WĘGLOWODANY

WĘGLOWODANY

CZĘŚĆ I

CZĘŚĆ I

GLU

GLU

K

K

O

O

ZA

ZA

diet

diet

a

a

(

(

skrobia

skrobia

,

,

inne

inne

mon

mon

ocukry,

ocukry,

dwucukry

dwucukry

)

)

gl

gl

ik

ik

ogenol

ogenol

iza,

iza,

glukoneogeneza

glukoneogeneza

gl

gl

ik

ik

ol

ol

iza

iza

cykl pentozowy

cykl pentozowy

szlak pentozofosforanowy

szlak pentozofosforanowy

synte

synte

za

za

gl

gl

ik

ik

ogen

ogen

u

u

TRAWIENIE

TRAWIENIE

WĘGLOWODANÓW

WĘGLOWODANÓW

skrobia,
sacharoza
laktoza

-amylaza ślinowa

dekstryny

JAMA USTNA

ŻOŁĄDEK

sacharoza
laktoza

TRZUSTKA

-amylaza trzustkowa

trój i oligosacharydy

maltoza
izomaltoza

maltaza
izomaltaza

glukoza

sacha-
roza

glukoza
fruktoza

laktoza

glukoza
galaktoza

JELITO CIENKIE

maltaza

(maltoza → 2 glukoza)

izomaltaza

(izomaltoza → 2 glukoza)

sacharaza

(sacharoza → glukoza + fruktoza)

laktaza

(laktoza → glukoza + galaktoza

DWUNASTNICA

β-glikozydaza

WCHŁANIANIE WĘGLOWODANÓW

WCHŁANIANIE WĘGLOWODANÓW



TRANSPORT

TRANSPORT

AKTYWNY

AKTYWNY

- glukoza

- glukoza

- galaktoza

- galaktoza



DYFUZJA PROSTA

DYFUZJA PROSTA

- fruktoza

- fruktoza

W JELICIE CIENKIM

W JELICIE CIENKIM

TYPY TRANSPORTERÓW GLUKOZOWYCH

TYPY TRANSPORTERÓW GLUKOZOWYCH

.

.



GLUT 1

GLUT 1

-

-

większość tkanek

większość tkanek

,

,

mózg

mózg

,

,

RBC

RBC



GLUT 3

GLUT 3

- neuron

- neuron

y

y

,

,

łożysko

łożysko



GLUT 2

GLUT 2

-

-

wątroba i

wątroba i





komórki trzustki

komórki trzustki

- transport

- transport

w okresie podwyższonego stężenia

w okresie podwyższonego stężenia

glukozy we krwi

glukozy we krwi

,

,

K

K

m

m

~ 15 – 20 mM

~ 15 – 20 mM



GLUT 4

GLUT 4

-

-

tkanka tłuszczowa

tkanka tłuszczowa

,

,

mięśnie szkieletowe i

mięśnie szkieletowe i

serce

serce

-

-

stymulowane przez insulinę

stymulowane przez insulinę

K

K

m

m

= 5 mM

= 5 mM



GLUT 5

GLUT 5

-

-

jelito

jelito



SGLUT1

SGLUT1

- transport

- transport

z jelita do krwi

z jelita do krwi

fru

fru

ktozy

ktozy

, glu

, glu

kozy

kozy

gala

gala

ktozy

ktozy

transport glu

transport glu

kozy

kozy

non-stop

non-stop

K

K

m

m

~ 1 mM

~ 1 mM

ROL

ROL

A WĘGLOWODANÓW

A WĘGLOWODANÓW



źródło energii (glikoliza)

źródło energii (glikoliza)



zapasowa forma energii (metabolizm

zapasowa forma energii (metabolizm

glikogenu)

glikogenu)



składniki strukturalne (składnik błony i

składniki strukturalne (składnik błony i

ścian komórkowych, glikoproteiny,

ścian komórkowych, glikoproteiny,

glukozaminy, heparyny, proteoglikany,

glukozaminy, heparyny, proteoglikany,

kwas hialuronowy)

kwas hialuronowy)



zaopatrują tkanki w intermediaty dróg

zaopatrują tkanki w intermediaty dróg

metabolicznych np.3-fosfoglicerol do

metabolicznych np.3-fosfoglicerol do

syntezy lipidów, cykl pentozowy)

syntezy lipidów, cykl pentozowy)

METABOLIZM WĘGLOWODANÓW

METABOLIZM WĘGLOWODANÓW

UZALEŻNIONY JEST OD

UZALEŻNIONY JEST OD

:

:

1.

1.

stanu

stanu

energet

energet

ycznego komórek

ycznego komórek

2.

2.

hormon

hormon

ów

ów

(

(

zależy od stężenia

zależy od stężenia

glukozy we krwi

glukozy we krwi

)

)

3.

3.

potrzeb innych tkanek

potrzeb innych tkanek

(

(

np.

np.

synteza

synteza

lipid

lipid

ów

ów

)

)

GLIKOLIZA

GLIKOLIZA

lokalizacja komórkowa:
cytoplazma

rola:
rozkład glukozy w celu
syntezy ATP

lokalizacja tkankowa:
wszystkie tkanki ale
mogą być różnice w
przebiegu

warunki:
tlenowe i beztlenowe

O

OH

OH

OH

OH

CH

2

-OH

ATP

ADP

O

OH

OH

OH

OH

CH

2

-O─

P

Enzym:
HEKSOKINAZA
(lub GLUKOKINAZA)
klasa II (transferazy)

reakcja fosforylacji

reakcja nieodwracalna

enzym regulatorowy

1

Heksokinaza

Heksokinaza



we wszystkich

we wszystkich

tkankach

tkankach



fosforyluje glukozę i

fosforyluje glukozę i

fruktozę

fruktozę



Km

Km

jest niskie

jest niskie



enzym allosteryczny

enzym allosteryczny

Glukokinaza

Glukokinaza



tylko w wątrobie

tylko w wątrobie



fosforyluje tylko

fosforyluje tylko

glukozę

glukozę



Km

Km

jest wysokie

jest wysokie



insulinozależny

insulinozależny

HEKSOKINAZA a GLUKOKINAZA

HEKSOKINAZA a GLUKOKINAZA

O

OH

OH

OH

OH

CH

2

-O─

P

Enzym:
FOSFOGLUKO-MUTAZA,
IZOMERAZA GLUKOZO-6
-FOSFORANOWA
klasa V (izomerazy

)

reakcja izomeryzacji
(aldoza w ketozę)

reakcja odwracalna

2

O

CH

2

OH

CH

2

-O-

P

OH

HO OH

Enzym:
FOSFOFRUKTOKINAZA I
klasa II (transferazy)

reakcja FOSFORYLACJI

reakcja nieodwracalna

enzym regulatorowy

3

O

CH

2

O-

P

CH

2

-O-

P

OH

HO OH

O

CH

2

OH

CH

2

-O-

P

OH

HO OH

ATP

ADP

enzym:
ALDOLAZA
klasa IV (liazy)

reakcja rozpadu

reakcja odwracalna

4

O

CH

2

O-

P

CH

2

-O-

P

OH

HO OH

CH

2

OH

|
C = O
|
CH

2

O –

P

HC =O
|
HC – OH
|
H

2

C – O –

P

enzym:
IZOMERAZA
TRIOZOFOSFORANOWA
klasa V (izomerazy)

