- •Моносахариды - это структурная единица любых углеводов
- •Классификация моносахаридов
- •Строение и классификация моносахаридов Производные моносахаридов
- •Строение производных моносахаридов
- •Дисахариды часто присутствуют в пище
- •Строение мальтозы и сахарозы
- •Строение лактозы и целлобиозы у полисахаридов структурная и резервная функция
- •Гомополисахариды
- •Строение крахмала и гликогена
- •Строение целлюлозы Гетерополисахариды
- •Роль целлюлозы в пищеварении
- •У детей свои причуды Особенности переваривания углеводов у детей
- •Патогенез
- •Диагностика
- •Транспорт моносахаридов через мембраны энтероцитов Транспорт из крови через мембраны клеток
- •Пищевые моносахариды должны превратиться в глюкозу
- •Взаимопревращение сахаров
- •Превращение галактозы
- •Превращение галактозы в глюкозу Нарушения превращения галактозы
- •Превращение фруктозы
- •Пути метаболизма фруктозы и ее превращение в глюкозу
- •Наследственная фруктозурия
- •Глюкоза имеет широкие возможности
- •Активация глюкозы
- •Реакции фосфорилирования и дефосфорилирования глюкозы
- •Судьба глюкозы
- •Роль ферментов в расщеплении гликогена Синтез гликогена
- •Аденилатциклазный способ активации фосфорилазы гликогена
- •Кальций-зависимая активация
- •Мышечные гликогенозы
- •Смешанные гликогенозы
- •Агликогенозы
- •Глюкоза крайне важна для энергетики клеток Глюкоза – это субстрат для получения энергии
- •Глюкоза – это источник оксалоацетата
- •Бескислородное окисление глюкозы включает два этапа
- •Гликолиз
- •Первый этап гликолиза
- •Анаэробный гликолиз - самодостаточный процесс
- •Переключение между аэробным и анаэробным окислением происходит автоматически
- •Эффект Пастера
- •Роль лактатдегидрогеназы в клетке
- •Надн гликолиза могут доставляться в митохондрии
- •Челночные системы
- •Глицеролфосфатный челночный механизм
- •Малат-аспартатный челночный механизм
- •Насколько выгодно окисление глюкозы?
- •Расчет атф при анаэробном окислении
- •Аэробное окисление
- •Организм должен уметь синтезировать глюкозу
- •Глюкозо-лактатный (выделен желтым) и глюкозо-аланиновый циклы
- •Синтез глюкозы энергетически дорог
- •Обход десятой реакции гликолиза
- •Упрощенный вариант обхода десятой реакции гликолиза
- •Регуляция глюконеогенеза
- •Гормональные и метаболические факторы, регулирующие гликолиз и глюконеогенез Регуляция гликолиза
- •Глюкоза в крови строго контролируется
- •Организм приспособлен к обезвреживанию этанола
- •Обезвреживание этанола
- •Реакции окисления этанола и ацетальдегида
- •Побочные эффекты обезвреживания этанола
- •Спиртовое брожение
- •Специфические реакции спиртового брожения Для синтеза рибозы и надфн существует специальный путь
- •Пентозофосфатный путь
- •Первый этап
- •Второй этап
- •Особенности пентозофосфатного пути в разных клетках
- •Особенность пентозного шунта при активном синтезе днк Нарушения пентозофосфатного пути есть у многих людей
- •Роль надфн в антиоксидантной системе клетки
- •Функции липидов жестко связаны с их строением
- •Резервно-энергетическая функция
- •Структурная функция
- •Сигнальная функция
- •Защитная функция
- •Липиды очень неоднородны
- •Классификация липидов Свойства и функции липидов зависят от жирных кислот
- •Строение жирных кислот
- •Пищевые источники
- •Роль жирных кислот
- •У эйкозаноидов широкие возможности
- •Синтез эйкозаноидов
- •Синтез эйкозаноидов на примере арахидоновой кислоты
- •Лекарственная регуляция синтеза
- •Триацилглицеролы - это запас энергии
- •Функции триацилглицеролов
- •Строение триацилглицеролов
- •Пищевые источники
- •О гликолипидах известно немного
- •Строение гликолипидов
- •Строение церамида
- •Общее строение гликолипидов у фосфолипидов преобладает структурная функция
- •Пищевые источники фосфолипидов
- •Глицерофосфолипиды
- •Строение преобладающих в организме фосфолипидов
- •Строение менее распространенных фосфолипидов Сфингофосфолипиды
- •Болезни накопления липидов называются липидозы
- •Липидозы
- •Переваривание в кишечнике
- •Роль желчи
- •Кишечно-печеночная рециркуляция желчных кислот в стенке кишечника происходит ресинтез жира Всасывание липидов
- •Нарушение желчевыделения
- •Причины нарушения формирования желчи и возникновения холелитиаза
- •У детей свои причуды Особенности переваривания жира у детей
- •Транспорт липидов - отдельная задача
- •Строение липопротеина
- •Хиломикроны и лпонп переносят триацилглицеролы
- •Характеристика хиломикронов Общая характеристика
- •Функция
- •Метаболизм
- •Обмен таг и фл - это обмен жирных кислот
