Węglowodany
Budowa chemiczna cukrów prostych i złożonych, właściwości i funkcje.
Monosacharyd  najprostszy zwiąek zachowujący cechy cukru. Nie ulega hydrolizie do prostszych
związków zachowujących cechy cukrów. Cukry których najwyżej utlenioną grupą funkcyjną jest grupa
aldehydowa noszą nazwę ALDOZ oraz mają końcówkę -oza; grupa ketonowa  KETOZ i mają końcówkę
-uloza.
Epimeria  różnica w położeniu podstawników przy JEDNYM atomie węgla. Np. glukoza i galaktoza to
C4 epimery, bo przy 4 atomie węgla zamienione są podstawniki OH i H. Galaktoza i mannoza różniące
się podstawnikami w dwóch miejscach NIE S
epimerami.
Enancjomeria  izomeria polegająca na występowaniu dwóch postaci pewnego związku. Enancjomery
cukrów posiadają symbole D i L. Cukry szeregu D występują w organizmie ludzkim. Cukry szeregu L
występują sporadycznie w glikoproteinach  L-fukoza; w GAG kwas L-iduronowy.
Cyklizacja cukrów  dodatkowa opcja izomeryzacji przy tworzeniu pierścieni hemiacetalowych lub
hemiketalowych. Pierścień 5C i 1O to piranoza; 4C i 1O  furanoza.
Anomeria  przy tworzeniu pierścienia pojawia się nowy węgiel asymetryczny. Zależne od położenia
przestrzennego grupy OH. Anomery ą i � różnią się skręcalnością optyczną, a także właściwościami gdy
tworzą polisacharydy. Przejście formy ą w � nazywamy MUTAROTACJ
.
Przedstawianie cukrów:
Projekcja Fischera  pisany pionowo szkielet, z umieszczoną na górze grupą
aldehydową/ketonową i zaznaczone grupy OH i H.
Projekcja Hawortha  przedstawienie cukru w postaci pierścieniowej
Typ 3  z przedstawieniem płaszczyzny pierścienia: forma łódkowa i krzesełkowa
Cukry mogą ulegać reakcjom charakterystycznym dla aldehydów, ketonów i alkoholi. Mają
właściwości oksydoredukcyjne.
Ketony w środowisku zasadowym izomeryzują w aldehydy.
Jeżeli tlen grupy karbonylowej przy węglu anomerycznym cukru nie jest związany z inną strukturą to
taki cukier ma właściwości redukujące.
Węgiel anomeryczny utlenia się do grupy karboksylowej tworząc kwas aldonowy np. glukonowy,
galaktonowy.
Grupa CH2OH na drugim końcu cząsteczki utleniona prowadzi do przekształcenia cukru w kwas
uronowy np. glukuronowy, galakturonowy. W tych reakcjach wymagany jest enzym.
Redukcja grupy karbonylowej prowadzi do powstania alkoholu wielowodorotlenowego  poliol.
Glukoza  sorbitol, mannoza  mannitol, galaktoza  galaktitol.
Redukcja grupy hydroksylowej prowadzi do powstania deoksycukrów np. 2-deoksyryboza, która
powstaje gdy ryboza jest przyłączona do nukleotydów.
Funkcje
Cukier Znaczenie biochemiczne Znaczenie kliniczne
D-Ryboza DNA, RNA, ATP, NAD, NADP, zw. pośredni w szlaku
pentozofosforanowym
D-Rybuloza zw. pośredni w szlaku pentozofosforanowym
D-Arabinoza glikoproteiny
D-Ksyloza Glikoproteiny
D-Liksoza Składnik liksoflawiny mięśnia sercowego człowieka
L-Ksyluloza Zw. pośredni szlaku kwasu uronowego Pojawia się w moczu w
pentozurii wrodzonej
1
cukier Znaczenie biochemiczne Znaczenie kliniczne
D-Glukoza Cukier oragnizmu, przenoszony z Pojawia się w moczu (glukozuria) w cukrzycy
krwią, pobierany przez tkanki
D-Fruktoza Wątroba, jelita, przekształcana w Nietolerancja dziedziczna fruktozy powoduje
glukozę akumulacje fruktozy i hipoglikemie
D-Galaktoza W wątrobie przekształcana w Zaburzenia metabolizmu prowadzą do
glukozę. W gruczole sutkowym galaktozemii i zaćmy
tworzy laktozę mleka
D-Mannoza Glikoproteiny
Cukry tworzą glikozydy reagując z innymi związkami lub między sobą
Wiązanie O-glikozydowe między półacetalowym OH pierścienia i innym OH to wiązanie acetalowe.
Jeżeli cukrem jest glukoza to związek jest glukozydem, jeśli galaktoza to galaktozydem.
Wiązanie N-glikozydowe z aminami np. w ATP czy nukleotydach.
Ouabaina  inhibitor Na/K ATP-azy.
Streptomycyna  antybiotyk
Disacharydy  cukry złożone z dwóch reszt monosacharydowych. Ważnymi disacharydami jest maltoza
[glc-glc], sacharoza [glc-fru] i laktoza [gal-glc]. W wyniku hydrolizy sacharozy powstaje mieszanina 
cukier inwertowany  bo sacharoza jest prawoskrętna, a powstajaca przez hydrolize fruktoza jest silnie
lewoskrętna.
Polisacharydy
Skrobia zbudowana z glukozy. W skład skrobii wchodzi amyloza tworząca nierozgałęzioną strukturę
helikoidalną wiązania 1,4, oraz amylopektyna tworząca łańcuchy rozgałęzione wiązania 1,4 i 1,6.
Dekstryny  powstają w procesie trawienia skrobii
Glikogen  zapaowy polisacharyd zwierzęcy. Struktura bardziej rozgałęziona niż amylopektyna.
Wiązanie 1,6 przypada na 12-14 reszt ą-D-glukopiranozy.
Inulina  cukier zapasowy roślin, zbudowany z fruktozy, łatwo rozpuszcza się w ciepłej wodzie. Służy do
określania filtracji w kłębuszkach nerkowych.
Błonnik  celuloza  składnik podporowy roślin. Nie rozpuszcza się w popularnych rozpuszczalnikach.
Nie jest trawiony w przewodzie pokarmowym. Składa się z glukozy połączonej wiązaniami �
Chityna  składa się z N-acetylo-Dglukozoaminy połączonej wiązaniami � 1,4.
Glikoproteiny  białka z przyłączonymi [do 15 jednostek] cukrami. Dojrzałe glikoproteiny nie zawierają
glukozy ani kwasów uronowych.
Kwasy sialowe  N- lub O-acylowane pochodne kwasu neuramnowego.
GAG  mukopolisacharydy. Złożone z aminocukrów i kwasów uronowych. A
ączą się z białkowym
rdzeniem tworzącproteoglikan. Wraz z elastyną i kolagenem tworzą strukturę tkanek jak np. kość.
Przez dużą ilość grup OH, usiarczanowienie, oraz grupy COO kwasów są w stanie zatrzymywać wiele
cząsteczek wody przez co pęcznieją i amortyzują lub nadają właściwości poślizgowe.
Trawienie węglowodanów
Głównymi cukrami spożywczymi człowieka jest skrobia, laktoza i sacharoza. Z przewodu pokarmowego
wchłaniają się jedynie cukry proste. Miejscem trawienia cukrów jest jama ustna i górny odcinek jelita
cienkiego.
Trawienie przez glikozydazy  hydrolizujące wiązania glikozydowe.