reakcja izomeryzacji
(ketoza w aldozę)

reakcja odwracalna

4a

CH

2

OH

|
C = O
|
CH

2

O –

P

HC =O
|
HC – OH
|
H

2

C – O –

P

enzym:
DEHYDROGENAZA
ALDEHYDU
3-P-GLICERYNOWEGO
klasa I (dehydrogenazy)

reakcja utlenienia i
fosforylacji

reakcja odwracalna

5

HC =O
|
HC – OH
|
H

2

C – O – P

2


O
//
C – O

~

P

|
HC – OH
|
H

2

C – O – P

2


NAD

+

+

P

i

NADH + H

+

2


enzym:
KINAZA
3-P-GLICERYNIANOWA
klasa II (transferazy)

reakcja fosforylacji
substratowej

reakcja odwracalna

6

2


2


ADP

ATP

2


O
//
C – O

~

P

|
HC – OH
|
H

2

C – O – P

O
//
C – OH
|
HC – OH
|
H

2

C – O – P

enzym:
MUTAZA
3-P-GLICERYNIANOWA
klasa V (izomerazy)

reakcja przeniesienia
grupy w obrębie tej
samej cząsteczki

reakcja odwracalna

7

2


2


2


O
//
C – OH
|
HC – O –

P

|
H

2

C – OH

O
//
C – OH
|
HC – OH
|
H

2

C – O –

P

enzym:
ENOLAZA,
HYDRATAZA
FOSFOENOLO-
PIROGRONIANOWA
klasa IV (liazy)

reakcja dehydratacji

reakcja odwracalna

8

2


2


2


O
//
C – OH
|
C – O

~

P

||
HC – H

O
//
C – OH
|
HC – O –

P

|
H

2

C – OH

H

2

O

enzym:
KINAZA
PIROGRONIANOWA
klasa II (transferazy)

reakcja fosforylacji
substratowej

reakcja nieodwracalna

enzym regulatorowy

9

2


2


2


O
//
C – OH
|
C = O

|
CH

3

O
//
C – OH
|
C – O

~

P

||
HC – H

ADP

ATP

GLIKOLIZA

GLIKOLIZA

TLENOWA

TLENOWA

NADH +H

+

musi być

przekształcony w formę

utlenioną.

H

+

są

przenoszone przez błonę

mitochondrialną

na

łańcuch oddechowy

pirogronian

acetyloCoA

cykl Krebsa

NAD

+

, HSCoA

NADH+H

+

,CO

2

ŁO

12 ATP + 3 ATP

SZCZAWIOOCTAN

glutaminian

-ketoglutaran

glutaminian

ASPARAGINIAN

ASPARAGINIAN

SZCZAWIOOCTAN

JABŁCZAN

JABŁCZAN

-ketoglutaran

wewnętrz
na
błona
mitochon-
drialna

przenośnik

jabłczan –

ketoglutaran

CYTOZOL

CYTOZOL

MITOCHONDRIUM

MITOCHONDRIUM

NAD

+

NADH
+ H

+

przenośnik

glutaminian –

asparaginian

dehydrogenaza
jabłczanowa
cytozolowa

dehydrogenaza
jabłczanowa
mitichondrialna

aminotransferaza
asparaginianowa

aminotransferaza
asparaginianowa

PRZENOSZENIE H+

PRZENOSZENIE H+

PRZEZ BŁONĘ

PRZEZ BŁONĘ

MITOCHONDRIALNĄ

MITOCHONDRIALNĄ

czółenko jabłczanowo-

czółenko jabłczanowo-

asparaginianowe

asparaginianowe

wewnętrzna błona
mitochondrialna

CYTOZOL

CYTOZOL

PRZENOSZENIE H+

PRZENOSZENIE H+

PRZEZ BŁONĘ

PRZEZ BŁONĘ

MITOCHONDRIALNĄ

MITOCHONDRIALNĄ

czółenko glicerolo-3-

czółenko glicerolo-3-

fosforanowe

fosforanowe

FOSFO-
DIHYDROKSY-
ACETON

GLICEROLO-3-
FOSFORAN

GLICEROLO-3-
FOSFORAN

FOSFO-
DIHYDROKSY-
ACETON

FAD

FADH

2

ŁO

dehydrogenaza
glicerolo-3-P
cytozolowa

dehydrogenaza
glicerolo-3-P

BILANS

BILANS

ENERGETYCZNY

ENERGETYCZNY

GLIKOLIZY TLENOWEJ

GLIKOLIZY TLENOWEJ

- 2 ATP

na fosforylacje

+ 6 (lub 4) ATP

(F.O.)

z utlenienia NADH + H

+

przy

udziale ŁO (2  3 (2))

+ 2 ATP

(F.S.)

z procesu fosforylacji

substratowej

+ 2 ATP

(F.S.)

z procesu fosforylacji

substratowej

+ 30 ATP (2  (12 +

3))

rozłożenie 2 cz. pirogronianu

RAZEM:
36 (lub 34)
ATP

GLIKOLIZA

GLIKOLIZA

BEZTLENOWA

BEZTLENOWA

NADH+H

+

nie może być utleniony

przy

udziale

łańcucha

oddechowego.

Do

utlenienia

NADH

służy

reakcja

przekształcająca pirogronian w
mleczan. Pirogronian w warunkach
beztlenowych nie jest utleniany do
acetyloCoA.

COO

-

|
C = O
|
CH

3

COO

-

|
HC – OH
|
CH

3

ENZYM:
dehydrogenaza
mleczanowa

Pracujący mięsień,

erytrocyty

BILANS ENERGETYCZNY

BILANS ENERGETYCZNY

GLIKOLIZY

GLIKOLIZY

BEZTLENOWEJ

BEZTLENOWEJ

- 2 ATP

na fosforylacje

NADH+H

+

utleniany jest do

NAD w reakcji katalizowanej

przez dehydrogenazę

mleczanową

+ 2 ATP

(F.S.)

z procesu fosforylacji

substratowej

+ 2 ATP

(F.S.)

z procesu fosforylacji

substratowej

pirogronian

przekształcany jest w

mleczan

RAZEM:
4 ATP

(F.S.)

GLIKOLIZA

GLIKOLIZA

W ERYTROCYTACH

W ERYTROCYTACH

Warunki beztlenowe.

mleczan

O
//
C – OH
|
HC – O – P
|
H

2

C – O – P

2,3 DPG

mutaza
difosfoglicerynianowa

H

2

O

P

i

fosfataza
2,3bisfosfo
glicerynianowa

mleczan

2,3 DPG

BILANS

BILANS

ENERGETYCZNY

ENERGETYCZNY

GLIKOLIZY W

GLIKOLIZY W

ERYTROCYTACH

ERYTROCYTACH

- 2 ATP

+ 2 ATP

Enzymy

katalizujące

Enzymy

katalizujące

nieodwracalne reakcje są

nieodwracalne reakcje są

potencjalnymi

enzymami

potencjalnymi

enzymami

biorącymi udział w kontroli

biorącymi udział w kontroli

metabolizmu.

metabolizmu.

