Glukostaza

Glukostaza

termostaza

Homeostaza (homoíos - podobny,

równy i stásis - trwanie)

Zespół mechanizmów zapewniających stałość

pewnego dynamicznego układu.

Glukoza – podstawowe źródło energii dla komórek
organizmu

Erytrocyty i neurony – niemal jedyne źródło energii

-glukoza

-glukoza

Gluko

za

~ 6.4

mM

Glikogen i tłuszcze

(zapasy energii)

Glikoliza

cykl kwasów

trójkarboksylo

wych

(energia)

Cykl

pentozofosforano

wy

(energia,

nukleotydy)

Źródła glukozy:

- pokarm
- glikogen
- glukoneogeneza (gł. wątroba, nerki):

synteza z

mleczanu,

aminokwasów

glukoneogennych, glicerolu

Hipoglikemia – poniżej 2.5 mM (45 mg/dL)

problemy ze

skupieniem uwagi, zawroty, drgawki,

śpiączka

hiperglikemia – powyżej stanu normalnego (~ 6.4 mM
– 115 mg/dL)

utrata wody, wzrost glikacji i glikozylacji białek

Regulacja stężenia glukozy we krwi

3.7-5.0 mM (65-90 mg/dL)- na czczo
9-10 mM (160-180 mg/dL)- po posiłku

Podwzgórze – ośrodek głodu i sytości

Trzustka – insulina (wzrost wchłaniania
glukozy,

glikogeneza)

glukagon

(glikogenoliza, glukoneogeneza)

Nadnercza – adrenalina i kortyzol

(glikogenoliza)

Regulacja hormonalna stężenia

glukozy

Trzustka

Wyspy trzustkowe komórki:

 –glukagon

 – insuline

 – somatostatynę

Insulina

51 aa

Glukoza

ATP

K

+

Ca

2+

egzocytoza

fosforylac

ja

kanałów

Depolaryzac

ja

Preinsulina 

insulina

Wydzielanie insuliny pobudzane jest przez
czynniki powodujące wzrost Ca

2+

w

komórkach 
- ACh (nerw błędny) – receptory M

4

(wzrost

IP

3

Ca

2+

)

- NA, Adrenalina:

receptory 



– hamuje wydzielanie

receptory  – pobudza wydzielanie

- inhibitory fosfodiesterazy cAMP (kofeina,
teofilina)

- Glukagon

Glukagon – 29 aa

Wydzielany pod wpływem:

- kortyzolu
- Ach
- NA, A (receptory 

- aminokwasów glukoneogennych

(Ala, Ser, Gly, Cys, Thr)

Hamowane wydzielanie:

- glukoza (GABA wydzielane z komórek )

Podwzgórze

- ośrodek sytości (jądro brzuszno-
przyśrodkowe)

pobudzany

przez glukozę i leptynę

(produkowaną w

żółtej tkance tłuszczowej)

hiperhagia (skrajna postać –bulimia)

- ośrodek głodu (jądro brzuszno-boczne)

stale aktywny, hamowany

przez ośrodek sytości

afagia, anoreksja

Jądra ciał migdałowatych

Uszkodzenie

żarłoczność

Brzuszno -
brzuszno -

-boczne

-

przyśrodkowe

-

sytoś
ć

głód

Kortyzol

- wzrost glukoneogenezy
- wzrost lipolizy i degradacji białek
- zablokowanie pobierania glukozy przez
komórki

Adrenalina, NA

- wzrost glikogenolizy i zahamowanie
syntezy glikogenu z G6-P (receptory 

1

-

adrenergiczne i -adrenergiczne

Transportery glukozy: GLUT 1-5

GLUT1 i 3 –konstytutywny transporter glukozy

(niskie K

m

~ 1 mM),

większość tkanek

GLUT2 – „sensor glukozy” (wysokie K

m

~ 20

mM),

wątroba, trzustka (kom. 