W jamie ustnej wydzielana jest wraz ze śliną ą-amylaza ślinowa i trawi ona skrobię i glikogen. Amylaza
ślinowa działa krótko w sposób przypadkowy i rozkłada niektóre wiązania ą1,4. Nie rozkłada wiązań
ą1,6. Produktami hydrolizy są dekstryny (oligosacharydy o różnej długości).
W żołądku amylaza ślinowa jest deaktywowana zmianą pH.
2
W jelicie cienkim działa ą-amylaza trzustkowa, która uzupełnia działanie ą-amylazy ślinowej. Enzym
ten hydrolizuje co drugie wiązanie ą1,4. Powstają cząstki maltozy i izomaltozy. Na powierzchni
nabłonka górnego odcinka jelita czczego zachodzi ostateczne trawienie cukrów przez maltazę i
izomaltazę do glukozy. Sacharaza rozkłada sacharozę do glukozy i fruktozy. Laktaza rozkłada laktozę
do galaktozy i glukozy.
Wchłanianie glukozy przez komórki nabłonka jelitowego zachodzi na drodze aktywnego transportu.
Następnie przez układ wrotny wątroby do wątroby. Połowa glukozy zostaje zmagazynowana w postaci
glikogenu, część przetworzona do własnych celów wątroby, a część wraz z krwią dociera do różnych
narządów i tkanek.
Zaburzenia procesu trawienia
Zespół niedoboru disacharydaz. W wyniku defektów w disacharydazach nie powstają cukry proste i
disacharydy przechodzą do jelita grubego. Akumulacja disacharydów w j. grubym powoduje wzrost
ciśnienia osmotycznego i ucieczkę wody z błony śluzowej j. grubego do światła jelita. Prowadzi to do
biegunek. Cukry podlegają fermentacji bakteryjnej do częsteczek dwu- trój- węglowych, co jeszcze
bardziej zwiększa osmotyczność treści jelitowej. Równolegle powstają produkty gazowe CO2 i H2,
które powodują wzdęcia.
Biegunki u dzieci powodują utratę hydrolaz z rąbka szczoteczkowego, co powoduje okresowy brak tych
enzymów
Resekcja jelita cienkiego, zle warunki odżywiania, skutki działania leków może doprowadzić do utraty
disacharydaz.
Nietolerancja laktozy czy sacharozy jest leczona przez eliminację z diety tych składników.
Wchłanianie monosacharydów
Transport glukozy i galaktozy przez błonę komórek jelita cienkiego jest transportem aktywnym.
Odbywa się z symportem jonów sodu, a może to zajść tylko gdy stężenie sodu w komórce jest niskie.
Pompa sodowa w komórce zużywa ATP, więc transport cukrów jest transportem aktywnym. Transport
glukozy w kanalikach nerki także w symporcie z jonami sodu jest transportem aktywnym.
Transport glukozy do innych tkanek jest transportem wspomaganym, odbywającym się bez strat ATP.
Translokazy glukozy znajdują się na zewnątrz komórki. Posiadają miejsce wiązania glukozy, po czym
zmieniają konformację przestrzenną i przesunięcie cukru na zewnętrzną (?) powierzchnię błony, a
następnie do komórki.
Układ transportowy w komórkach mózgu,trzustki i nadnerczy ma wysokie powinowactwo do glukozy i
zachodzi energicznie. Nie podlega regulacji przez insulinę, więc tkanki te mają zapewniony stały dostęp
do glukozy. Inne wymagają działania insuliny np. mięśnie i tk. tłuszczowa.
Transport glukozy do wątroby zachodzi biernie.
Transport odbywa się zgodnie z gradientem stężeń, bo w komórce nie występuje praktycznie wolna
glukoza. Po wejściu do komórki od razu jest fosforyzowana.
Glukoza + ATP --- mg2+/enzym --- > glukozo-6-fosforan + ADP
Jest ona nieodwracalna, powinowactwo heksokinazy do glukozy jest bardzo wysokie.
Galaktoza i fruktoza są fosforylowane przez swoiste kinazy i ATP. Przemiana galaktozy odbiera się tylko
w wątrobie a fruktozy głównie w wątrobie.
Przemiany glikogenu
y
ródło glukozy to dieta, rozkład glikogenu i glukoneogeneza. Przyjmowanie pokarmów nie jest stałe.
Występuje opóz
nienie w starcie glukoneogenezy w przypadku hipoglikemii. Utrzymywanie ciągłości
dostaw glukozy zapewnia magazynowanie nadmiaru glukozy w postaci glikogenu.
3
Glikogen jest rozgałęzionym homopolisacharydem złożonym z ą-D-Glukozy. Rozgałęzienia są
wielostopniowe, przez co cząstka glikogenu wygląda jak krzak. Wysoki stopień rozgałęzień powoduje
większą rozpuszczalność i zwiększa liczbę końcowych reszt glukozy, która może być odłączana.
Glikogen składowany jest w wątrobie i mięśniach szkieletowych. Glikogen wątrobowy zapewnia mniej
więcej stałe stężenie glukozy we krwi. W przypadku nadmiaru przyłącza glukozę, w przypadku
niedomiaru uwalnia. Glikogen mięśni szkieletowych nie jest zużywany dla innych tkanek.
Glikogen jest zawarty w ziarnistościach cytoplazmatycznych, w których znajdują się wszystkie
potrzebne enzymy.
Synteza glikogenu  glikogenogeneza.
Zachodzi w cytoplazmie, wymaga ATP i UTP.
Glukoza jest fosforyzowana przez [INNE TKANKI + W
TROBA PA
ODU] heksokinazę/glukokinazę
[W
TROBA] do glukozo-6-fosforanu.
Glukozo-6-fosforan przez fosfoglukomutazę jest izomerowany do glukozo-1-fosforanu z metabolitem
pośrednim glukozo-1,6-bisfosforan.
Glukozo-1-fosforan wchodzi w reakcję z UTP, enzym pirofosforylaza UDP-glukozy powoduje
odłączenie (pirofosforanu) PP od UTP oraz przeniesienie UMP na glukozo-1-fosforan tworząc UDP-
glukozę. PP jest hydrolizowany do 2xPi przez pirofosfatazę.
Synteza startera glikogenu
Starterem jest albo pozostała niewykorzystana część glikogenu, albo białko glikogenina, która służy
za akceptor glukozy. Przeniesienie glukozy z UDP-glukozy na glikogeninę (tyrozynę) jest katalizowane
przez syntazę startera glikogenu.
Elongacja łańcucha glikogenu
Przenoszenie glukozy z UDP-glukozy na nieredukujący koniec łańcucha i tworzenie nowych połączeń
ą1,4 jest katalizowane przez syntazę glikogenową. Przyłączenie każdej reszty glukozowej do łańcucha
wiąże się ze zużyciem jednej cząsteczki UTP. Z UDP-glukozy pozostaje UDP. UDP + ATP ą� UTP + ADP
dzięki kinazie difosfonukleozydowej.
Rozgałęzianie łańcucha glikogenowego
Rozgałęzienia powstają pod działaniem 1,4-1,6-transglukozydazy [enzym rozgałęziający]. Enzym
odłącza 5-8 reszt glukozy rozkładając wiązanie 1,4 i wiąże do atomu C6 tworząc wiązanie 1,6.
Rozkład glikogenu  glikogenoliza
Dominującym procesem jest fosforoliza wiązań 1,4. Mechanizmem wspomagającym jest hydrolityczny
rozkład wiązań 1,6. Produktem fosforolizy jest glukozo-1-fosforan, a produktem hydrolizy jest wolna
glukoza.