W glikolizie są to:

W glikolizie są to:



heksokinaza

heksokinaza



fosfofruktokinaza I

fosfofruktokinaza I



kinaza pirogronianowa

kinaza pirogronianowa

Najważniejszym

miejscem

regulacji

Najważniejszym

miejscem

regulacji

glikolizy jest reakcja katalizowana przez

glikolizy jest reakcja katalizowana przez

fosfofruktokinazę I

fosfofruktokinazę I

Fosfofruktokinaza I jest allosterycznie hamowana

Fosfofruktokinaza I jest allosterycznie hamowana

przez

przez

─

ATP

ATP

─

cytrynian

cytrynian

─

H

H

+

+

oraz

oraz

alloster

alloster

ycznie aktywowana przez

ycznie aktywowana przez

─

AMP

AMP

─

fruktozo – 2,6 – bisfosforan

fruktozo – 2,6 – bisfosforan (tylko w wątrobie)

(tylko w wątrobie)

fru

fru

ktozo

ktozo

– 6 –

– 6 –

fosforan

fosforan

fru

fru

ktozo

ktozo

– 1,6 –

– 1,6 –

bis

bis

fosforan

fosforan

ATP ADP

ATP ADP

Obniżenie ilości

Obniżenie ilości

H

H

+

+

(

(





pH)

pH)

powoduje inhibicję

powoduje inhibicję

fosfofruktokinazy I ponieważ zapobiega to

fosfofruktokinazy I ponieważ zapobiega to

nadmiernemu

gromadzeniu

kwasu

nadmiernemu

gromadzeniu

kwasu

mlekowego w wyniku glikolizy beztlenowej.

mlekowego w wyniku glikolizy beztlenowej.

Zahamowanie aktywności fosfofruktokinazy I

Zahamowanie aktywności fosfofruktokinazy I

przez

przez

c

c

ytrynian

ytrynian

związane jest z dostarczaniem

związane jest z dostarczaniem

acetyl

acetyl

o

o

CoA

CoA

do cytozolu

do cytozolu

–

–

substratu do syntezy

substratu do syntezy

kwasów

tłuszczowych

kwasów

tłuszczowych

.

.

Wysoki

poziom

Wysoki

poziom

cytrynianu w cytoplazmie jest sygnałem dla

cytrynianu w cytoplazmie jest sygnałem dla

glikolizy że prekursory syntezy kwasów

glikolizy że prekursory syntezy kwasów

tłuszczowych są obecne w dostatecznej ilości i

tłuszczowych są obecne w dostatecznej ilości i

nie ma potrzeby dostarczać ich więcej

nie ma potrzeby dostarczać ich więcej

.

.

REGULACJA GLIKOLIZY

REGULACJA GLIKOLIZY

–

–

FOSFOFRUKTOKINAZA I

FOSFOFRUKTOKINAZA I

W wątrobie

W wątrobie

fosfofruktokinaza I jest aktywowana

fosfofruktokinaza I jest aktywowana

przez

przez

fru

fru

ktozo

ktozo

– 2,6 – bis

– 2,6 – bis

fosforan

fosforan

.

.

Związek ten

Związek ten

wzmaga aktywność fosfofruktokinazy I

wzmaga aktywność fosfofruktokinazy I

poprzez

poprzez

wzrost powinowactwa fosfofruktokinazy I do

wzrost powinowactwa fosfofruktokinazy I do

fru

fru

ktozo

ktozo

– 6 –

– 6 –

fosforanu i obniżenie

fosforanu i obniżenie

inhibitorowego efektu

inhibitorowego efektu

ATP

ATP

na aktywność tego

na aktywność tego

enzymu

enzymu

.

.

fru

fru

ktozo

ktozo

– 6 –

– 6 –

fosforan

fosforan

fru

fru

ktozo

ktozo

– 2,6 – bis

– 2,6 – bis

fosforan

fosforan

ATP

ATP

ADP

ADP

FOSFOFRUKTOKINAZA

FOSFOFRUKTOKINAZA

II

II

P

P

i

i

H

H

2

2

O

O

Fosfofruktokinaza

Fosfofruktokinaza

II

II

jest bifunkcyjnym

jest bifunkcyjnym

enzymem zawierającym dwie domeny o

enzymem zawierającym dwie domeny o

aktywności enzymatycznej

aktywności enzymatycznej

:

:

─

aktywność

aktywność fosfofruktokinazy II

fosfofruktokinazy II

oraz

oraz

─

aktywność

aktywność fru

fru

ktozo

ktozo

– 2,6 – bis

– 2,6 – bis

fosfatazy

fosfatazy

a także trzecią

a także trzecią

─

regulator

regulator

ową

ową

domenę

domenę

REGULACJA GLIKOLIZY

REGULACJA GLIKOLIZY

-

-

FOSFOFRUKTOKINAZA

FOSFOFRUKTOKINAZA

Fosfofruktokinaza II jest regulowana

Fosfofruktokinaza II jest regulowana

:

:



all

all

osterycznie

osterycznie

przez

przez

fru

fru

ktozo

ktozo

– 6 –

– 6 –

fosforan, który

fosforan, który

aktywuje enzym

aktywuje enzym

(feed forward stimulation)

(feed forward stimulation)



przez kowalencyjną modyfikację

przez kowalencyjną modyfikację

(fosforylację)

(fosforylację)

fosforylacja enzymu powoduje wzrost

fosforylacja enzymu powoduje wzrost

aktywności fosfatazy i zahamowanie

aktywności fosfatazy i zahamowanie

aktywności kinazowej enzymu

aktywności kinazowej enzymu

.

.

REGULACJA GLIKOLIZY –

REGULACJA GLIKOLIZY –

Fosfofruktokinaza II

Fosfofruktokinaza II

kinaza

kinaza

kinaza

kinaza

fosfataza

fosfataza

fosfataza

fosfataza

P

P

czerwone

czerwone

-

-

aktywne

aktywne

H

H

2

2

O

O

P

P

i

i

ADP

ADP

AT

AT

P

P

fosfataza białkowa

fosfataza białkowa

kinaza białkowa

kinaza białkowa

A

A

uwolnienie insuliny

uwolnienie insuliny

(

(





glukozy we krwi

glukozy we krwi

)

)

uwolnienie glukagonu

uwolnienie glukagonu

(

(





glukozy we krwi)

glukozy we krwi)

allosterycznie

allosterycznie

aktywowana

aktywowana

przez

przez

fru

fru

ktozo

ktozo

-6-

-6-

P

P

fru

fru

ktozo

ktozo

-6-P

-6-P

fruktozo

fruktozo

-2,6-bisP

-2,6-bisP

REGULACJA FOSFOFRUKTOKINAZY II

REGULACJA FOSFOFRUKTOKINAZY II

aktywacja

aktywacja

fosfofruktokinazy I

fosfofruktokinazy I

REGULACJA GLIKOLIZY – HEKSOKINAZA

REGULACJA GLIKOLIZY – HEKSOKINAZA

Reakcja katalizowana przez heksokinazę nie jest

Reakcja katalizowana przez heksokinazę nie jest

właściwa tylko dla glikolizy

właściwa tylko dla glikolizy

,

,

jest to wspólny etap

jest to wspólny etap

dla wszystkich dróg w których glukoza jest

dla wszystkich dróg w których glukoza jest

substratem

substratem

(gl

(gl

ikoliza

ikoliza

,

,

cykl pentozowy

cykl pentozowy

,

,

synteza

synteza

glikogenu

glikogenu

)

)

i dlatego heksokinaza nie jest

i dlatego heksokinaza nie jest

głównym enzymem regulatorowym

głównym enzymem regulatorowym

.

.

