Glut 2 – występowanie, mechanizm działania, funkcja
Ładunek glikemiczny – definicja, sposoby wyznaczania, znaczenie.
Inkretyny – katabolizm, funkcja
Regulacja glikogenogenezy
Insulina – mechanizm działania, funkcja
Siarczan heparanu – występowanie, budowa, funkcje:
Metabolizm i wchłanianie galaktozy; bloki
Cykl pentozowy w erytrocycie, produkty i znaczenie
Glut – 4 – występowanie, mechanizm działania, funkcja
Indeks glikemiczny – definicja, sposoby wyznaczania, znaczenie
Wchłanianie i metabolizm fruktozy
Inkretyny – mechanizm działania, funkcja
Regulacja glikogenolizy
Odmienność glikolizy w erytrocycie
Glikozydy nasercowe – występowanie, budowa, mechanizm działania, funkcja.
Szlak kwasu uronowego – przebieg, znaczenie
17. Synteza laktozy – przebieg, znaczenie
18. Choroba von Gierkego
19. Poza energetyczne działanie węglowodanów
20. Glukoneogeneza – przebieg, regulacja
21. Heksokinaza glukokinaza – porównanie
22. Wchłanianie i transport węglowodanów w eneterocycie – mechanizm, białka biorące udział
23. Kwas hialuronowy – występowanie, budowa, funkcje
24. Transport glukozy w erytrocycie
25. Glikozydy – struktura, występowanie, działania
26. Kwas hiauronowy – degradacja
27. SGLT-1 – m. ekspresji, mechanizm działania.
28. Proteoglikany – synteza, budowa, m. występowania, funkcje.
29. Cykl Corich (= cykl kwasu mlekowego, =Cykl Cori), Harper 212
30. GLUT 5 - regulacja, mechanizm działania
31. SGLT 2 - miejsce ekspresji, mechanizm działania
32. Glikoliza beztlenowa - przebieg, gdzie, znaczenie
33. Receptory dla pochodnych sulfonylomocznika - podział, występowanie, funkcja.
34. Peptyd C
35. Regulacja cyklu Krebsa
36. Reakcje anaplerotyczne (dopełniające) cyklu Krebsa.
37. Charakter amfiboliczny cyklu Krebsa
38. Markery stresu oksydacyjnego
39. Enzymatyczne i nieenzymatyczne mechanizmy inaktywacji wolnych rodników
Glut 2 – występowanie, mechanizm działania, funkcja
Glucose Transporter 2 występuje w trzustce, wątrobie, a także w jelitach i nerce. Glc dostaje się do komórki beta trzustki i następnie jest ona włączana w proces glikolizy, co powoduje wzrost stężania ATP w komórce. Wzrost stosunku ATP/ADP implikuje zamknięcie kanału potasowego, czego wynikiem jest depolaryzacja komórki beta. Jest to sygnał dla VOC, które się otwierają i powodują napływ Ca2+ do wnętrza komórki. Kompleks kalmodulina-wapń powoduje uwolnienie insuliny zdeponowanej w ziarnistościach komórek beta.
Funkcja: Obecność w wątrobie sprawia, że Glc najpierw wyłapywana jest przez mózg, czy mięśnie (niskie powinowactwo GLUT2 do Glc). Jest sygnałem do wydzielania insuliny w komórkach beta (wydzielania, nie wytwarzania), w odpowiedzi na wysoki poziom glikemii.
Ładunek glikemiczny – definicja, sposoby wyznaczania, znaczenie.
Ładunek glikemiczny to sposób oceny zawartości węglowodanów w pożywieniu. Opiera się na dwóch zmiennych: wartości indeksu glikemicznego (IG) oraz rozmiarze standardowej funkcji.
Ładunek glikemiczny dla pojedynczej porcji pożywienia można obliczyć według wzoru:
$$LG = \frac{W\ \times IG}{100}$$
Gdzie, W= ilość węglowodanów w danej porcji (w gramach), IG=indeks glikemiczny, LG=ładunek glikemiczny.
Ładunek glikemiczny jest przydatny w planowaniu diety i ocenie produktów spożywczych – opiera się na założeniu, że produkty o wysokim IG, spożywane w małych ilościach, dają taki sam efekt jak produkty o niskim IG, za to spożywane w dużych ilościach.
