi
Pochodzi z pokarmów, glukoneogenezy
i glikogenolizy
W stanie głodzenia alanina wydzielana
z mięśni szkieletowych i
przekształcana w glukozę w cyklu
glukozowo-alaninowym
4,5-5,5 mmol/L
6,5-7,2mmol/L - po obfitym posiłku
3,3-3,9 mmol/L - w czasie głodzenia
Regulacja hormonalna
Insulina wytwarzana w odpowiedzi
na hipoglikemię
Pochodne sulfonylomocznika –
tolbutamid i gluburid – pobudzają
uwalnianie insuliny z trzustki w
cukrzycy typu 2.
Adrenalina i noradrenalina blokują
wydzielanie insuliny
Glukagon stymuluje glukogenolizę w
wątrobie aktywując fosforylazę
W odróżnieniu od adrenaliny nie
wywiera wpływu na fosforylazę
mięśniową
Wzmaga glukoneogenezę z
aminokwasów i mleczanu
Regulacja hormonalna
Hormon wzrostu
wydzielany w
odpowiedzi na hipoglikemię –
zmniejsza wchłanianie glukozy przez
mięśnie
Glikokortykosteroidy
– podwyższają
glukoneogenezę przez katabolizm
aminokwasów w wątrobie, hamują
zużywanie glukozy w tkankach
pozawąrtobowych
Adrenalina
– aktywuje glikogenolizę w
mięśniach i wątrobie, pobudzając
fosforylazę przez wytworzenie cAMP
Regulacja hormonalna
Choroby
Glukozuria
Cukrzyca
Hipoglikemia u kobiet w ciąży i
noworodków