- •Состояние покоя и отдыха в абсорбтивный период
- •Возможные источники и пути использования жирной кислоты в клетке Голодание, мышечная работа, покой в постабсорбтивный период
- •Триацилглицеролы нужны при нагрузке
- •Общая схема мобилизации таг и использования жирных кислот Активность таг-липазы зависит от гормонов
- •Гидролиз триацилглицеролов липазами жировой клетки
- •Активация триацилглицерол-липазы
- •Последовательность реакций β-окисления жирных кислот Расчет энергетического баланса β-окисления
- •Пример. Окисление пальмитиновой кислоты
- •Окисление нечетных и ненасыщенных жирных кислот Окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов
- •Последние реакции окисления жирных кислот с нечетным числом атомов углерода
- •Первые реакции окисления ненасыщенных жирных кислот и роль изомераз Расчет энергетического баланса β-окисления
- •Пример. Окисление линолевой кислоты
- •Кетоновые тела - это способ транспорта ацетильной группы
- •Строение кетоновых тел
- •Синтез кетоновых тел (кетогенез)
- •Реакции синтеза и утилизации кетоновых тел
- •Жиры синтезируются только при наличии энергии
- •Общая схема биосинтеза триацилглицеролов и холестерола из глюкозы
- •Синтез жирных кислот не похож на путь их окисления
- •Поступающий из митохондрий цитрат в цитозоле расщепляется атф-цитрат-лиазой до оксалоацетата и ацетил-sКоА.
- •Образование ацетил-sКоА из лимонной кислоты
- •Активные группы синтазы жирных кислот
- •Реакции синтеза жирных кислот Удлинение цепи жирных кислот
- •Синтез фл и таг тесно связаны
- •Синтез таг - это запасание энергии Синтез триацилглицеролов
- •Реакции синтеза фосфолипидов с использованием фосфатидной кислоты
- •Липотропные вещества
- •Способы регуляции реакций обмена триацилглицеролов Метаболическая регуляция
- •Нарушения обмена таг связаны с образом жизни Жировая инфильтрация (дистрофия, перерождение) печени
- •Принцип лечения
- •Первичное ожирение
- •Вторичное ожирение
- •Принцип лечения
- •Инсулиннезависимый сахарный диабет
- •Принцип лечения
- •Синтез холестерола должен быть согласован с его выведением
- •Биосинтез холестерола
- •Регуляция синтеза
- •Реакция лецитин:холестерол-ацилтрансферазы
- •Транспорт холестерола и его эфиров в организме Липопротеины низкой плотности Общая характеристика
- •Функция
- •Нарушения транспорта липидов - дислипопротеинемии
- •Виды дислипопротеинемий
- •Тип I. Гиперхиломикронемия
- •Тип II. Гипер-β-липопротеинемия
- •Лабораторные показатели:
- •Лабораторные показатели:
- •2 Стадия – стадия начальных изменений
- •Процесс развития атеросклероза (в динамике слева-направо)
- •3 Стадия – стадия поздних изменений
- •4 Стадия – стадия осложнений
- •Основы лечения
- •Медикаменты
Глюкозо-лактатный (выделен желтым) и глюкозо-аланиновый циклы
Глюкозо-аланиновый цикл
Целью глюкозо-аланинового цикла также является уборка пирувата, но, кроме этого решается еще одна немаловажная задача – уборка лишнего азота из мышцы.
При мышечной работе и в покое в миоците распадаются белки и образуемые аминокислоты трансаминируются с α-кетоглутаратом. Полученный глутамат взаимодействует с пируватом. Образующийся аланин является транспортной формой азота и пирувата из мышцы в печень. В гепатоците идет обратная реакция трансаминирования, аминогруппа передается на синтез мочевины, пируват используется для синтеза глюкозы.
Кроме мышечной работы, глюкозо-аланиновый цикл активируется во время голодания, когда мышечные белки распадаются и многие аминокислоты используются в качестве источника энергии, а их азот необходимо доставить в печень.
Синтез глюкозы энергетически дорог
Глюконеогенез – это синтез глюкозы из неуглеводных компонентов: лактата, пирувата, глицерола, кетокислот цикла Кребса и других кетокислот, из аминокислот. Все аминокислоты, кроме кетогенных лейцина и лизина, способны участвовать в синтезе глюкозы. Углеродные атомы некоторых из них – глюкогенных – полностью включаются в молекулу глюкозы, некоторых – смешанных – частично.
Кроме получения глюкозы, глюконеогенез обеспечивает и уборку "шлаков" – лактата, постоянно образуемого в эритроцитах или при мышечной работе, и глицерола, являющегося продуктом липолиза в жировой ткани.
Как известно, в гликолизе существуют три необратимые реакции: пируваткиназная (десятая), фосфофруктокиназная (третья) и гексокиназная (первая). В этих реакциях происходит высвобождение энергии для синтеза АТФ. Поэтому в обратном процессе возникают энергетические барьеры, которые клетка обходит с помощью дополнительных реакций.