Skracanie łańcucha
Fosforolityczny rozkład wiązań 1,4 polega na odłączani kolejnych reszt glukozy od strony końca
nieredukującego w postaci glukozo-1-fosforanu. Zużywany jest nieorganiczny fosforan i proces
katalizowany jest przez fosforylazę glikogenową, która zawiera kowalencyjnie związany fosforan
pirydoksalu. Enzym występuje w dwóch postaciach a (aktywnej) i b (nieaktywnej). Przy reakcji
fosforylaza glikogenowa a przechodzi w b. Działanie enzymu kończy się, gdy łańcuch zostanie
skrócony do 4 reszt glukozowych licząc od rozgałęzienia. Ten produkt to dekstryna graniczna.
Usuwanie rozgałęzień
Przez enzym odgałęziający, który wykazuje aktywność glukozydazową i transferazową. Substratem jest
dekstryna graniczna. Działa na skróconą do 4 reszt glukozy gałązkę, przenosi 3 reszty glukozy na koniec
nieredukujący innego łańcucha. Aktywność glukozydazowa  rozkład wiązania 1,4 lub tworzenie
wiązania 1,4. Ostatnia reszta glukozy związana jest wiązaniem 1,6 i działa na nią
4
ą-1,6-glukozydaza. Znika rozgałęzienie i fosforylaza glikogenowa może działać dalej.
Przemiana glukozo-1-fosforanu
Glukozo-1-fosforan przez fosfoglukomutazę przechodzi w glukozo-6-fosforan (z przejściem przez
metabolit pośredni glukozo-1,6-bisfosforan).
Glukozo-6-fosforan przez glukozo-6-fosfatazę przekształcany jest do glukozy, która przenika do krwi.
Mięśnie szkieletowe posiadają heksokinazę, ale nie posiadają glukozo-6-fosfatazy. Przez błonę
komórkową może przenikać tylko wolna glukoza. Glukozo-6-fosforan musi zostać zużyty przez komórkę
mięśniową, głównie przez glikolizę.
Lizosomalna degradacja glikogenu ą
Niewielka ilość glikogenu jest rozkładana w lizosomach z udziałem lizosomalnej ą-1,4-glukozydazy
(kwaśnej maltazy). Jest ważnym czynnikiem wspomagającym degradację glikogenu. Niedobór kwaśnej
maltazy powoduje chorobę związaną z akumulacją glikogenu  chorobę Pompego.
Regulacja syntezy i degradacji glikogenu
Allosteryczna regulacja- syntaza glikogenowa i fosforylaza glikogenowa są wrażliwe na zmiany stężeń
niektórych metabolitów i stan energetyczny komórki. Synteza pobudzana jest gdy poziom
energetyczny i dostępność glukozy są wysokie. Rozpad pobudzany jest gdy poziom energetyczny i
dostępność glukozy są niskie.
W okresie dobrego odżywiania syntaza glikogenowa jest aktywowana allosteryczne przez glukozo-6-
fosforan, którego stężenie w komórce jest wysokie.
Fosforylaza glikogenowa jest allosterycznie hamowana przez glukozo-6-fosforan i ATP. Inhibitorem jest
też wolna glukoza.
Hormonalna regulacja  insulina pobudza glikogenogenezę, a adrenalina i glukagon glikogenolizę.
Choroby spichrzania glikogenu
TYP I  Choroba von Gierkiego
Brak: glukozo-6-fosfatazy
Konsekwencje: glukozo-6-fosforan nie przekształcany jest w glukozę i nie przechodzi do krwi. Glukozo-
6-fosforan gromadzi się w wątrobie i zostaje substratem glikolizy, której produktami jest pirogronian
lub mleczan. Glukozo-6-fosforan może ponownie przejść izomeryzacje do glukozo-1-fosforanu i zostać
wbudowany do glikogenu. Nie jest też możliwa przemiana galaktozy w glukozę. W osoczu zwiększa się
ilość pirogronianu i mleczanu, oraz lipidów (rozpad tłuszczów) i ciał ketonowych przy zmniejszeniu
ilości glukozy. Pojawia się kwasica przez produkty glikolizy i ketogenezy. Nie działa hormonalna
regulacja, występuje nadwrażliwość na działanie insuliny. Komórki wątrobowe są duże i cały narząd
rozrasta się. Komórki kanalików nerkowych są przeładowane glikogenem. Obserwuje się objawy skazy
krwotocznej  uszkodzenie płytek krwi. Zwiększone stężenie kwasu moczowego w osoczu
(hiperurykemia)  objawy dny moczanowej i kamicy dróg moczowych.
Leczenie: zwalczanie hipoglikemii, kwasicy i hiperurykemii
TYP II  choroba pompego
BRAK: ą-1,4-glukozydazy  kwaśnej maltazy.
Konsekwencje: akumulacja glikogenu w tkankach. Lizosomy są obecne we wszystkich tkankach
pojawiają się wodniczki, co uszkadza funkcje komórek i narządów. Choroba, która ujawni się w
pierwszych miesiącach życia jest cięższa  niewydolność krążenia i układu oddechowego, osłabienie
mięśni, powiększona wątroba, serce, język, niedorozwój umysłowy, zejście śmiertelne do 2 r.ż.
Choroba, która ujawni się w dorosłym życiu jest lżejsza i dłużej można z nią żyć.
Leczenie: brak.
5
TYP III  choroba Cori
Brak: ą-1,6-glukozydazy
Konsekwecje: niemożliwość hydrolizy rozgałęzień łańcucha glikogenu. W komórkach gromadzi się
nadmiar częściowo zdegradowanego glikogenu. Ogranicza to możliwość uwalniania glukozy. Powoduje
to powiększenie wątroby, opóz
nienie wzrostu, osłabienie siły mięśniowej i objawy wyniszczenia. Nie
występuje kwasica, bo nie ma wysokiego stężenia pirogronianu, mleczanu i kwasu moczowego we
krwi.
Leczenie: brak.
TYP IV  choroba Andersena
Brak: enzym rozgałęziający (1,4-1,6-transglukozydaza)
Konsekwencje: glikogen nie jest rozgałęziany, jego struktura jest nieprawidłowa, jest przez to gorzej
rozpuszczalny i mniej podatny na glikogenolizę, bo ma tylko 1 koniec nieredukujący. Powoduje to
uszkodzenie komórek i całej wątroby (marskość), powiększenie śledziony, zahamowanie wzrostu.
Śmierć do 2 r. ż.
TYP V  choroba McArdle a
Brak: fosforylazy glikogenowej w mięśniach gdy wątroba zawiera ten enzym.
Konsekwencje: glikogen mięśniowy nie może być z
ródłem energii dla pracy mięśnia. Po wysiłku nie
zwiększa się stężenie mleczanu we krwi. Akumulacja glikogenu w mięśniach powoduje, że przy wysiłki
komórki mogą ulegać rozpadowi. Towarzyszy temu uwolnienie do krwi składników komórek 
mioglobinę, enzymy mięśniowe. Mioglobina pojawia się wtedy w moczu  mioglobinuria. Choroba jest
łagodna, występuje osłabienie mięśni, bolesne kurcze po wysiłku, ponowny przypływ siły po ustąpieniu
kurczu  następstwo zwiększenia wolnych kwasów tłuszczowych we krwi, jako alternatywne z
ródło
energii.
Leczenie: ograniczenie wysiłku, dieta bogata w cukry.
TYP VI  choroba Hersa
Brak: fosforylazy glikogenowej w wątrobie gdy mięśnie zawierają ten enzym
Konsekwencje: glikogen zmagazynowany w wątrobie nie jest z
ródłem glukozy, pojawia się
hipoglikemia. Przebieg jest łagodniejszy niż w typie I i III.
Leczenie: zapobieganie hipoglikemii, objawy łagodnieją z wiekiem, rokowanie co do życia jest dobre.