Inkretyny – katabolizm, funkcja
Inkretyny – grupa hormonów jelitowych, które zwiększają poposiłkowe wydzielanie insuliny przez komórki beta trzustki, nawet zanim dojdzie do poposiłkowego wzrostu poziomu glukozy we krwi. Powodują one także zwolnienie absorpcji substancji pokarmowych prze zwolnienie opróżniania żołądka i bezpośrednie zmniejszenie pobierania pokarmu. Innym działaniem inkretyn jest zmniejszenie wydzielania glukagonu przez komórki alfa wysp trzustkowych.
GLP-1 (peptyd podobny do glukagonu 1) i GIP (polipeptyd glukozo-zależny) są szybko inaktywowane przez enzym 4-pepdydaze dipeptydilową (DPP-4)
Regulacja glikogenogenezy
W syntezę glikogenu zaangażowane są dwie aktywności enzymatyczne: syntaza glikogenowa i enzym rozgałęziający. Aktywność syntazy glikogenowej jest regulowana na drodze hormonalnej, a regulacja enzymu rozgałęziającego następuje na drodze powstającego substratu. Aktywność syntazy glikogenowej jest modyfikowana przez jej fosforylacje. Niefosforylowana syntaza glikogenowa a jest katalitycznie aktywna, natomiast jej postać ufosforylowana – syntaza glikogenowa b – jest nieaktywna. Proces fosforylacji syntazy glikogenowej jest pobudzany przez glukagon, natomiast jej defosforylacja jest pobudzana przez insulinę. Niedobór insuliny przy względnym nadmiarze glukagonu, przesuwa równowagę pomiędzy obiema formami tego enzymu, na korzyść postaci fosforylowanej, czyli nieaktywnej. Skutkuje to zmniejszeniem glikogenogenezy, a w konsekwencji i wzrostem stężenia wolnej glukozy.
G6P jest allosterycznym aktywatorem syntazy b glikogenu (pozwala na syntezę glikogenu przez ufosforylowany enzym). Ilość glikogeniny natomiast decyduje o ilości ziaren glikogenu (tyle, ile jest glikogeniny) oraz o tym jak duża jest cząsteczka glikogenu (zapobiega nadmiernemu rozrostowi – w momencie, gdy syntaza straci kontakt z glikogeniną ustaje tworzenie glikogenu).
Inaktywacja fosforylazy glikogenowej – enzymu rozkładającego glikogen na drodze fosforolizy – sprzyja akumulacji glikogenu w wątrobie
Insulina – mechanizm działania, funkcja
Insulina działa na komórkę docelową poprzeć receptor błonowy, bez udziału wtórnego przekaźnika. Wiąże się z jej receptorami, obecnymi w błonach plazmatycznych większości komórek, głównie wątroby, mięśni i tkanki tłuszczowej. Związanie insuliny przez pozakomórkową domenę receptora nadaje domenie wewnątrzkomórkowej aktywność kinazy tyrozynowej, specyficznej wobec określonych substratów białkowych, szczególnie wobec innych cząsteczek receptora. Receptory, pobudzone poprzez związanie hormonu agregują i fosforylują się nawzajem (autofosforylacja). Nadaje to receptorowi zdolność do fosforylacji IRS – substratów receptora insulinowego. Te z kolei wiążą różne białka cytosolowe, które są ogniwami pośredniczącymi w kaskadzie reakcji prowadzących do końcowego efektu wywieranego przez insulinę.
Działanie insuliny jest skrajnie wysoce anaboliczne:
Następuje wzrosty syntezy białek w organizmie.
Gwałtowny wzrost lipogenezy, czyli tworzenia triglicerydów. (poprzez hamowanie HSL – lipazy wrażliwej na hormony).
Wzrost syntezy lipoprotein w wątrobie, czyli cząstek VLDL.
Efektem wewnątrzkomórkowym jest obniżenie cyklicznego AMP (bezpośrednio hamuje HSL)
Wzmożona synteza glikogenu
Hamowanie glikogenolizy, wzmaganie glikogenogenezy, aktywacja glikolizy
Aktywacja cyklu pentozowego
Hamowanie glukoneogenezy
Aktywacja pewnych czynników transkrypcyjnych, wzrost ekspresji genów i wzrost lub rozrost komórek.