Глюконеогенез включает все обратимые реакции гликолиза, и особые обходные пути, т.е. он не полностью повторяет реакции окисления глюкозы. Его реакции способны идти во всех тканях, кроме последней глюкозо-6-фосфатазной реакции, которая идет только в печени и почках. Поэтому, строго говоря, глюконеогенез идет только в этих двух органах.
Обход десятой реакции гликолиза
На этом этапе глюконеогенеза работают два ключевых фермента – в митохондриях пируваткарбоксилаза и в цитозоле фосфоенолпируват-карбоксикиназа.
В химическом плане обходной путь десятой реакции выглядит достаточно просто:
Упрощенный вариант обхода десятой реакции гликолиза
Однако дело в том, что пируваткарбоксилаза находится в митохондрии, а фосфоенолпируват-карбоксикиназа – в цитозоле. Дополняет проблему непроницаемость митохондриальной мембраны для оксалоацетата. Зато через мембрану может пройти малат, предшественник оксалоацетата по ЦТК.
Поэтому в реальности все выглядит более сложно:
1. В цитозоле пировиноградная кислота может появиться при окислении молочной кислоты и в реакции трансаминирования аланина. После этого пируват симпортом с ионами Н+, движущимися по протонному градиенту, проникает в митохондрии. В митохондриях пируваткарбоксилаза превращает пировиноградную кислоту в оксалоацетат.
Эта реакция идет в клетке постоянно, являясь анаплеротической (пополняюшей) реакцией ЦТК.
2. Далее оксалоацетат мог бы превратиться в фосфоенолпируват, но для этого сначала он должен попасть в цитозоль. Поэтому происходит реакция восстановления оксалоацетата в малат при участии малатдегидрогеназы.В результате малат накапливается, выходит в цитозоль и здесь превращается обратно в оксалоацетат.
Повернуть малатдегидрогеназную реакцию ЦТК вспять позволяет избыток НАДН в митохондриях. НАДН поступает из ?-‑окисления жирных кислот, активируемого в условиях недостаточности глюкозы в гепатоците.
3. В цитоплазме фосфоенолпируват-карбоксикиназа осуществляет превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват, для реакции требуется энергия ГТФ. От молекулы отщепляется тот же углерод, что и присоединяется.
Обход десятой реакции гликолиза
Обход третьей реакции гликолиза
Второе препятствие на пути синтеза глюкозы – фосфофруктокиназная реакция – преодолевается с помощью фермента фруктозо-1,6-дифосфатазы. Этот фермент есть в почках, печени, поперечно-полосатых мышцах. Таким образом, эти ткани способны синтезировать фруктозо-6-фосфат и глюкозо-6-фосфат.
Обход третьей реакции гликолиза
Обход первой реакции гликолиза
Последняя реакция катализируется глюкозо-6-фосфатазой. Она имеется только в печени и почках, следовательно, только эти ткани могут продуцировать свободную глюкозу.
Обход первой реакции гликолиза
Гликолиз и глюконеогенез дополняют друг друга
Так как синтез и окисление глюкозы являются крайне важными для существования клетки (гликолиз) и всего организма (глюконеогенез), то регуляция этих процессов отвечает запросам органов и тканей при различных условиях существования.
Поскольку гликолитическое окисление глюкозы является:
способом получения энергии и в аэробных и в анаэробных условиях, то оно непрерывно происходит во всех клетках и, конечно, должно и будет активировано при усилении работы клетки, например, сокращение миоцита, движение нейтрофилов;
источником глицерола и ацетил-SКоА, используемых для синтеза жиров в гепатоцитах и адипоцитах, то такое окисление активируется при избытке глюкозы в клетке.
Глюконеогенез, как образование глюкозы из неуглеводных компонентов, необходим:
при гипогликемии во время мышечной нагрузки – синтез из молочной кислоты, поступающей из мышц, из глицерола, образующегося при мобилизации жиров;
при гипогликемии при голодании – синтез из аминокислот, образующихся при катаболизме белков.
Таким образом, при голодании или физической нагрузке глюконеогенез, идущий в печени, обеспечивает глюкозой все остальные органы (эритроциты, нервная ткань, мышцы и др.), в которых активен гликолиз и другие процессы, производящие энергию. Наличие глюкозы в указанных клетках необходимо, чтобы поддержать концентрацию оксалоацетата и обеспечить сгорание ацетил-SКоА (получаемого также из жирных кислот или кетоновых тел) в цикле трикарбоновых кислот.
В целом можно выделить два способа регуляции гликолиза и глюконеогенеза: гормональная при участии гормонов и метаболическая, т.е. при помощи промежуточных или конечных продуктов обмена глюкозы.
Существуют три основных участка, на которых происходит регуляция этих процессов:
первая реакция гликолиза,
третья реакция гликолиза и обратимая ей,
десятая реакция гликолиза и обратимые ей.