Jednak duża ilość glukozo – 6 – P powstającego

Jednak duża ilość glukozo – 6 – P powstającego

w wyniku rozpadu glikogenu sprawia, że reakcja

w wyniku rozpadu glikogenu sprawia, że reakcja

katalizowana przez heksokinazę jest zbędna.

katalizowana przez heksokinazę jest zbędna.

Otrzymany

cukier

jest

już

w

formie

Otrzymany

cukier

jest

już

w

formie

ufosforylowanej i hamuje heksokinazę.

ufosforylowanej i hamuje heksokinazę.

-

kontroluje wypływ metabolitów glikolizy

kontroluje wypływ metabolitów glikolizy

Istnieją dwa typy kinazy pirogronianowej

Istnieją dwa typy kinazy pirogronianowej



L – typ

L – typ

-

-

przeważa w wątrobie

przeważa w wątrobie



M – typ

M – typ

-

-

przeważa w mięśniach i mózgu

przeważa w mięśniach i mózgu

Oba typy są regulowane przez allosteryczne

Oba typy są regulowane przez allosteryczne

efektory

efektory

:

:

─

fru

fru

ktozo

ktozo

– 1,6 – bis

– 1,6 – bis

fosforan

fosforan

-

- aktywuje

aktywuje

enzymy

enzymy

─

ATP,

ATP,

alanina

alanina

-

- obniża aktywność enzymów

obniża aktywność enzymów

REGULACJA GLIKOLIZY – KINAZA

REGULACJA GLIKOLIZY – KINAZA

PIROGRONIANOWA

PIROGRONIANOWA

Tylko

Tylko Form

Form

a L

a L

kinazy pirogronianowej jest

kinazy pirogronianowej jest

regulowana jest na drodze fosforylacji (w wątrobie)

regulowana jest na drodze fosforylacji (w wątrobie)

.

.

Ufosforylowana forma jest nieaktywna

Ufosforylowana forma jest nieaktywna

.

.

GLUKONEOGENEZA

GLUKONEOGENEZA

lokalizacja tkankowa:

lokalizacja tkankowa:

wątroba, nerki

wątroba, nerki

rola:

rola:

synteza glukozy z

synteza glukozy z

prekursorów

prekursorów

niewęglowodanowych

niewęglowodanowych

lokalizacja komórkowa:

lokalizacja komórkowa:

cytoplazma i

cytoplazma i

mitochondria

mitochondria

GLUKONEOGENEZA

GLUKONEOGENEZA

Podczas krótkiego okresu głodu

Podczas krótkiego okresu głodu

(

(

np.

np.

noc, pomiędzy

noc, pomiędzy

posiłkami

posiłkami

)

)

-

90 %

90 %

w wątrobie

w wątrobie

-

10 %

10 %

w nerkach

w nerkach

Podczas przedłużonego okresu głodu

Podczas przedłużonego okresu głodu

-

40 %

40 %

w nerkach

w nerkach

Glukoza może być syntetyzowana z:

Glukoza może być syntetyzowana z:



mleczanu

mleczanu

(

(

powstającego w mięśniach pracujących i

powstającego w mięśniach pracujących i

transportowanych do wątroby w tzw. cyklu Cori)

transportowanych do wątroby w tzw. cyklu Cori)



gl

gl

icerolu

icerolu

(

(

tworzonego podczas hydrolizy

tworzonego podczas hydrolizy

triacylogliceroli w tkance tłuszczowej i

triacylogliceroli w tkance tłuszczowej i

transportowanego do wątroby przez krew

transportowanego do wątroby przez krew

)

)



keto

keto

kwasów

kwasów

(

(

otrzymywanych podczas deaminacji

otrzymywanych podczas deaminacji

glukogennych aminokwasów

glukogennych aminokwasów

,

,

np. alanina,

np. alanina,

asparaginian

asparaginian

)

)

Trzy nieodwracalne

Trzy nieodwracalne

reakcje glikolizy

reakcje glikolizy

muszą być zastąpione

muszą być zastąpione

przez inne reakcje

przez inne reakcje

katalizowane przez

katalizowane przez

cztery enzymy

cztery enzymy

:

:



karboksylaza

karboksylaza

pirogronianowa z biotyną

pirogronianowa z biotyną

jako koenzymem

jako koenzymem



karboksykinaza

karboksykinaza

fosfoenolopirogronianowa

fosfoenolopirogronianowa



fosfataza fruktozo

fosfataza fruktozo

– 1,6 –

– 1,6 –

bis

bis

fosforanowa

fosforanowa



fosfataza glukozo

fosfataza glukozo

– 6 –

– 6 –

P

P

REAKCJE WŁAŚCIWE DLA

REAKCJE WŁAŚCIWE DLA

GLUKONEOGENEZY

GLUKONEOGENEZY

1

COO

-

|
C = O

|
CH

3

COO

-

|
C = O

|
CH

2

|
COO

-

ATP

ADP + P

i

CO

2

enzym:
karboksylaza pirogronianowa
klasa VI (ligazy)

koenzym: biotyna (wit.H)
reakcja mitochondrialna

REAKCJE WŁAŚCIWE DLA

REAKCJE WŁAŚCIWE DLA

GLUKONEOGENEZY

GLUKONEOGENEZY

2

COO

-

|
C – O ~
P

||
CH

2

COO

-

|
C = O

|
CH

2

|
COO

-

GTP

GDP

CO

2

enzym:
karboksykinaza fosfoenolopirogronianowa
klasa IV (liazy)

reakcja odwracalna

REAKCJE

REAKCJE

WŁAŚCIWE

WŁAŚCIWE

DLA

DLA

GLUKONEO-

GLUKONEO-

GENEZY

GENEZY

3

enzym:
FOSFATAZA
FRUKTOZO – 1,6 –
bisFOSFORANOWA
klasa III (hydrolazy)

reakcja
nieodwracalna

O

CH

2

O-

P

CH

2

-O-

P

OH

HO OH

O

CH

2

OH

CH

2

-O-

P

OH

HO OH

H

2

O

P

i

REAKCJE

REAKCJE

WŁAŚCIWE

WŁAŚCIWE

DLA

DLA

GLUKONEO-

GLUKONEO-

GENEZY

GENEZY

4

enzym:
FOSFATAZA
GLUKOZO – 6 –
FOSFORANOWA
klasa III (hydrolazy)

reakcja
nieodwracalna

H

2

O

P

i

O

OH

OH

OH

OH

CH

2

-OH

O

OH

OH

OH

OH

CH

2

-O─

P

GLUKONEOGENEZA Z

GLUKONEOGENEZA Z

GLICEROLU

GLICEROLU

CH

2

OH

|
C = O
|
CH

2

O –

P

HC =O
|
HC – OH
|
H

2

C – O –

P

2 

CH

2

OH

|
HC ─OH
|
CH

2

O –

P

CH

2

OH

|
HC ─OH
|
CH

2

OH

2 

2 

ADP ATP

enzym:
KINAZA
GLICEROLOWA

TYLKO W WATROBIE

NADH + H

+

NAD

+

enzym:
DEHYDROGENAZA
3-P- GLICEROLOWA

ZAPOTRZEBOWANIE

ZAPOTRZEBOWANIE

ENERGETYCZNE

ENERGETYCZNE

GLUKONEOGENEZY

GLUKONEOGENEZY



Kinaza 3-fosfoglicerynianowa

Kinaza 3-fosfoglicerynianowa

1 ATP

1 ATP





2 = 2 ATP

2 = 2 ATP



Karboksykinaza fosfoenolo-

Karboksykinaza fosfoenolo-

pirogronianowa

pirogronianowa

1 GTP

1 GTP





2 = 2 ATP

2 = 2 ATP



Karboksylaza pirogronianowa

Karboksylaza pirogronianowa

1 ATP

1 ATP





2 = 2 ATP

2 = 2 ATP

SUMA = 6 ATP

SUMA = 6 ATP

REGULACJA GLUKONEOGENEZY –

REGULACJA GLUKONEOGENEZY –

FRUKTOZO – 1,6 – bisFOSFATAZA

FRUKTOZO – 1,6 – bisFOSFATAZA

.