TYP VII
Niedobór fosfofruktokinazy w mięśniach. Uniemożliwia to wykorzystanie fruktozy do celów
energetycznych. Zwiększa się ilość glukozo-6-fosforanu i fruktozo-6-fosforanu, a zawartość produktu 
fruktozo-1,6-bisfosforanu jest niska. Glikogen nie jest wykorzystywany jako z
ródło glukozy, jego
zawartość w mięśniach rośnie. Obraz kliniczny taki jak w typie V (ch. McArdle a). Występują kurcze i
mioglobinuria. Nie obserwuje się powysiłkowego zwiększenia mleczanu. Jedynie pomiar
fosfofruktokinazy w mięśniach pozwala odróżnić choroby
TYP VIII
Niedobór kinazy fosforylazy glikogenowej
6
Brak tego enzymu uniemożliwia przejście fosforylazy b (nieaktywnej) w a (aktywną).Wątroba nie
zawiera przez to aktywnej fosforylazy. Powiększenie wątroby i hipoglikemia.
Glikoliza
Głównym substratem jest glukoza. Pierwszym etapem przekształcenia glukozy do CO2 i H2O jest
glikoliza. Produktem glikolizy jest pirogronian, który ulega oksydacyjnej dekarboksylacji do acetylo-S-
CoA. Reszty acetylowe przechodzą do cyklu Krebsa.
1. Fosforylacja glukozy  przy węglu C6 z wytworzeniem glukozo-6-fosforanu. Katalizowane przez
heksokinazę lub glukokinazę. Działanie enzymu wymaga obecności jonów Mg lub Mn,
dwuwartościowy jon tworzy kompleks z ATP.
Heksokinaza [inne tkanki] jest enzymem mało specyficznym  przekształca też inne heksozy
Jest hamowana przez produkt reakcji  glukozo-6-fosforan
Posiada niskie Km, wysokie powinowactwo do glukozy, więc może ją przekształcać nawet gdy
występuje w niskich stężeniach, lecz Vmax jest niskie.
Glukokinaza [wątroba] jest enzymem o niskim powinowactwie do glukozy, ale jego Vmax jest
wyższe, działanie osiągane jest przy wysokich stężeniach glukozy i nie jest hamowana przez
produkt reakcji.
2. Izomeryzacja glukozo-6-fosforanu  do fruktozo-6-fosforanu przez fosfoheksoizomerazę.
Reakcja jest odwracalna
3. Fosforylacja fruktozo-6-fosforanu  do fruktozo-1,6-bisfosforanu, katalizowana przez
fosfofruktokinazę-1 (PFK-1). Reakcja zużywa ATP.
Prędkość reakcji hamowana jest przez stężenie substratów i allosterycznie przez wysokie
stężenie ATP i cytrynianu (komórka dysponuje dostatkiem energii). Hamowanie przy wysokim
stężeniu glukagonu i niskim insuliny  głód.
Prędkość reakcji wzrasta przy wysokim stężeniu AMP (komórka nie dysponuje dużą ilością
7
energii). Wzrasta też przy obecności Fruktozo-2,6-bisfosforanu, który powstaje z fruktozo-6-
fosforanu pod działaniem fosfofruktokinazy-2 (PFK-2). PFK-2 może przeprowadzać reakcję
odwrotną, ma aktywność kinazy i fosfatazy  funkcje różnych domen. Wzrasta też w stanie
sytości przy dużym stężeniu insuliny i niskim glukagonu.
4. Rozpad fruktozo-1,6-bisfosforanu - do aldehydu-3-fosfoglicerynowego i
fosfodihydroksyacetonu pod działaniem aldolazy. Przebieg reakcji w drugą stronę nazywa się
kondensacją aldolową. Występuje kilka aldolaz w tkankach  aldolaza A i dodatkowo w
wątrobie oraz nerkach  aldolaza B.
5. Izomeryzacja fosfotrioz  katalizowana przez izomerazę fosfotriozową. Tylko aldehyd 3-
fosfoglicerynowy może przechodzić do dalszych przemian. Jest on szybko usuwany i wciąż
zachodzi izomeryzacja.
6. Utlenianie aldehydu-3-fosfoglicerynowego do 1,3-bisfosfoglicerynianu pod działaniem
dehydrogenazy 3-fosfogliceroaldehydowej. W reakcji uczestniczy grupa SH enzymu, tworząc
przejściowy hemitioacetal, który przekazuje 2H i 2e na NAD  jedyna oksydoredukcja. Powstaje
bogato energetyczne wiązanie tioestrowe. Fosforan nieorganiczny rozkłada wiązanie
tioestrowe uwalniając enzym z grupą SH i wytwarza wiązanie bezwodnikowe C1 i powstaje 1,3-
bisfosfoglicerynian  fosforylacja substratowa.
8
7. Powstawanie ATP z 1,3-bisfosfoglicerynianu  przekształcanie do 3-fosfoglicerynianu pod
działaniem kinazy fosfoglicerynianowej. Reakcja jest odwracalna. Z 1 cząstki glukozy
otrzymujemy już 2x ATP, które rekompensuje fosforylację na początku.
8. Przemieszczenie fosforanu z C3 na C2  z 3-fosfoglicerynianu do 2-fosfoglicerynianu pod
działaniem mutazy fosfoglicerynianowej. Wymaga to kosubstratu 2,3-bisfosfoglicerynianu,
powstającego przy przekształceniu 1,3-bisfosfoglicerynianu przez mutazę
bisfosfoglicerynianową.
2,3-bisfosfoglicerynian jest rozkładany przez kinazę do 3-fosfoglicerynianu, który powraca do
glikolizy.
9. Dehydratacja 2-fosfoglicerynianu  do fosfoenolopirogronianu pod działaniem enolazy
(hydratazy fosfoenolopirogronianowej). Wytwarza się wiązanie bogato energetyczne między
C2 i fosforanem.
9
10. Powstawanie pirogronianu z fosfoenolopirogronianu pod działeniem kinazy pirogronianowej.
Następuje tu wytworzenie cząstki ATP (2x). Przekształcony zostaje niestabilny enol w keton.
Kinaza pirogronianowa w wątrobie aktywowana jest przez fruktozo-1,6-bisfosforan powstający
wczesniej pod działaniem fosfofruktokinazy. Działanie obu enzymów jest sprzężone.
Inaktywacje kinazy pirogronianowej zachodzi przez fosforylację białka enzymatycznego.
Bilans energetyczny glikolizy tlenowej
Glukoza + 2Pi + 2NAD + 2ADP ą� 2 pirogronian + 2ATP + 2NADH + 2H+
2NADH + 2H+ + O2 + 6ADP + 6Pi ą� 2NAD + 2H2O + 6ATP
A
ącznie 8 ATP  2ATP  na czysto 6ATP.
Zredukowane kofaktory NAD są utleniane przez czółenka (mostki)
Glikoliza beztlenowa
Zachodzi w komórkach z małą ilością mitochondriów, lub takich, których zaopatrzenie w tlen jest
niewielkie. Zachodzi także gdy ilość powstającego NADH przekracza możliwość jego utleniania przez
łańcuch oddechowy. Wtedy 2H i 2e muszą zostać przeniesione na akceptor cytosolowy  pirogronian,
redukując go do mleczanu. Reakcja katalizowana przez dehydrogenazę mleczanową jest odwracalna, a
kierunek wyznacza stosunek pirogronian/mleczan i NADH/NAD+. Stosunek NADH/NAD jest wysoki w
m. szkieletowych, a w wątrobie i m.sercowym niski.
Proces ten zachodzi w mięśniach szkieletowych, erytrocytach, soczewce, rogówce, rdzeniu nerki.
