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