.

Reakcja katalizowana przez

Reakcja katalizowana przez fru

fru

ktozo

ktozo

– 1,6 –

– 1,6 –

bis

bis

fosfatazę

fosfatazę

jest najważniejszym miejscem

jest najważniejszym miejscem

regulatorowym glukoneogenezy

regulatorowym glukoneogenezy

.

.

Enzym ten jest allosterycznie kontrolowany przez

Enzym ten jest allosterycznie kontrolowany przez

:

:

─

poziom energetyczny komórki

poziom energetyczny komórki

-

-

AMP jest inhibitorem

AMP jest inhibitorem

(

(

komórki ubogie w energię)

komórki ubogie w energię)

-

-

ATP jest aktywatorem

ATP jest aktywatorem

─

fru

fru

ktozo

ktozo

– 2,6 – bis

– 2,6 – bis

fosforan

fosforan

-

-

jest inhibitorem fosfatazy

jest inhibitorem fosfatazy

fru

fru

ktozo

ktozo

– 1,6 –

– 1,6 –

bis

bis

fosforanowej

fosforanowej

(

(

przeciwnie do fosfofruktokinazy I z glikolizy

przeciwnie do fosfofruktokinazy I z glikolizy

)

)

-

-

synteza tego związku zależy od hormonów

synteza tego związku zależy od hormonów

(glukagonu i insuliny)

(glukagonu i insuliny)

REGULACJA GLUKONEOGENEZY –

REGULACJA GLUKONEOGENEZY –

KARBOKSYLAZA PIROGRONIANOWA

KARBOKSYLAZA PIROGRONIANOWA

Karboksylaza pirogronianowa

Karboksylaza pirogronianowa

(

(

w mitochondriach) jest

w mitochondriach) jest

allosterycznie aktywowana przez

allosterycznie aktywowana przez

acetyl

acetyl

o

o

CoA.

CoA.

Wysokie stężenie

Wysokie stężenie

acetyl

acetyl

o

o

CoA

CoA

oznacza, że wymagane

oznacza, że wymagane

są większe ilości szczawiooctanu

są większe ilości szczawiooctanu

.

.



kiedy stężenie

kiedy stężenie

ATP

ATP

jest wysokie

jest wysokie

,

,

szczawioctan jest

szczawioctan jest

zużywany do syntezy glukozy

zużywany do syntezy glukozy



gdy stężenie

gdy stężenie

ATP

ATP

jest niskie

jest niskie

,

,

szczawioctan jest

szczawioctan jest

zużywany

zużywany

w cyklu Krebsa

w cyklu Krebsa

(

(

reakcja anaplerotyczna)

reakcja anaplerotyczna)

(Niskie stężenie

(Niskie stężenie

acetyl

acetyl

o

o

CoA

CoA

aktywuje dehydrogenazę

aktywuje dehydrogenazę

pirogronianową.)

pirogronianową.)

GLUKONEOGENEZA JEST AKTYWOWANA

GLUKONEOGENEZA JEST AKTYWOWANA

PRZEZ

PRZEZ

:

:

GLUKAGON

GLUKAGON



obniża stężenie

obniża stężenie

fru

fru

ktozo

ktozo

-

-

2,6-b

2,6-b

isfosforanu i

isfosforanu i

prowadzi do aktywacji

prowadzi do aktywacji

f

f

osfatazy fruktozo

osfatazy fruktozo

-1,6-

-1,6-

bis

bis

fosforanowej

fosforanowej

(

(

jednocześnie hamując

jednocześnie hamując

fosfofruktokinazę I)

fosfofruktokinazę I)



hamuje kinazę

hamuje kinazę

pirogronianowa z

pirogronianowa z

glikolizy

glikolizy

(

(

chroni

chroni

PEP

PEP

dla

dla

glukoneogenezy)

glukoneogenezy)



indukuje syntezę

indukuje syntezę

karboksykinazy

karboksykinazy

fosfoenolopirogronianow

fosfoenolopirogronianow

ej

ej

DOSTĘPNOŚĆ

DOSTĘPNOŚĆ

SUBSTRATU

SUBSTRATU



allosteryczna aktywacja

allosteryczna aktywacja

karboksylazy

karboksylazy

pirogronianowej przez

pirogronianowej przez

acetyl

acetyl

o

o

CoA

CoA

(

(

pojawiający się

pojawiający się

podczas głodzenia w

podczas głodzenia w

wyniku wzmożonej

wyniku wzmożonej

lipolizy)

lipolizy)



zahamowanie przez

zahamowanie przez

AMP

AMP

i aktywacja

i aktywacja

ATP

ATP

fosfatazy

fosfatazy

fru

fru

ktozo

ktozo

-1,6-

-1,6-

bis

bis

fosforanowej

fosforanowej

GLIKOLIZA

GLIKOLIZA

a

a

GLU

GLU

KONEOGENEZA

KONEOGENEZA

fosfofrukto

fosfofrukto

-

-

ki

ki

naza

naza

I

I

fru

fru

ktozo

ktozo

-1,6-bis-

-1,6-bis-

fosfataza

fosfataza

cytrynian

cytrynian

f-2,6-bisP

f-2,6-bisP

AMP

AMP

ATP

ATP

H

H

+

+

(

(

─)

─)

(

(

─)

─)

(

(

─)

─)

(

(

─)

─)

(

(

─)

─)

(

(

─)

─)

(

(

─)

─)

(

(

─)

─)

kinaza

kinaza

pirogronianowa

pirogronianowa

F-1,6-bisP

F-1,6-bisP

ATP

ATP

ADP

ADP

alanin

alanin

a

a

acety

acety

lo

lo

CoA

CoA

karboksylaza

karboksylaza

pirogronianowa

pirogronianowa

karboksykinaza

karboksykinaza

fosfoenolo-

fosfoenolo-

pirogronianowa

pirogronianowa

(

(

+

+

)

)

(

(

─)

─)

(

(

+

+

)

)

(

(

+

+

)

)

(

(

+

+

)

)

fruktozo

fruktozo

– 6 –

– 6 –

fosforan

fosforan

pirogronian

pirogronian

fosfoenolopirogronian

fosfoenolopirogronian

fru

fru

ktozo

ktozo

–1,6 – bis

–1,6 – bis

fosforan

fosforan

glukagon

glukagon





insulina

insulina





Beztlenowa glikoliza w erytrocytach lub w mięśniach

Beztlenowa glikoliza w erytrocytach lub w mięśniach

pracujących prowadzi do produkcji mleczanu

pracujących prowadzi do produkcji mleczanu

.

.

Mleczan może być użyty tylko do syntezy glukozy w

Mleczan może być użyty tylko do syntezy glukozy w

wątrobie

wątrobie

(

(

lub w nerce

lub w nerce

).