Bilans energetyczny glikolizy beztlenowej
Glukoza + 2Pi + 2ADP ą� 2 mleczan + 2ATP + 2H2O
Przemiany pirogronianu
Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu
Dehydrogenaza pirogronianowa jest kompleksem enzymów i składa się z: dekarboksylazy
pirogronianowe, transacetylazy dihydroliponianowej i dehydrogenazy dihydroliponianowej.
Koenzymami są: pirofosforan tiaminy TPP, NAD+, FAD, CoA-SH i kwas liponowy
(dehydroliponowy).
Dekarboksylaza pirogronianowa łączy pirogronian z TPP i następuje dekabrobsylacja.
Dwuwęglowy fragment jest przenoszony na kwas dehydroliponowy przez transacetylazę
dihydroliponianową. Wiązanie S-S w kwasie dehydroliponowym zostaje rozerwane i przyłącza
10
się tam wodór pochodzący z dwuwęglowego fragmentu. Grupa acetylowi z kwasu
acetyloliponowego zostaje przeniesiona na atom S pochodzący z CoA-SH, tworząc acetylo-S-
CoA. Natomiast kwas dihydroliponowy przez dehydrogenazę dihydroliponianową (wraz z FAD,
a potem przekazanie na NAD) jest utleniany do kwasu dehydroliponowego.
REGULACJA:
Inhibicja przez produkt kocowy Acetylo-S-CoA oraz NADH.
Regulacja kowalencyjna  kompleks dehydrogenazy pirogronianowej jest aktywny w formie
niefosforylowanej, a nieaktywny w formie fosforylowanej. Kinaza jest aktywowana przez
wzrost stosunku Acetylo-S-CoA/CoA-SH i NADH/NAD+, hamowana zaś przez wzrost stosunku
ADP/ATP (aktywuje też fosfatazę).
Karboksylacja pirogronianu do szczawiooctanu
Karboksylaza pirogronianowa przekształca pirogronian dostarczając szczawiooctanu. Działa
wraz z CO2-BIOTYN
, ATP.
Pirogronian jest akceptorem grup aminowych przechodząc w alaninę.
Redukcja pirogronianu do etanolu  fermentacja alkoholowa
11
Dekarboksylacja nieoksydacyjna do aldehydu octowego i redukcja do etanolu.
Defekty glikolizy  niedobór kinazy pirogronianowej lub fosfoheksoizomerazy. Skutki niedoborów
enzymów są najbardziej dotkliwe dla erytrocytów. Ich z
ródłem energii do utrzymywania gradientu
stężenia Na/K jest glikoliza beztlenowa. Erytrocyty które nie są w stanie uzyskać odpowiedniego
gradientu stężenia Na/K przyjmują nietypowe kształty i ulegają hemolizie. Rozwija się zespół objawów
 niedokrwistości, anemii hemolitycznej.
Glukoneogeneza
Zachodzi głównie w nerce i wątrobie. Gdy zapasy glikogenu się skończą zostaje uruchomiona
glukoneogeneza. Spośród 10 reakcji glikolizy tylko 3 są nieodwracalne. Nieodwracalnymi są: kinaza
pirogronianowa, fosfofruktokinaza i hekso/glukokinaza. Pozostałe 7 reakcji zachodzi w obie strony.
1. Karboksylacja pirogronianu  karboksylaza pirogronianowa działająca wraz z biotyną (nośnik
CO2 - karboksybiotyna). Przekształca pirogronian do szczawiooctanu. Wymaga to nakładu
energii. Aktywowana jest przez Acetylo-S-CoA przy wysokim stężeniu, przy niskim pirogronian
przechodzi do Acetylo-S-CoA.
Transport szczawiooctanu z mitochondrium do cytoplazmy zachodzi na 3 różne sposoby:
�� Redukcja do jabłczanu
�� Przyłącenie Acetylo-S-CoA i powstanie cytrynianu
�� Związanie grupy aminowej i powstanie asparaginianu
2. Dekarboksylacja szczawiooctanu  przez karboksykinazę fosfoenolopirogronianową, działającą
wraz z GTP, gdzie szczawiooctan przekształcany jest do fosfoenolopirogronianu.
3. Fosfoenolopirogronian przekształcany jest do 2-fosfoglicerynianu przez enolazę, odłącza się
H2O
12
4. Przekształcenie przez mutazę fosfoglicerynianową 2-fosfoglicerynianu do 3-fosfoglicerynian z
pośrednim substratem 2,3-bisfosfoglicerynian
5. Powstawanie 1,3-bisfosfoglicerynianu przy działaniu kinazy fosfoglicerynianowej, wraz z
nakładem energetycznym ATP
6. Przekształcenie 1,3-bisfosfoglicerynianu do aldehydu-3-fosfogicerynowego przez działanie
dehydrogenazy 3-fosfoglicerynowej
7. Powstawanie fosfodihydroksyacetonu przez izomerazę fosfotriozową.
13
8. Powstawanie fruktozo-1,6-bisfosforanu z aldehydu 3-fosfoglicerynowego i
fosfodihydroksyacetonu pod działaniem aldolazy.
9. Defosforylacja fruktozo-1,6-bisfosforanu pod działaniem fruktozo-1,6-bisfosfatazy.
Regulowany przez poziom energii w komórce. Przy wysokim stężeniu AMP (brak energii)
hamowany jest enzym i cała glukoneogeneza, przy woskim stężeniu ATP (dużo energii) enzym
jest aktywny. Hamowanie też przez fruktozo-2,6-bisfosforan.
10. Izomeryzacja fruktozo-6-fosforanu do glukozo-6-fosforanu
14
11. Defosforylacja glukozo-6-fosforanu przez glukozo-6-fosfatazę  odłączenie hydrolityczne
fosforanu glukoza-P + h2O ą� glukoza + P
Bilans glukoneogenezy
2 pirogronian + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 2H+ ą� glukoza + 4ADP + 2GDP + 2NAD+ +6Pi
Szlak pentozo fosforanowy
Cytosolowy mechanizm przetwarzania glukozy, którego celem jest dostarczenie komórce
zredukowanej postaci fosforanu di nukleotydu nikotynamidoadeninowego NADPH + H+. Składa się z
dwóch faz:
�� fazy oksydacyjnej  utlenienie dwukrotne glukozo-6-fosforanu z udziałem NADP+.
Produktami są rybulozo-5-fosforan, CO2, 2NADPH + H+.
�� Faza nieoksydacyjna  przekształcenie rybulozo-5-fosforanu do rybozo-5-fosforanu lub w
metabolity glikolizy.
Przekształcenia w szlaku pentozo fosforanowym mogą następować w różnych kierunkach, nie
jednokierunkowo jak glikoliza czy cykl Krebsa. Szkaj ten funkcjonuje w cytoplazmie, nie zależy od
łańcucha oddechowego. Prócz pierwszej reakcji nie zużywa ATP ani nie produkuje ATP. Jest sprzężony z
glikolizą. Szlak dostarcza NADPH, który jest reduktorem w przebiegu różnych biosyntez. Dostarczany
jest też rybozo-5-fosforan, który służy do syntezy nukleotydów, NAD, FAD, CoA-SH.
FAZA OKSYDACYJNA
1. Dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowa katalizuje nieodwracalną reakcję utlenienia glukozo-6-
fosforanu do 6-fosfoglukonolaktonu. Powstaje także NADPH Regulacja przez stosunek
NADPH/NADP+ gdy wysoki  hamowanie, gdy niski  pobudzanie.