Indukcja procesu proliferacji komórek mięśni gładkich (prowadzi do miażdżycy tętnic)
Siarczan heparanu – występowanie, budowa, funkcje:
Struktura:
cukier -> GlcN, GlcUA
siarczan ->NGlcN, 6’GlcN
Występowanie:
hepatocyty
ściany tętnic
fibroblasty skóry
neurony
komórki nowotworowe
błona podstawna kłębuszków nerkowych
lokalizacja wewnątrz i zewnątrzkomórkowa
Funkcje:
udział w filtracji kłębuszkowej
interkalują z fibronektyną, lamininą i kolagenem I, III i V
wykazuje wysokie powinowactwo do błon komórkowych
udział w adhezji i migracji komórek (antyproliferacyjne)
stymulacja LPL
Metabolizm i wchłanianie galaktozy; bloki
Głównym źródłem galaktozy jest laktoza (galaktozylo-B-1,4-glukoza), zawarta w mleku i jego przetworach. Trawienie laktozy zachodzi w jelicie cienkim. Pod działaniem laktazy (B-galaktozydazy) następuje hydrolityczny rozpad laktozy na glukozę i galaktozę.
Galaktoza wchłania się poprzez transport wtórnie aktywny. Polega on na przenoszeniu galaktozy przy udziale przenośnika tzw. Symportera galatozo-sodowego. Materiałem napędowym jest różnica w gradiencie stężenia jonów sodowych w świetle jelita i wewnątrz komórki. Gradient stężeń jest utrzymywany przez pompę sodowo-potasową, czyli ATP-azę Na/K zależną. Po przejściu do komórki galaktoza zostaje wciągnięta do dalszych przemian. W wątrobie glaktoza jest jets łatwo przemieniana w glukozę (225 Harper). Oprócz syntezy laktozy, galaktoza jest potrzebna jako składnik glikolipidów (cerebrozydów), proteoglikanów i glikoprotein. Część galaktozy pochodzi z rozpadu glikoprotein i glikolipidów. Przemiana galaktozy nie jest regulowana przez insulinę. Część galaktozy jest przetwarzana do galaktytolu, podobnie jak glukoza do sorbitolu. Powstaje alkohol – galaktytol.
Galaktozuria – jest dziedziczona autosomalnie recesywnie. Spowodowana jest niedoborem galaktokinazy – enzymu przekształcającego nieodwracalnie galaktozę w galaktozo-1-fosforan w obecności ATP i Mg2+. Choroba polega na uszkodzeniu wątroby oraz może powodować rozwój zaćmy – Galaktitol powstaje podczas redukcji Gal. Gromadząc się w soczewce powoduje napływ płynów i rozwój zaćmy. Leczenie stanowi wykluczenie Gal z diety. Niedobór enzymu można wykazać w krwinkach.
Galaktozemia – brak urydylilotransferazy 1-fosfo-galaktozowej. Katalizuje ona przekształcenie galaktozo-1-fosforanu w glukozo-1-fosforan. Choroba dziedziczy się autosomalnie recesywnie. Niemowlęta dotknięte tą chorobą nie rozwijają się normalnie, po spożyciu mleka występuje biegunka i wymioty. Kolejno dochodzi do powiększenia wątroby. Powoduje wzrost stężenia galaktozy we krwi i obecność jej w moczu. Leczenie polega na wyeliminowaniu galaktozy z diety. Galaktozo-1-fosforan hamuje fosfoglukomutazę i dehydrogenazę glukozo-6-fosforanową, co stanowi dodatkowe upośledzenia w metabolizmie Glc. Uszkodzenia prowadzące do niedorozwoju są spowodowane nagromadzeniem toksycznych substancji (głównie galaktozo-1-fosforanu).