).

Przemieszczanie się

Przemieszczanie się

mleczanu w organizmie nazywane jest

mleczanu w organizmie nazywane jest cyklem

cyklem

Cori

Cori

.

.

WĄTROBA

KREW

MIĘŚNIE

glukoza

glukoza

pirogronian

pirogronian

mleczan

mleczan

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY



lokalizacja tkankowa

lokalizacja tkankowa

wszystkie tkanki,

wszystkie tkanki,

szczególnie

szczególnie

intensywnie:wątroba, tkanka

intensywnie:wątroba, tkanka

tłuszczowa, nadnercza,

tłuszczowa, nadnercza,

gonady, erytrocyty

gonady, erytrocyty



lokalizacja komórkowa

lokalizacja komórkowa

cytoplazma

cytoplazma



rola:

rola:

dostarcza NADPH+H

dostarcza NADPH+H

+

+

oraz rybozo – 5 – fosforanu

oraz rybozo – 5 – fosforanu

synteza

synteza

DNA, RNA

DNA, RNA

rybulozo- 5-P

rybulozo- 5-P

rybulozo- 5-P

rybulozo- 5-P

ksylulozo-5-P

ksylulozo-5-P

rybozo – 5 – P

rybozo – 5 – P

izomeraza

izomeraza

epimeraza

epimeraza

trans-

trans-

ketolaza

ketolaza

(z wit. B

(z wit. B

1

1

)

)

aldehyd 3-P-glicerynowy

aldehyd 3-P-glicerynowy

sedoheptulozo-7-P

sedoheptulozo-7-P

trans-

trans-

ketolaza

ketolaza

(z wit. B

(z wit. B

1

1

)

)

trans-

trans-

aldolaza

aldolaza

erytrozo-4-P

erytrozo-4-P

fruktozo-6-P

fruktozo-6-P

fruktozo-6-P

fruktozo-6-P

ksylulozo-5-P

ksylulozo-5-P

aldehyd 3-P-glicerynowy

aldehyd 3-P-glicerynowy

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

NADPH + H

NADPH + H

+

+



synteza kwasów

synteza kwasów

tłuszczowych

tłuszczowych



synteza steroidów

synteza steroidów



metabolizm

metabolizm

ksenobiotyków

ksenobiotyków



redukcja glutationu

redukcja glutationu

Rybozo – 5 – fosforan

Rybozo – 5 – fosforan



synteza RNA i DNA

synteza RNA i DNA



synteza

synteza

nukleotydów

nukleotydów



synteza

synteza

koenzymów

koenzymów

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

CZĘŚĆ UTLENIAJĄCA

CZĘŚĆ UTLENIAJĄCA

O

OH

OH

OH

OH

CH

2

-O-P

O

OH

OH

OH

CH

2

-OH

= O

= O

1

1

NADP NADPH+H

NADP NADPH+H

+

+

enzym:

enzym:

dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowa

dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowa

klasa I (oksydoreduktazy)

klasa I (oksydoreduktazy)

enzym regulatorowy hamowany przez NADPH

enzym regulatorowy hamowany przez NADPH

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

CZĘŚĆ UTLENIAJĄCA

CZĘŚĆ UTLENIAJĄCA

O

OH

OH

OH

CH

2

-O-P

H

H

2

2

O H

O H

+

+

enzym:

enzym:

6-fosfoglukonolaktolaza

6-fosfoglukonolaktolaza

klasa III (hydrolazy)

klasa III (hydrolazy)

= O

= O

COO

COO

-

-

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

HO – CH

HO – CH

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

H

H

2

2

C – O – P

C – O – P

2

2

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

CZĘŚĆ UTLENIAJĄCA

CZĘŚĆ UTLENIAJĄCA

enzym:

enzym:

dehydrogenaza

dehydrogenaza

6-fosfoglukonianowa

6-fosfoglukonianowa

klasa I (dehydrogenaza)

klasa I (dehydrogenaza)

COO

COO

-

-

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

HO – CH

HO – CH

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

H

H

2

2

C – O – P

C – O – P

NADP NADPH+H

NADP NADPH+H

+

+

CO

CO

2

2

H

H

2

2

C – OH

C – OH

|

|

C = O

C = O

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

H

H

2

2

C – O – P

C – O – P

3

3

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

enzym:

enzym:

izomeraza

izomeraza

pentozo-5-P

pentozo-5-P

klasa V (izomerazy)

klasa V (izomerazy)

H

H

2

2

C – OH

C – OH

|

|

C = O

C = O

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

H

H

2

2

C – O – P

C – O – P

enzym:

enzym:

epimeraza

epimeraza

pentozo-5-P

pentozo-5-P

klasa V (izomerazy)

klasa V (izomerazy)

C H– O

C H– O

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

H

H

2

2

C – O – P

C – O – P

H

H

2

2

C – OH

C – OH

|

|

C = O

C = O

|

|

HO – C – H

HO – C – H

|

|

HC – OH

HC – OH

|

|

H

H

2

2

C – O – P

C – O – P

synteza

synteza

DNA, RNA

DNA, RNA

rybulozo- 5-P

rybulozo- 5-P

rybulozo- 5-P

rybulozo- 5-P

ksylulozo-5-P

ksylulozo-5-P

rybozo – 5 – P

rybozo – 5 – P

izomeraza

izomeraza

epimeraza

epimeraza

trans-

trans-

ketolaza

ketolaza

(z wit. B

(z wit. B

1

1

)

)

aldehyd 3-P-glicerynowy

aldehyd 3-P-glicerynowy

sedoheptulozo-7-P

sedoheptulozo-7-P

trans-

trans-

ketolaza

ketolaza

(z wit. B

(z wit. B

1

1

)

)

trans-

trans-

aldolaza

aldolaza

erytrozo-4-P

erytrozo-4-P

fruktozo-6-P

fruktozo-6-P

fruktozo-6-P

fruktozo-6-P

ksylulozo-5-P

ksylulozo-5-P

aldehyd 3-P-glicerynowy

aldehyd 3-P-glicerynowy

4

4

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA

CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA

C5 (ksylulozo-5-P) + C5 (rybozo-5-P)

C5 (ksylulozo-5-P) + C5 (rybozo-5-P)

↔ C3 (aldehyd + C7 (sedoheptulo-

↔ C3 (aldehyd + C7 (sedoheptulo-

3-P-glicerynowy) zo-7-P)

3-P-glicerynowy) zo-7-P)

ketoza aldoza aldoza ketoza

ketoza aldoza aldoza ketoza

C7 (sedoheptu- + C3 (aldehyd 3-P- )

C7 (sedoheptu- + C3 (aldehyd 3-P- )

↔ C4 (erytrozo- +

↔ C4 (erytrozo- + C6 (fruktozo-6-P)

C6 (fruktozo-6-P)

lozo-7-P) glicerynowy) 4-P)

lozo-7-P) glicerynowy) 4-P)

ketoza aldoza aldoza ketoza

ketoza aldoza aldoza ketoza

C5 (ksylulozo-5-P) + C4 (erytrozo-4-P)

C5 (ksylulozo-5-P) + C4 (erytrozo-4-P)

↔

↔ C3 (aldehyd + C6 (fruktozo-6-P)

C3 (aldehyd + C6 (fruktozo-6-P)

3-P-glicerynowy)

