CUKRY (WĘGLOWODANY)

FUNKCJE WĘGLOWODANÓW

• Służą jako materiał zapasowy i paliwo

energetyczne oraz jako intermediaty w
szlakach metabolicznych

• Ryboza i deoksyryboza tworzą szkielet

struktury RNA i DNA

• Wielocukry są elementami strukturalnymi

ścian komórkowych bakterii i roślin oraz
zewnętrznych szkieletów stawonogów

• Występują w połączeniach z wieloma białkami i

lipidami

• Odgrywają kluczową rolę w procesach

rozpoznawania komórkowego

 

                                                        

 

                              

Figure 9.5: The enantiomers of glyceraldehyde.

 

                                                        

 

                                            

Figure 9.10: Formation of ring structures by pentoses.

 

                                                        

 

                                                                             

Figure 9.13: The pyranose ring in chair and boat conformations.

 

                                                        

 

                                                                        

Figure 9.14: Terminology describing the structure of sugar molecules.

 

                                                        

 

                                                                      

Figure 9.4: Aldose-ketose interconversion via an enediol intermediate.

 

                                                        

 

                                                    

Figure 9.1: Representative carbohydrates.

.

 

                                                        

 

                                                                              .

                             

Figure 9.9a: Stereochemical relationships of the D-aldoses.

 

                                                        

 

                                                                                                                 

Figure 9.9b: Stereochemical relationships of the D-ketoses.

 

                                                        

 

                                                                    

METABOLIZM GLIKOGENU

• Obecność glikogenu zwiększa ilość glukozy łatwo

dostępnej w okresie przerw między posiłkami lub
podczas pracy mięśni

• Glukoza jest jedynym paliwem energetycznym

zużywanym przez mózg

• Ilość glukozy znajdującej się w płynach ustrojowych

człowieka o masie 70 kg odpowiada zaledwie 170 kJ
energii

• Całkowita ilość glikogenu w organizmie odpowiada

więcej niż 2500 kJ energii

• Glikogen jest magazynowany głównie w wątrobie i w

mięśniach szkieletowych

• Metabolizm glikogenu jest pod kontrolą takich

hormonów jak adrenalina, glukagon i insulina

glikozydowe

glikogen

Wiązanie

glikozydow
e

METABOLIZM GLIKOGENU

• Fosforylaza katalizuje fosforolityczny rozpad

glikogenu do glukozo-1-fosforanu:

• Glikogen (n reszt) ↔ glukozo-1-fosforan +

glikogen (n-1 reszt)

• Fosforolityczne rozszczepienie glikogenu

jest korzystne energetycznie, ponieważ
uwolniony cukier jest ufosforylowany

• Rozszczepienie hydrolityczne prowadziłoby

do uwolnienia glukozy, której wejście w
szlak glikolityczny musiałaby poprzedzać
fosforylacja , dokonywana kosztem ATP

FOSFORYLAZA

FOSFOGLUKOMUTAZA

Glukozo-6-
fosforan

Glukozo-1-fosforan

SYNTEZA I DEGRADACJA GLIKOGENU PRZEBIEGAJĄ

RÓŻNYMI SZLAKAMI

Synteza:

glikogen

n

+ UDP-glukoza →glikogen

n+1

+ UDP

Degradacja:

glikogen

n+1

+ Pi → glikogen

n

+ glukozo-1-fosforan

UDP-glukoza jest aktywną formą

glukozy

• Donorem reszt glukozy w biosyntezie glikogenu

jest UDPG (zaktywowana forma glukozy)

• UDPG jest syntetyzowana z glukozo-1-fosforanu i

urydynotrifosofranu (UTP) w reakcji katalizowanej
przez pirofosforylazę UDP-glukozy

• Glukozo-1-fosforan + UTP ↔ UDP-glukoza + PPi
• PPi + H

2

O → 2 Pi

• -----------------------------------------------------------------------
• Glukozo-1-fosforan + UTP + H2O → UDPG + 2 Pi

URYDYNODIFOSFOGLUKOZA (UDP-GLUKOZA)

SYNTAZA GLIKOGENOWA

• Rozbudowa glikogenu polega na dołączeniu

nowych reszt glukozylowych do jego
nieredukujących reszt końcowych

• Reakcje te katalizuje syntaza glikogenowa

dołączająca reszty wyłącznie do łańcucha
polisacharydowego zawierającego już co najmniej
cztery reszty cukrowe

• Syntaza glikogenowa wymaga inicjatora (primer)
• Katalizuje ona wyłącznie powstawanie wiązań α

-1,4-glikozydowych

Syntaza glikogenowa

ENZYM ROZGAŁĘZIAJĄCY

• Wiązania α-1,6-glikozydowe powstają z

udziałem enzymu rozgałęziającego

• Rozgałęzienia powodują powstanie dużej

ilości nieredukujących reszt końcowych,
będących miejscem działania fosforylazy i
syntazy glikogenowej

• Dzięki rozgałęzieniom wzrasta szybkość

syntezy i degradacji glikogenu

• Powstawanie rozgałęzień powoduje

zwiększenie rozpuszczalności glikogenu

SYNTEZA GLIKOGENU

DEGRADACJA GLIKOGENU

GLIKOGEN JEST BARDZO WYDAJNĄ FORMĄ

MAGAZYNOWANIA GLUKOZY

• glukozo-6-fosforan → glukozo-1-fosforan
• glukozo-1-fosforan → UDP-glukoza + PPi
• PPi + H

2

O → 2 Pi

• UDP-glukoza + glikogen

n

→ glikogen

n+1

+ UDP

• UDP + ATP → UTP + ADP
• -------------------------------------------------------------------------

---------------

Suma: glukozo-6-fosforan + ATP + glikogen

n

+ H

2

O →

glikogen

n+1

+ ADP + 2 Pi

WYDAJNOŚĆ PRZECHOWYWANIA ENERGII

• Na wprowadzenie jednej reszty glukozo-6-fosforanu

do glikogenu zużywa się jedno wysokoenergetyczne
wiązanie fosforanowe

• Około 90% reszt zostaje oderwanych z glikogenu

fosforolitycznie z utworzeniem glukozo-1-fosforanu,
który bez nakładów energetycznych jest
przekształcany w glukozo-6-fosforan

• Całkowite utlenienie glukozo-6-fosforanu dostarcza

około 31 cząsteczek ATP

• Proces magazynowania zużywa nieco więcej niż 1

cząsteczkę ATP na każdą cząsteczkę glukozo-6-
fosforanu

• Ogólna wydajność przechowywania energii wynosi ok.

97%

PODSUMOWANIE

• Insulina stymuluje syntezę glikogenu
• Adrenalina obniża syntezę glikogenu
• Metabolizm glikogenu w wątrobie reguluje

stężenie glukozy we krwi

• Wiele genetycznie uwarunkowanych

schorzeń jest związanych z
magazynowaniem glikogenu