Cykl pentozowy w erytrocycie, produkty i znaczenie
Szlak pentozowy w erytrocytach dostarcza NADPH dla redukowania utlenionego glutationu, co jest katalizowane przez reduktazę glutationową. Zredukowany glutation usuwa z erytrocytów H2O2, w reakcji katalizowanej przez peroksydazę glutationową. Jest to bardzo ważna reakcja, ponieważ nagromadzenie H2O2 może skracać czas życia erytrocytów przez zwiększenie szybkości utleniania gemoglobiny do methemoglobiny. W związku z tym cykl pentozowy w erytrocycie nie jest potrzebny do syntez pentoz, ani kwasów tłuszczowych, ani aminokwasów. NADPH powstaje w kluczowej reakcji cyklu pentozowego, czyli działania dehydrogenazy glokozo-6-fosforanowej.
Glut – 4 – występowanie, mechanizm działania, funkcja
GLUT4 występuje w mięśniach szkieletowych, a także w mięśniu sercowym i w tkance tłuszczowej (adipocytach).
W obrębie komórki znajdują się w pęcherzykach wyprodukowane już glukotransportery 4. W momencie, kiedy zadziała insulina, następuje transformacja i wbudowanie tego typu receptorów w obrębie błony cytoplazmatycznej, tym samym otwierają się wrota dla transportu dokomórkowego glukozy. Drugim mechanizmem transportu tych pęcherzyków – wysiłek fizyczny. Po wejściu glukozy do komórki GLUT 4 ulegaja inwaginacji.
Dzięki niemu Glc może być wciągnięta na szlaki metaboliczne, w których powstaje energia w tk. Obwodowych.
Indeks glikemiczny – definicja, sposoby wyznaczania, znaczenie
Indeks glikemiczny jest to zdolność produktów do podwyższania glikemii. Jest definiowany jako średni, procentowy wzrost stężenia glukozy we krwi po spożyciu, przez reprezentatywną statystycznie grupę ludzi, procji produktu zawierającej 50 gramów przyswajalnych węglowodanów. Wzrost poziomu cukru we krwi w przypadku spożycia 50 gramów glukozy przyjęto jako podstawę skali (100%).
By go wyznaczyć należy podać produkt w ilości 50 gram grupie osób kontrolnych. Następnie przez 2h, co 15min dokonuje się badania poziomu glukozy w surowicy. Kolejno, określa się go dzieląc pole pod krzywą glikemiczną danego produktu (wykres zmian glikemii w czasie po spożyciu przez pole pod krzywą glikemiczną glukozy i wyraża w procentach. Wynik poniżej 50 oznacza produkt o niskim IG, 50-70 – umiarkowanym, a powyżej 70 – wysokim.
Indeks glikemiczny może być używany do planowania diety odchudzającej.
Wchłanianie i metabolizm fruktozy
Fruktoza wchłania się na drodze dyfuzji ułatwionej, czyli transportu biernego, z gradientem stężeń, przy udziale przenośnika i bez udziału ATP. Jej transporterem jest przede wszystkim GLUT5.
Większość spożytej fruktozy (ok. 100g dziennie, z sacharozy, owoców, miodu) jest metabolizowana przez szlak przemian fruktozo-1-fosforanu. W wątrobie, nerce i śluzówce jelita cienkiego fruktoza jest fosforylowana do fruktozo-1-fosforanu przez fruktokinazę -> niezależnie od hormonów (tolerancja fruktozy w cukrzycy). Dalej, w wątrobie i w nerce, jest ona przekształcana przez aldolazę fruktozo-1-fosforanową B do fosfodihydroksyacetonu i aldehydu glicerynowego. Aldehyd jest fosforylowany do aldehydu 3-fosfoglicerynowego przez kinazę specyficzną dla trioz -> włączenie produktów do glikolizy. (Harper 224)
W innych tkankach, pod wpływem heksokinazy, może dojść do wytworzenia fruktozo-6-fosforany. Ponieważ glukoza ma 20x większe powinowactwo do enzymu niż fruktoza, proces ten raczej nie zachodzi w wątrobie, mimo, że jest tam obecna heksokinaza, ze względu na duże stężenie glukozy, natomiast mięśniach, gdzie więcej jest fruktozy niż glukozy powstaje dużo F6P.
Inkretyny – mechanizm działania, funkcja
Inkretyny hamują uwalnianie glukagonu, zmniejszając glikemię, zwiększają uwalnianie insuliny i opóźniają opróżnianie żołądka. Receptory dla inkretyn występują przede wszystkim na komórkach beta-trzustki, ale wykryto je także w tkance tłuszczowej, ośrodkowym układzie nerwowym, sercu, korze nadnerczy i w śródbłonku naczyń. Ich działanie prowadzi do większej sekrecji insuliny po doustnym podaniu glukozy w porównaniu z wydzielaniem insuliny po podaniu pozajelitowym (efekt inkretynowy).