2. Hydroliza 6-fosfoglukonolaktonu. 6-fosfoglukonolakton jest związkiem nietrwałym i
przekształca się do 6-fosfoglukonianu. Jego rozpad jest katalizowany przez 6-
fosfoglukonolaktonazę. Reakcja jest nieodwracalna i nie podlega regulacji.
15
3. Utlenianie 6-fosfoglukonianu pod działaniem dehydrogenazy 6-fosfoglukonianowej. Powstaje
rybulozo-5-fosforan, CO2 i NADPH.
FAZA NIEOKSYDACYJNA
Reakcje mogą zachodzić w różnych kierunkach. Nie ma regulacji, jedynym mechanizmem jest
dostępność substratu. Jedynym koenzymem jest pirofosforan tiaminy TPP  będący koenzymem
transketolazy.
1. Głównym kierunkiem przemiany rybulozo-5-fosforanu jest jego izomeryzacja do rybozo-5-
fosforanu pod działaniem izomerazy pentozo fosforanowej. Ta reakcja jest przeprowadzana w
komórkach dzielących się i wykazujących zapotrzebowanie na nukleotydy.
2. Rybulozo-5-fosforan może być też przekształcany do ksylulozo-5-fosforanu pod działaniem
epimerazy pentozo fosforanowej, a następnie do aldehydu 3-fosfoglicerynowego i fruktozo-6-
fosforanu.
16
�� 6 cząstek rybulozo-5-fosforanu przekształca się w 2 cząstki rybozo-5-fosforanu i 4 cząstki
ksylulozo-5-fosforanu. Tylko 2 z 4 cząstek ksylulozo-5-fosforanu wchodzą do dalszych
reakcji.
�� Transketolaza przenosi 2-węglowe fragmenty z ksylolowo-5-fosforanu na rybozo-5-
fosforan powodując powstanie aldehydu 3-fosfoglicerynowego i sedoheptulozo-7-
fosforanu.
�� Transaldolaza przenosi 3-węglowe fragmenty z sedoheptulozo-7-fosforanu na aldehyd-3-
fosfoglicerynowy powodując powstanie fruktozo-6-fosforanu i erytrozo-4-fosforanu
�� 2 pozostałe cząsteczki ksylulozo-5-fosforanu reagują z 2 cząsteczkami erytrozo-4-fosforanu
pod działaniem transketolazy i powstają 2 aldehydy 3-fosfoglicerynowe i 2 frukyozo-6-
fosforany.
�� 2 aldehydy 3-fosfoglicerynowe wchodzą do glukoneogenezy i budują fruktozo-6-fosforan,
lub wchodzą do glikolizy i są przekształcane do pirogronianu.
17
�� 5 cząstek fruktozo-6-fosforanu może przez izomerazę i glukozo-6-fosfatazę odnowić 5 z 6
cząstek glukozy, które weszły do cyklu pentozo fosforanowego.
Bilans szlaku pentofosforanowego
6 glukozo-6-fosforan + 12NADP+ + 7H2O ą� 5 glukozo-6-fosforan + 6CO2 + 12NADPH + 12H+ + Pi
Funkcje NADPH
Jako, że NADPH posiada atom P, posiada także wysoki potencjał przenoszenia elektronów, który jest
wymagany w reakcjach redukcji w biosyntezie kwasów tłuszczowych i steroidów.
NADPH może dzięki transhydrogenzie przenosić elektrony na NAD.
Bierze udział w redukcji toksycznych efektów RFT, jest koenzymem reduktazy glutationowej i redukuje
utleniony glutation.
Bierze udział w reakcjach hydroksylacji związków aromatycznych i alifatycznych w wątrobie przez
mikrosomalny system monooksygenazy z udziałem cytochromu P-450.
Bierze udział w przekształcaniu tlenu cząsteczkowego w ponadtlenek (wybuch oddechowy) w błonie
leukocytów  oksydaza NADPH.
Defekty szlaku pentozo fosforanowego.
Niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej  dotkliwy dla erytrocytów, w których szlak
pentozofosforanowy jest jedynym z
ródłem NADPH. Erytrocyty mają obniżoną zdolność do detoksykacji
reaktywnych form tlenu, są podatne na hemolizę  anemia hemolityczna.
Fawizm  zespół związany z niedoborem dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej. Osoby są podatne na
hemolityczne działanie składników zawartych w ziarnach świeżego bobu.
Przemiana galaktozy i fruktozy
Fruktoza  metabolizm
Przekształcanie w wątrobie, nerce i ścianie jelita cienkiego. Niezależny od insuliny. Głównym z
ródłem
jest hydroliza sacharozy  fruktoza + glukoza. Fruktoza może powstawać z sorbitolu, glukozy (w
pęcherzykach nasiennych) i w reakcji izomeryzacji mannozy.
18
Fruktoza włączanie do glikolizy
Przez fruktokinazę
19
Przez heksokinazę
Zaburzenia przemiany fruktozy
Nadmierne spożycie powoduje upośledzenie metabolizmu wątrobowego. Reakcja aldolazowa
zachodzi wolno (aldolaza B). Akumulacja Fruktozo-1-fosforanu, deficyt Pi i ograniczona synteza
ATP. Niewykorzystane ADP przekształcane jest w kwas moczowy, który przechodzi do osocza i
jest powodem dny moczanowej.
Niedobór fruktokinazy  powoduje przeniesienie szlaku przemian fruktozy na heksokinazę,
pozostała część fruktozy przechodzi do moczu.
NIETOLERANCJA FRUKTOZY - Niedobór aldolazy B  nagromadzenie Fruktozo-1-fosforanu,
który ma toksyczny wpływ na nerki i wątrobę. Zatrzymuje fosforylazę glikogenową 
upośledzenie uwalniania cukru do krwi. Występują częste wymioty po spożyciu produktów
bogatych w fruktozę. Powiększenie wątroby i żółtaczka. Uszkodzenie nerek, zahamowany
wzrost.
Galaktoza  metabolizm
y
ródłem galaktozy jest laktoza rozkładana przez laktazę do glukozy i galaktozy. Metabolizm jest
niezależny od insuliny.
Galaktoza  włączanie do glikolizy
20
Zaburzenia przemiany galaktozy
Typ lekki  niedobór galaktokinazy  nie powstaje toksyczny galaktozo-1-fosforan. Jedynym objawem
jest nagromadzenie galaktytolu w soczewce.
21
Typ ciężki  niedobór urydylotransferazy heksozo-1-fosforanowej. Zwiększenie stężenia galaktozy i
galaktozo-1-fosforanu. Powoduje marskość wątroby, upośledzenie umysłowe. Galaktytol powoduje
zaćmę oka
Skladnikami monosacharydowymi glikoprotein sa: glukoza, galaktoza, fukoza, ramnoza, ksyloza, N-
Acheksoaminy i kwasy sjalowe
Nukleotydowe cukry
UDP-Galaktoza, UDP-glukoza, GDP-Mannoza, CMP-kwas acetyloneuraminowy, GDP-Fukoza, UDP-
NAcetyloGalaktoza, UDP-NAcetyloGlukoza, UDP-ksyluloza.
Pierwszym odkrytym cukrem nukleotydowym była urydyndifosfoglukoza. Cukry nukleotydowe biorą
udział w biosyntezie glikoprotein - glikozylacji. Hydrofobowe wiązanie między grupami fosforanowymi
a cukrami jest wiązaniem wysokoenergetycznym. Cukry nukleotydowe tworzone są w cytoplazmie z
nukleotydów trifosforanowych. Kwasy sjalowe tworzone są w jądrze.