GLUT4 – regulowany przez insulinę, limituje
szybkość

poboru glukozy (K

m

~ 5 mM)

mięśnie, tkanka tłuszczowa

GLUT5 –

transporter fruktozy,

jelito cienkie

Insulino-zależny transport glukozy –

GLUT4

Plejotropowe działanie insuliny

Zaburzenia regulacji stężenia glukozy we

krwi

CUKRZYCA - podwyższony poziom glukozy
spowodowany zaburzeniami w wydzielaniu insuliny,
działaniu insuliny lub obiema przyczynami naraz.

 

Typ I – insulinozależna – ok. 10% chorych
Typ II – cukrzyca insulinoniezależna – ok. 90%
chorych

Choruje 3-4% (w Polsce 1 milion), wzrasta liczba
chorych na typ II

Przewlekła hiperglikemia –

uszkodzenia: oczu, nerek,

nerwów, serca,

naczyń

krwionośnych.

 

typ II –objawy kliniczne:

Osłabienie
infekcje dróg moczowych
zmiany skórne- grzybice, czyraki, świąd skóry

zaburzenia widzenia
zaburzenia potencji

ŚPIĄCZKA KETONOWA

przesunięcie metabolizmu FFA w kierunku powstawania ketonów

(-hydroksymaślanu, acetooctanu)

 Przekroczenie możliwości wykorzystania i wydalania kwasica

metaboliczna

 Odwodnienie poprzez diurezę osmotyczną prowadzi do

niewydolności nerek i załamania mechanizmów kompensujących
tą kwasicę

Kluczowe enzymy metabolizmu

węglowodanów

(regulacja przez glukozę,

insulinę, glukagon, adrenalinę)

1. Heksokinaza

2. Syntaza i fosforylaza glikogenu

3. Fosfofruktokinaza

4. Kinaza pirogronianowa

5. Fruktozo 1,6-bisfosfataza (FBPaza)

Heksokinaza

glukoza + ATP  glukozo 6-fosforan + ADP

4 izoenzymy: I – IV

hexokinaza IV (glukokinaza): niskie K

m

dla glukozy

wątroba, niehamowana przez

G6-P

Wzrost stężenia glukozy

powoduje przemieszczenie GK z

jądra do

cytosolu.

Hexokinaza II –asocjacja z porynami otoczki

mitochondrialnej

(stymulowana

insuliną oraz skurczem mięśni - AMPK?)

Insulina i skurcz zwiększają też ekspresję genu HK2

Syntaza i fosforylaza glikogenu

Glukagon, Adrenalina (-receptor)


cAMP

PKA


Nieaktywna kinaza fosforylazy b  aktywna kinaza

fosforylazy b



fosforylaza a  fosforylaza b



glikogen  glukozo 1-fosforan

niektywna syntaza

glikogenu



aktywna syntaza

glikogenu

Syntaza i fosforylaza glikogenu

Glukagon, Adrenalina


PKA


aktywna syntaza glikogenu

niektywna syntaza

glikogenu



glikogen



fosfataza białkowa 1

(PP1)



Insulina

(receptorowa kinaza

tyrozynowa)

Fosfofruktokinaza
(PFK)

PFK wiąże się z cytoszkieletem i jest
niewrażliwa na efektory

Insulina – poprzez cAMP-zależną i Ca

2+

/kalmodulino-

zależną

kinazę białkową

skurcz mięśnia – poprzez wzrost stężenia Ca

2+

Fruktozo 2,6-bisfosforan – najważniejszy
aktywator PFK

Fruktozo 2,6-bisfosforan (F2,6-P

2

)

Fosfofruktokinaza2 / fruktozo2,6-

bisfosfataza (PFK2/FBPaza2)