Regulacja glikogenolizy
Proces fosforolizy glikogenu, czyli glikogenolizy jest regulowany przez fosforylazę glikogenową. Fosforylaza glikogenowa jest aktywna w formie ufosforylowanej. Wzrost stężenia cAMP powoduje aktywacje kinazy białkowej A i następnie działa kinaza fosforylazy glikogenowej (w tym samym czasie syntaza glikogenowa jest nieaktywna). Tym samym hormony, takie jak adrenalina, noradrenalina i glukagon aktywując cyklazę adenylową nasilają proces glikogenolizy. Insulina natomiast zwiększa aktywność fosfodiesterazy, która rozkłada cAMP, co skutkuje zahamowaniem glikogenolizy. Należy pamiętać, że insulina obniża cAMP jedynie wówczas, gdy było ono uprzednio zwiększone działaniem glukagonu lub adrenaliny, tzn. jest antagonistą ich działania. (Harper 196)
ATP i glukozo-6-fosforan hamują allosterycznie aktywną fosforylazę a zarówno w wątrobie jak i w mięśniu (hamują glikogenolizę), natomiast glukoza jest jej inhibitorem jesdynie w wątrobie. cAMP natomiast jest wytwarzany, gdy stężenie ADP zaczyna wzrastać (pobudzenie glikogenolizy).
Szybkość glikogenolizy w mięśniu zwiększa się kilkasetkrotnie bezpośrednio po rozpoczęciu skurczu mięśnia – sygnałem jest wzrost wewnątrzkomórkowego stężenia jonu Ca2.
Stymulacja receptorów alfa1-adrenergicznych w wątrobie przez adrenalinę i noradrenalinę prowadzi do aktywacji glikogenolizy. Proces ten jest niezależny od cAMP. Niezbędne do tego jest przemieszczenie się jonów Ca2+ z mitochondriów do cytozolu, a następnie stymulacja kinazy fosforylazy wrażliwej na działanie kompleksu Ca2+-kalmodulina.
Inaktywacja fosforylazy następuje pod wpływem fosfatazy-1 białek.
Odimenność glikolizy w erytrocycie
5-10% przemian glukozy w erytrocycie to jest cykl pentozowy. Jego funkcją w erytrocycie jest uzyskanie zredukowanego NADP dla działania reduktazy glutationowej, a zredukowany glutation jet potrzebny dla peroksydazy glutationowej inaktywującej wolne rodniki, na których działanie, krwinka w skutek specyficznej funkcji transportera tlenu jest szczególnie narażona.
Glikoliza w erytrocycie może przebiegać również z zerowym zyskiem energetycznym, co nosi nazwę cyklu Rappaporta-Luberinga. W cyklu tym mutaza difosfoglicerynianowa katalizuje przemianę 1,3-difosfoglicerynianu w 2,3-difosfoglicerynian (2,3-DPG), w wyniku czego zostaje pominięty etap w którym powstaje jedna cząsteczka ATP na każdą fosfotriozę. 2,3-DPG powstaje w sytuacjach hipoksji (niedotlenienie tkanek). Zmienia on powinowactwo oksy-Hb do tlenu, przesuwając krzywą dysocjacji oksy-Hb w prawo, tym samym ułatwiając oddawanie tlenu w tkankach.
Sposób regeneracji NAD dla dehydrogenazy aldehydu 3-fosfoglicerynowego odbywa się nie tylko poprzez przemianę pirogronianu w mleczan, ale także przemianą methemoglobiny w hemoglobinę.
Glikozydy nasercowe – występowanie, budowa, mechanizm działania, funkcja.
Struktura: O-glikozydy
Aglikon – pochodne steranu (układ podobny do cholesterolu, wit D.)
Występowanie:
Naparstnica purpurowa, naparstnica wełniasta
Skrętnik
Cebula morska
Konwalja majowa
Miłek wiosenny.