Tworzenie UDP-Gal
UTP + Glukozo-1-fosforan ��PIROFOSFORYLAZA UDP-GLUKOZOWAą� UDP-Glc + PP
UDP-Glc �� EPIMERAZA UDP-Glc ą� UDP-Gal
Większość reakcji glikozylacji zachodzi w AG, występują więc przekaz
niki działające na zasadzie
antyportu. Cukier nukleotydowy wchodzący do AG zamieniany jest na nukleotyd MONOfosforanowy
(UMP, GMP, CMP).
UDP-Gal + białko ---GALAKTOZYLOTRANFERAZA--> białko-Gal + UDP
UDP ---NUKLEOZYDODIFOSFOFOSFATAZA--> UMP + Pi
Połączenia części cukrowej z białkiem
1. Wiązanie O-glikozydowe łączące koniec łańcucha treoniny lub seryny z
N-acetylogalaktozoaminą
v� W mucynach do N-acetylogalaktozaminy może przyłączyć się kwas
acetyloneuraminowy NeuAc (ą2,6) GalNAc  Ser
v� W proteoglikanach Gal-Gal-Xyl-Ser
v� Kolageny Gal-Hyl
v� W białkach jądrowych i cytozylowych GlcNAc-Ser
2. Wiązanie N-glikozydowe łączące koniec łańcucha asparaginy z N-acetyloglukozoaminą
v� Kompleksowe posiadające końcowe rozgałęzienia GlcNAc, Gal, NeuAc
v� Hybrydowe jedna gałązka mannozowa, druga glcNAc i Gal
v� Wysokomannozowe
22
3. Wiązanie białka przez fosforyloetanoloaminę, łączącą się z mannozą, oligosacharyd łącznikowy
Man, Man, Man i Glukozoamina, lączenie z fosfatydyloinozytolem  glikoproteidy
zakotwiczone do glikozylofosfatydyloinozytolu (GPI-zakotwiczone).
Glikacja i glikozylacja
Glikozylacja zachodzi przy udziale enzymów  glikozylotransferaz. Wydłużanie łańcucha zachodzi dzięki
dołączaniu kolejnych reszt cukrowych przez enzymy. Na dany oligosacharyd działa enzym, który ma
największe powinowactwo do już podstawionych cukrów. Koniec glikozylacji następuje wtedy, gdy
dany oligosacharyd nie jest już substratem w reakcji enzymatycznej dla jakiejkolwiek transferazy.
W przypadku grup NH2 w glikozylacji pośredniczy fosforan dolicholu. Fosforan dolicholu umieszczony
na cytoplazmatycznej stronie RE jest niejako akceptorem dla cząsteczki NAcGlukozoaminy (UDP-
NAcGlc). Następnie przyłączane są dalsze reszty cukrów prostych, aż oligosacharyd składa się z 7
cząstek (2 GlcNAc + 5 Man). Taki oligosacharyd przechodzi do wnętrza RE, gdzie glikozydazy odłączają
jedną cząsteczkę Glc i Man, co jest sygnałem do skierowania glikozylowanego białka do AG. W AG
następuje przebudowa.
Glikacja  proces, który zachodzi bez udziału enzymów i wysokoenergetycznych substratów. Wysokie
stężenie (hiperglikemia) glukozy powoduje jej łatwe łączenie się z grupami NH2 białek, w tym
hemoglobiny. Ocena ilościowa glikowanych białek we krwi jest wskaz
nikiem zaawansowania cukrzycy,
bo zawartość glikowanych białek we krwi ulega nieznacznym zmianom.
Grupy krwi
Ceramid wiąże kilka reszt cukrowych i powstaje glikosfingolipid złożony z ceramidu i łańcucha
oligosacharydowego. Niewielkie różnice w budowie łańcucha oligosacharydowego są związane z
występowaniem antygenów grup krwi A, B i H (0). Podstawowym fragmentem jest występujący w
grupie H: czteroczłonowy oligosacharyd: Fuc-Gal-GlcNAc-Gal-O-CERAMID
GRUPA A: Dołączenie GalNAc pochodzącej z UDP-GalNAc przez N-acetylogalaktozoaminylotransferazę
do Galaktozy: Fuc-Gal-GlcNAc-Gal-O-CERAMID
GalNAc
GRUPA B: Dołączenie Gal pochodzącej z UDP-Gal przez galaktozylotransferazę do Galaktozy:
Fuc-Gal-GlcNAc-Gal-O-CERAMID
Gal
Uwarukowanie genetyczne powoduje obecność N-acetylogalaktozoaminylotransferazy (A) lub
galaktozyloransferazy (B). Brak enzymów = grupa krwi H (0)
Choroby  udział glikoprotein w patogenezie
Nieprawidłowości syntezy glikoprotein leżą u podstaw niektórych chorób. Głównąprzyczyną jest brak
lub uszkodzenie genow odpowiedzialnych za enzymy. Np. Zespół glikoprotein z niedoborem
węglowodanów, czy wrodzona wielojądrzastość erytroblastyczna z dodatnim testem lizy erytrocytów
wywołana kwaśnym środowiskiem  niedokrwistość.
Napadowa nocna hemoglobinuria  łagodnia niedokrwistość wywołana hemolizą erytrocytów.
Powodem jest niedobór białek w błonie erytrocytu, któe są przyczepione przez kotwicę GPI  czynnik
przyspieszający zamieranie i CD59. Przy ich niedoborze układ dopełniacza powoduje hemolizę
erytrocytów.
Choroba wtrętów komórkowych  niemożność umeszczenia enzymów lizosomalnych w lizosomach,
spowodowane jest to brakiem markera Man-6-P, który jest rozpoznawany przez receptory enzymów
lizosomalnych.
23
Polidystrofia rzekoma Hurler  mukolipidoza typ III  choroba genetyczna związana z chorobą ciałek
wtrętowych. Spowodowana przez defekt domeny oddziałującej z enzymami lizosomalnymi enzymu
fosfotransferazy GlcNAc.
Niedobór hydrolaz lizosomalnych glikoprotein powoduje wiele chorób. Np. ą-mannozydozę,
ą-fukozydoza, ą-sialidoza.
Inna rola glikoprotein:
Wirus grypy  zawiera neuraminidazę  uczestniczy w uwalnianiu wirusów z zakażonych komórek
Wirus HIV  atakuje komórki przez jedną z glikoprotein gp720
Reumatoidalne zapalenie stawów  zmieniona glikozylacja krążących cząsteczek immunoglobuliny
gamma.
GAG i ich funkcje biologiczne.
GAG są składnikami proteoglikanów. Proteoglikany są białkami złożonymi, zawierającymi
kowalencyjnie przyłączone GAG. Proteoglikany różnią się między sobą rozmieszczeniem w tkankach,
budową rdzenia białkowego, przyłączonymi GAG. GAG przyłączone są kowalencyjnie do białek
tworzących rdzeń białkowy.
Kwas hialuronowy nie tworzy proteoglikanów. A
ączy wiele rdzeni białkowych w duże agregaty. Do
kwasu hialuronowego NIEKOWALENCYJNIE przyłączone są białka łączące, które NIEKOWALENCYJNIE
wiążą rdzenie białkowe.
Biosynteza proteoglikanów
A. Przyłączanie GAG do rdzenia białkowego w RE i AG
B. Wydłużanie łańcucha
C. Zakończenie (terminacja) łańcucha
D. Dalsze modyfikacje
GAG
1. Kwas Hialuronowy  nierozgałęziony łańcuch, zawiera GlcUA (kwas glukuronowy) i GlcNAc.
Występuje w komórkach bakteryjnych, wielu tkankach zwierzęcych (pl yn stawowy, ciałko
szkliste oka, tkanka łączna luz
na)
GlcUA [�1,3] GlcNAc [�1,4] GlcUA
2. Siarczan chondroityny 4 i 6  zawiera GlcUA i GalNAc podstawiona w pozycji 4 lub 6
siarczanem. Jest głównym składnikiem chrząstki
GlcUA [�1,3] GalNAc [�1,4] GlcUA
3. Siarczan keratanu I i II - zbudowane z Gal i GlcNAc. Mogą zawierać grupę siarczanową w
pozycji 6 GlcNAc lub Gal. Typ I występuje w rogówce, typ II w tkance łącznej luz
nej.