3-P-glicerynowy)

ketoza aldoza aldoza ketoza

ketoza aldoza aldoza ketoza

2C

2C

2C

2C

3C

3C

TRANSKETOLAZA (B

TRANSKETOLAZA (B

1

1

)

)

TRANSKETOLAZA (B

TRANSKETOLAZA (B

1

1

)

)

TRANSALDOLAZA

TRANSALDOLAZA

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA

CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA

C5 (ksylulozo-5-P) + C5 (rybozo-5-P)

C5 (ksylulozo-5-P) + C5 (rybozo-5-P)

↔ C3 (aldehyd + C7 (sedoheptulo-

↔ C3 (aldehyd + C7 (sedoheptulo-

3-P-glicerynowy) zo-7-P)

3-P-glicerynowy) zo-7-P)

ketoza aldoza aldoza ketoza

ketoza aldoza aldoza ketoza

2C

2C

3C

3C

TRANSKETOLAZA (B

TRANSKETOLAZA (B

1

1

)

)

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA

CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA

C7 (sedoheptu- + C3 (aldehyd 3-P- )

C7 (sedoheptu- + C3 (aldehyd 3-P- )

↔ C4 (erytrozo- +

↔ C4 (erytrozo- + C6 (fruktozo-6-P)

C6 (fruktozo-6-P)

lozo-7-P) glicerynowy) 4-P)

lozo-7-P) glicerynowy) 4-P)

ketoza aldoza aldoza ketoza

ketoza aldoza aldoza ketoza

3C

3C

TRANSALDOLAZA

TRANSALDOLAZA

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA

CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA

C5 (ksylulozo-5-P) + C4 (erytrozo-4-P)

C5 (ksylulozo-5-P) + C4 (erytrozo-4-P)

↔

↔ C3 (aldehyd + C6 (fruktozo-6-P)

C3 (aldehyd + C6 (fruktozo-6-P)

3-P-glicerynowy)

3-P-glicerynowy)

ketoza aldoza aldoza ketoza

ketoza aldoza aldoza ketoza

2C

2C

TRANSKETOLAZA (B

TRANSKETOLAZA (B

1

1

)

)

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

Wariant 1

Wariant 1

Zapotrzebowania komórki są jednakowe na NADPH i

Zapotrzebowania komórki są jednakowe na NADPH i

rybozo-5-fosforan

rybozo-5-fosforan

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

Wariant 2

Wariant 2

Potrzeba więcej NADPH niż rybozo-5-fosforanu. Mało ATP.

Potrzeba więcej NADPH niż rybozo-5-fosforanu. Mało ATP.

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

Wariant 3

Wariant 3

Potrzeba więcej NADPH niż rybozo-5-fosforanu. Dużo ATP.

Potrzeba więcej NADPH niż rybozo-5-fosforanu. Dużo ATP.

CYKL PENTOZOWY

CYKL PENTOZOWY

Potrzeba więcej rybozo-5-fosforanu niż NADPH.

Potrzeba więcej rybozo-5-fosforanu niż NADPH.

GLIKOGEN

GLIKOGEN

Gl

Gl

ikogen

ikogen

–

–

zapasowa forma glukozy

zapasowa forma glukozy

.

.

Rozkład

Rozkład

glikogenu powoduje szybki wzrost stężenia

glikogenu powoduje szybki wzrost stężenia

glukozy we krwi podczas braku glukozy z

glukozy we krwi podczas braku glukozy z

pożywienia

pożywienia

(

(

pomiędzy

posiłkami

pomiędzy

posiłkami

)

)

lub

lub

podczas intensywnej pracy mięśni

podczas intensywnej pracy mięśni

.

.

Gl

Gl

ikogen może być magazynowany

ikogen może być magazynowany

:

:

-

w wątrobie

w wątrobie

–

–

źródło energii dla całego

źródło energii dla całego

organizmu, glukoza jest uwalniana do krwi.

organizmu, glukoza jest uwalniana do krwi.

-

mięśniach szkieletowych

mięśniach szkieletowych

–

–

glukoza jest

glukoza jest

zużywana do syntezy ATP tylko w mięśniach

zużywana do syntezy ATP tylko w mięśniach

SYNTEZA GLIKOGENU – GLIKOGENEZA

SYNTEZA GLIKOGENU – GLIKOGENEZA

glukozo

glukozo

– 6 – P

– 6 – P

glukozo

glukozo

– 1 – P + UTP UDP –

– 1 – P + UTP UDP –

glukoza

glukoza

+ PP

+ PP

i

i

2P

2P

i

i

UDP –

UDP –

glukoza

glukoza

+

+

glikogen

glikogen

(n)

(n)

glikogen

glikogen

(n+1)

(n+1)

+ UDP

+ UDP

(

(

lub starter

lub starter

)

)

urydylotransferaza

urydylotransferaza

glukozo-1-fosforanowa

glukozo-1-fosforanowa

syntaza glikogenowa

syntaza glikogenowa

Enzym rozgałęziający tworzy wiązania

Enzym rozgałęziający tworzy wiązania





1,6

1,6

glikozydowe (amylo[

glikozydowe (amylo[





1

1

→4]→[1→6]

→4]→[1→6]

transglukozydaza)

transglukozydaza)

.

.

fosfogluko

fosfogluko

-

-

mutaza

mutaza

DEGRADACJA GLIKOGENU (GLIKOGENOLIZA)

DEGRADACJA GLIKOGENU (GLIKOGENOLIZA)

glikogen

glikogen

(n)

(n)

+ P

+ P

i

i

glu

glu

kozo

kozo

– 1 – P +

– 1 – P +

glikogen

glikogen

-1)

-1)

glukozo

glukozo

– 6 – P

– 6 – P

glukoza

glukoza

glikoliza

glikoliza

brak fosfatazy glukozo-6-P

brak fosfatazy glukozo-6-P

krew

krew

Rozgałęzienia są usuwane przy udziale

Rozgałęzienia są usuwane przy udziale

„

„

enzymów usuwających

enzymów usuwających

odgałęzienia

odgałęzienia

:

:

transferaza glukanowa i amylo

transferaza glukanowa i amylo





1,6glukozydaza

1,6glukozydaza

fosforylaza

fosforylaza

glikogenowa

glikogenowa

mutaza

mutaza

fosfoglukozowa

fosfoglukozowa

w mięśniach

w mięśniach

w wątrobie

w wątrobie

H

H

2

2

O

O

P

P

i

i

glukozo

glukozo

-6-

-6-

fosfataza

fosfataza

Oba procesy są regulowane

Oba procesy są regulowane

:

:



przez efektory allosteryczne

przez efektory allosteryczne



przez kowalencyjne modyfikacje

przez kowalencyjne modyfikacje

zależne od działania

zależne od działania

hormonów

hormonów

(

(

glukagonu i insuliny)

glukagonu i insuliny)

ALLOSTERYCZNA REGULACJA METABOLIZMU

ALLOSTERYCZNA REGULACJA METABOLIZMU

GLIKOGENU

GLIKOGENU

glikogen

glikogen

glukozo

glukozo

– 1 –

– 1 –

fosforan

fosforan

wątroba

wątroba

mięśnie

mięśnie

fosforylaza

fosforylaza

glikogenowa

glikogenowa

syntaza

syntaza

glikogenowa

glikogenowa

glukozo

glukozo

-6-P

-6-P

glukozo

glukozo

-6-P

-6-P

glukoza

glukoza

ATP

ATP

Ca

Ca

2+

2+

AMP

AMP

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

(

(

─)