F6-P

F2,6-

P

2

PFK2--FBPaza2

Stymuluje

PFK hamuje

FBPazę

F6-P

F2,6-

P

2

PFK2--FBPaza2

PKA

Fosfataza

białkowa

P

i

Brak

hamowania

FBPazy

glukoneogen

eza

glukag
on

Fruktozo 1,6-bisfosfataza

(FBPaza)

F1,6-P

F1,6-P

2

2

F6-P +

F6-P +

P

P

i

i

FBPase

FBPase

AMP

AMP

F2,6–P

F2,6–P

2

2



F1,6-

F1,6-

P

P

2

2

DHAP

DHAP

PGA

PGA

Aldolaz

Aldolaz

a

a

FBPa

FBPa

za

za

AMP

AMP

P

P

i

i

Ca

2+

, DHAP,

F1,6-P

2

,

fosforylacja AMPK (?)

P

i

NLS = KKKGK

(AA 203 – 207)

K
203

K
204

K
205

K
207

S
210

CK2

Jądra kardiomiocytów, mięśni
gładkich itd.

insulina

czynniki wzrostu

CK2

CK2

N

P

C

N

P

C

N

P

C

N

P

C

a)

b)

Zahamowanie

proliferacji ?

Indukcja proliferacji





?

ExF

Nuclear Export

Signal

X-Y

1-4

-Z-Y

2-3

-X-Y-X

X:

L, I or V

Z:

L, I, V, M or F

Y:

any amino acid

SUMO-1

motif

Nuclear

receptor

box

cyclin recognition

sites

Regulacja temperatury

Organizmy poikilotermiczne i

homeotermiczne

Człowiek ~36.7

o

C

Wahania dobowe ±
0.5~0.7

o

C

Regulacja:

- fizjologiczna:

0~~50

o

C -

behawioralna

Komfort termiczny –
28

o

C

Utrata i wytwarzania

ciepła

- parowanie (pocenie,
ziajanie)

~27% (t

otoczenia = 20

o

C)

- konwekcja
(powierzchowne
naczynia skórne)

~70% (t

otoczenia = 20

o

C)

- termogeneza

ośrodek grzania (podwzgórze)

– pobudzany

obwodowymi receptorami ciepła obwodowe
mechanizmy grzania – termogeneza

- termogeneza drżeniowa - skurcze mięśniowe

- termogeneza bezdrżeniowa -

produkcja ciepła w innych
narządach (wzrost przemiany materii)

ośrodek ziębienia (przednim podwzgórzu)

- temperatura krwi pobudza specjalny rodzaj
receptorów - termodetektory.

mechanizmy ziębienia: parowanie (pocenie) i
konwekcja (powierzchowne naczynia skórne)

Zahamowanie przyjmowania pokarmów, bezruch,
apatia

Zamarzanie

(jako i jego szczęśliwe

przeżycie)

10

00

- 10

15

część organizacyjna: wybór sekretarza i skarbnika Oddziału Wrocławskiego

PTBK

~10

15

„Subkomórkowa lokalizacja i rola fizjologiczna ssaczej

mięśniowej

fruktozo 1,6-bisfosfatazy”

prof.dr hab. Andrzej Dżugaj, zakład Fizjologii Zwierząt

~11

00

„Fragment mitochondrialnegio DNA fasoli nabyty drogą

horyzontalnego

transferu genów.”

dr Magdalena Wołoszyńska, Zakład Biologii Molekularnej

Komórki

~11

20

„Mitochondrialne AAA proteazy u roślin”

Mgr Marta Kołodziejczak, Zakład Biologii Molekularnej

Komórki

~11

40

„Tratwy lipidowe i ich rola”

Mgr Michal Grzybek, Zakład Cytobiochemii

~12

00

„Oddziaływanie mięśniowej aldolazy z mięśniową FBPazą

i co z tego

wynika.”

dr Darek Rakus, Zakład Fizjologii Zwierząt

 
 
 

Polskie Towarzystwo Biologii

Komórki

7 maja 2004, 10

00