GlcNAc [�1,3] Gal [�1,4] GlcNAc
4. Heparzna  zbudowana z GlcNAc/GlcN-SO3- z N-siarczanowaną grupą 6 oraz w większości z
kwasu iduronowego IdUA. Białko rdzeniowe składa się w tylko z seryny i glicyny. Występuje w
ziarnistościach komórek tucznych, w wątrobie, płucach i skórze
IdUA [ą1,3] 6 Siarczan-GlcN-SO3- [ą1,4] IdUA
5. Siarczan heparanu  zbudowany z GlcNAc I jest mniej licznie siarczanowany, oraz głównym
kwasem uronowym jest GlcUA. Występuje na powierzchniach komórek i w substancji
międzykomórkowej.
GlcUA [�1,4] GlcNAc [ą1,4] GlcUA
6. Siarczan dermatanu  zawiera IdUA z siarczanowaną grupą 2 oraz GalNAc z siarczanowaną
grupą 4.
IdUA [ą1,3] GalNAc [�1,4]IdUA
24
NAZWA SKRÓT ENZYMATYCZNY DEFEKT WYKRYWANE
METABOLITY W MOCZU
Mukopolisachardozy
Zespół Hurler-Scheiego MPS I Niedobór ą-L-iuronidazy Siarczan dermatanu i
siarczan heparanu
Zespół Huntera MPS II Niedobór sulfatazy Siarczan dermatanu i
iduronianowej siarczan heparanu
Zespół Sanfilipo A MPS III A Niedobór sulfatazy HS Siarczan heparanu
(sulfamidazy)
Zespół Sanfilipo B MPS III B Niedobór N- Siarczan heparanu
acetyloglukozoaminidazy
Zespół Sanfilipo C MPS III C Niedobór acetylotransferazy Siarczan heparanu
Zespół Sanfilipo D MPS III D Niedobór N- Siarczan heparanu
acetyloglukozoamino-6-
sulfatazy
Zespół Moriquio A MPS IV Niedobór N- Siarczan keratanu C6-SO4
acetylogalaktozo-6-sulfatazy
Zespół Moriquio B MPS IFB Niedobór �-galaktozydazy Siarczan keratanu
Zespół Morteaux-Lamy MPS VI Niedobór N- Siarczan dermatanu
acetylogalaktozoamino-4-
sulfatazy
Zespół Sly ego MPS VII Niedobór �-glukuronidazy Siarczan dermatanu,
siarczan heparanu,
siarczan 4-chondroityny,
siarczan 6-chondroityny
MUKOLIPIDOZY
Sialidoza ML I Niedobór sialidazy Fragmenty glikoprotein
(neuraminidazy)
Choroba wtrętów ML II Niedobór N- Fragmenty glikoprotein
komórkowych acetyloglukozoaminylo-
transferazy UDP-N-
acetyloglukozoaminoprotei-
nowej (kwaśne hydrolazy
wykazują brak reszt
fosfomannozowych)
Polidystrofia ML HI Jak w ML II ale niedobór jest Fragmenty glikoprotein
rzekomohurlerowska całkowity
Cukrzyce
Typ I  cukrzyca insulinozależna, charakteryzuje się obniżoną tolerancją na glukozę, spowodowaną
niskim wydzielaniem insuliny. Przejawia się to przez podwyższone stężenie cukru we krwi
(hiperglikemia) i cukromocz (glukozuria).
Typ II  cukrzyca insulino niezależna, charakteryzuje się otyłością, podwyższonym stężeniem wolnych
kwasów tłuszczowych.
Nietolerancja glukozy jest spowodowana też przez uszkodzenie wątroby, w niektórych infekcjach,
nadczynności przysadki lub kory nadnerczy.
Insulina wstrzyknięta do organizmu powoduje zwiększenie tolerancji dla glukozy. Zwięsza zużycie i
magazynowanie glukozy. Nadmiar insuliny powoduje hipoglikemie, prowadzącą do drgawek a nawet i
śmierci.
25
Regulacja glikolizy i glukoneogenezy
Efekty allosteryczne  Fosfofruktokinaza-1 (PFK-1):
[-] przez ATP, cytrynian, wzrost jonów H+ (spadek pH)  wzrost glukoneogenezy
[+] ADP, AMP, FRUKTOZO-2,6-BISFOSFORAN  wzrost glikolizy
W stanie sytości niskie stężenie glukagonu i podwyższone insuliny powodują wzrost biosyntezy
fruktozo-2,6-bisfosforanu, co powoduje wzrost aktywności glikolizy. PFK2 powoduje powstanie
fruktozo-2,6-bisfosforanu z fruktozo-6-fosforanu. PFK1 powoduje powstawanie fruktozo-1,6-
bisfosforanu.
Kinaza pirogronianowa:
[-] fosforylacja, ATP, alanina  wzrost glukoneogenezy
[+] fruktozo-1,6-bisfosforan  wzrost glikolizy
Hormonalna regulacja:
Insulina  produkowana w trzustce  komórkach wysp Langerhansa B - wydzielana po spożyciu posiłku.
Zwiększa się ilość glukokinazy, fosfofruktokinazy i kinazy pirogronianowej. Enzymy te pobudzają
glikolizę i glukoza przekształcana jest do pirogronianu w komórkach wątrobowych. Działa na inne
komórki powodując wbudowywanie się transporterów GLUT 4 w błonę komórkową.
Glukagon  wydzielany w stanie głodu. Aktywuje transkrypcje genów karboksykinazy
fosfoenolopirogronianowej, fruktozo-1,6-bisfosfatazę i glukozo-6-fosfatazę. Powoduje to nasilenie
glukoneogenezy. W wątrobie powoduje aktywację fosforylazy ą� cAMP.
Adrenalina  nasila glikogenolizę, zmniejsza wydzielanie insuliny i hamuje wychwyt glukozy przez
tkanki obwodowe. Działa przez fosforylazę i cAMP.
Transportety glukozy
GLUT 1  mózg, nerki, jelito grube, erytrocyty
GLUT 2  Wątroba, jelito cienkie, nerki
GLUT 3  Mózg, nerki, łożysko
GLUT 4  mięsień sercowy, tkanka tłuszczowa
GLUT 5  Jelito cienkie
Przemiany cukrowe w narządach
Narząd Szlaki metaboliczne Substraty Produkty
Wątroba ł-oksydacja; ketogeneza; Wolne kw. Glukoza, VLDL, HDL,
lipogeneza; biosynteza Tłuszczowe; mleczan; mocznik, was
cholesterolu; biosynteza mocznika i glicerol; fruktoza; moczowy, białka
kwasu moczowego; biosynteza glukoza osocza, kwasy
kwasów żółciowych żółciowe
Mózg Glikoliza Glukoza Mleczan
Adipocyty Estryfikacja kwasów tłuszczowych, Glukoza, Wolne kwasy
lipoliza, lipogeneza triacyloglicerol tłuszczowe, glicerol
lipoprotein
Mięśnie Glikoliza, cykl Krebsa Glukoza Mleczan
Erytrocyty Glikoliza, szlak pentozo Glukoza Mleczan
fosforanowy
26