─)

(

(

─)

─)

(

(

─)

─)

(

(

─)

─)

w stanie

w stanie

sytości

sytości

(

(

─)

─)

HORMONALNA REGULACJA METABOLIZMU

HORMONALNA REGULACJA METABOLIZMU

GLIKOGENU

GLIKOGENU

Fosforylaza glikogenowa

Fosforylaza glikogenowa

występuje w dwóch

występuje w dwóch

formach

formach

:

:



nieufosforylowana

nieufosforylowana

nie aktywna

nie aktywna

forma b

forma b



ufosforylowana

ufosforylowana

aktywna

aktywna

forma a

forma a

Syntaza glikogenowa

Syntaza glikogenowa

:

:



nieufosforylowna

nieufosforylowna

forma a

forma a

-

-

aktywna

aktywna



ufosforylowana

ufosforylowana

forma b

forma b

-

-

nie aktywna

nie aktywna

Regulacja syntezy glikogenu

Regulacja syntezy glikogenu

R

R

R

R

Glukagon (wątroba)

Glukagon (wątroba)

Adrenalina

Adrenalina

(

(

wątroba i mięśnie)

wątroba i mięśnie)

G

G

cyklaza

cyklaza

adenylanowa

adenylanowa

ATP cAMP

ATP cAMP

PKA PKA

PKA PKA

nie aktywna

nie aktywna

actywna

actywna

Syntaza

Syntaza

glikogenowa

glikogenowa

a

a

(

(

aktywna

aktywna

)

)

Syntaza

Syntaza

─ P

─ P

glikogenowa

glikogenowa

b

b

(

(

nieaktywna)

nieaktywna)

ATP ADP

ATP ADP

P

P

i

i

H

H

2

2

O

O

fosfataza białek

fosfataza białek

1

1

SYNTEZA

SYNTEZA

GLIKOGENU

GLIKOGENU

ZAHAMOWANA

ZAHAMOWANA

INSULIN

INSULIN

A

A

PP

PP

i

i

Regulacja rozpadu glikogenu

Regulacja rozpadu glikogenu

R

R

R

R

GLUKAGON

GLUKAGON

(

(

wątroba

wątroba

)

)

ADRENALINA

ADRENALINA

(

(

wątroba i mięsnie)

wątroba i mięsnie)

G

G

cyklaza

cyklaza

adenylanowa

adenylanowa

ATP cAMP

ATP cAMP

PKA PKA

PKA PKA

nie aktywna

nie aktywna

aktywna

aktywna

Kinaza b

Kinaza b

fosforylazay

fosforylazay

glikogenowej

glikogenowej

(

(

nie aktywna)

nie aktywna)

Kinaza a

Kinaza a

─ P

─ P

fosforylazy

fosforylazy

glikogenowej

glikogenowej

(

(

aktywna)

aktywna)

ATP ADP

ATP ADP

P

P

i

i

H

H

2

2

O

O

fosfataza białek

fosfataza białek

1

1

Fosforylaza glikogenowa

Fosforylaza glikogenowa

b

b

(

(

nie aktywna

nie aktywna

)

)

Fosforylaza glikogenowa

Fosforylaza glikogenowa

a

a

─ P

─ P

(

(

aktywna

aktywna

)

)

ADP

ADP

ATP

ATP

H

H

2

2

O

O

P

P

i

i

fosfataza

fosfataza

białek 1

białek 1

GLIKOGEN ULEGA

GLIKOGEN ULEGA

DEGRADACJI

DEGRADACJI

INSULIN

INSULIN

A

A

PP

PP

i

i

SYNTAZA GLIKOGENOWA

SYNTAZA GLIKOGENOWA

Form

Form

a

a

a

a

a

a

ktywna

ktywna

Form

Form

a

a

b - P

b - P

nie aktywna

nie aktywna

Hormony

Hormony

zależna od

zależna od

obecności

obecności

glukozo

glukozo

– 6 – P

– 6 – P

może być aktywna kiedy

może być aktywna kiedy

glukozo

glukozo

-6-P

-6-P

występuje

występuje

w wysokim stężeniu

w wysokim stężeniu

FOSFORYLAZA GLIKOGENOWA – w mięśniach

FOSFORYLAZA GLIKOGENOWA – w mięśniach

Nieufosforylowana forma

Nieufosforylowana forma

b

b

jest zazwyczaj

jest zazwyczaj

nieaktywna

nieaktywna

,

,

ale może być aktywna w obecności

ale może być aktywna w obecności

AMP

AMP

,

,

który jest allosterycznym aktywatorem tego enzymu

który jest allosterycznym aktywatorem tego enzymu

.

.

ATP

ATP

i glukozo

i glukozo

-6-P

-6-P

są inhibitorami enzymu

są inhibitorami enzymu

.

.

Ufosforylowana forma jest niezależna od obecności

Ufosforylowana forma jest niezależna od obecności

AMP, ATP

AMP, ATP

i glukozo

i glukozo

-6-P.

-6-P.

Podczas odpoczynku forma b

Podczas odpoczynku forma b

(

(

nieaktywna

nieaktywna

)

)

jest

jest

dominująca

dominująca

.

.

Podczas pracy mięśni

Podczas pracy mięśni

– AMP

– AMP

aktywuje degradację

aktywuje degradację

glikogenu

glikogenu

.

.

Form

Form

a

a

b

b

nieaktywna

nieaktywna

T

T

Form

Form

a

a

b

b

aktywna

aktywna

R

R

Form

Form

a

a

a - P

a - P

aktywna

aktywna

R

R

Form

Form

a

a

a - P

a - P

nieaktywna

nieaktywna

T

T

Hormon

Hormon

y

y

(+) AMP

(+) AMP

(

(

─) ATP,

─) ATP,

glukozo

glukozo

-6-P

-6-P

activated by Ca

activated by Ca

2+

2+

(>1

(>1

μM)

μM)

and calmodulin

and calmodulin

FOSFORYLAZA GLIKOGENOWA - wątroba

FOSFORYLAZA GLIKOGENOWA - wątroba

AMP

AMP

nie aktywuje fosforylazy b ale glukoza jest

nie aktywuje fosforylazy b ale glukoza jest

inhibitorem fosforylazy a

inhibitorem fosforylazy a

.

.

Celem rozpadu glikogenu wątrobowego jest

Celem rozpadu glikogenu wątrobowego jest

uwolnienie glukozy do krwi

uwolnienie glukozy do krwi

.

.

Fosforylaza w wątrobie jest wrażliwa na stężenie

Fosforylaza w wątrobie jest wrażliwa na stężenie

glukozy, a nie na poziom A

glukozy, a nie na poziom A

MP.

MP.

Form

Form

a

a

b

b

nieaktywna

nieaktywna

T

T

Form

Form

a

a

b

b

aktywna

aktywna

R

R

Form

Form

a

a

a - P

a - P

aktywna

aktywna

R

R

Form

Form

a

a

a - P

a - P

nieaktywna

nieaktywna

T

T

Hormon

Hormon

y

y

(+) AMP

(+) AMP

(

(

─) ATP,

─) ATP,

glu

glu

kozo

kozo

-6-P

-6-P

(

(

─)

─)





stężenie

stężenie

glukozy

glukozy