Mechanizm działania: Efekt bezpośredni to hamowanie pompy Na+/K+ , więc wtórnie wpływają na wzrost Na i spadek stężenia K+. Hamowana jest wymiana Na<->Ca, co powoduje wzrost wewnątrzkomórkowego stężenia Ca.
Funkcja: Zwiększają siłę skurczu mięśnia sercowego (działanie inotropowe dodatnie)
Wzrost wydajności serca
Likwidacja zastoju krwi
Wzrost ilości wydalanego moczu
Ustępowanie obrzęków
Możliwe działanie antyandrogenowe
Działanie na serce – zwiększają siłę skurczu i pobudliwość niższych ośrodków, a hamują częstość skurczu i przewodnictwo.
Stosowane były dawniej do leczenia zaburzeń krążenia i ponadkomorowych zaburzeń rytmu.
16.Szlak kwasu uronowego – przebieg, znaczenie
Przebieg – Harper 222
W wątrobie szlak kwasu uronowego katalizuje przekształcenie glukozy w kwas glukuronowy, kwas askorbinowy (z wyjątkiem organizmu człowieka i innych gatunków, dla których askorbinian jest witaminą) oraz w pentozy.
W cylku powstaje UDP-glukuronian, który jest aktywną formą glukuronianu. Może być on wbudowany do protegolikanów lub wchodzić w reakcje z hormonami steroidowymi, bilirubiną i wieloma lekami, wydalanymi z żółcią lub moczem w stanie sprzężonym z kwasem glukuronowym. Glukuroniany mogą być wykorzystywane również do syntezy cukrów złożonych (GAG), syntezy tłuszczów złożonycj, biotransformacji ksenobiotyków lub syntezy askorbinianu (ale nie u człowieka).
17. Synteza laktozy – przebieg, znaczenie
Przebieg: Harper 225
Ciąg reakcji prowadzi do otrzymania laktozy – disacharydu występującego w mleku.
18. Choroba von Gierkego
Choroba von Gierkego to I typ glikogenozy, czyli zaburzenia degradacji glikogenu. W schorzeniu tym występuje niedobór enzymu – glukozo-6-fosfatazy, najczęściej wątrobowej – z wątroby nie może być uwalniana glukoza. Dochodzi do przeładowania glukozo-6-fosforanem, który może następnie wejść na szlak glikolizy i być metabolizowany do pirogronianu lub ulegać izomeryzacji do glukozo-1-fosforanu i być wbudowany z powrotem doglikogenu. W związku z tym w hepatocytach zwiększa się stężenie glikogenu, pirogronianu i mlezanu, nie można dostarczyć glukozy innym tkankom np. w okresach głodu między posiłkami, zahamowana jest również przemiana galaktozy w glukozę, dlatego organizm musi korzystać z alternatywnych źródeł energii – tłuszczy. Klinicznie objawia się hepatomegalią, występuje przeładowanie glikogenem, hipoglikema, hiperlipidemia, ketonemia, nadwrażliwość tkanek na insulinę, kwasica mleczanowa, możliwe rozwinięcie skazy krwotocznej, przeładowanie kanalików nerkowych glikogenem, osteoporoza, kępki żółte na skórze kończyn, hiperurykemia – objawy dny moczanowej, kamienie dróg moczowych. Leczenie: brak możliwości korekty defekty enzymatycznego, leczenie polega na zapobieganiu hipoglikemii, kwasicy i hiperurykemii.
19. Poza energetyczne działanie węglowodanów (?)
Pośrednie produkty przemiany cukrów prostych, a szczególnie glukozy, fruktozy i galaktozy stają się substratami zużywanymi do różnych syntez, np. tłuszczów i niektórych aminokwasów. Ryboza i deoksyryboza są składnikami nukleozydów, nukleotydów i kwasów nukleinowych. Pochodne cukrów prostych: aminoheksozy i kwasy uronowe tworzą wielkocząsteczkowe połączenia, zwane glikozaminoglikanami – należące do głównych składników macierzy pozakomórkowej. Zarówno monosacharydy, jak i ich pochodne wiążą się z białkami lub z lipidami tworząc połączenia zwane (odpowiednio) glikoproteinami lub glikolipidami.
20. Glukoneogeneza – przebieg, regulacja
Harper 206 – przebieg.
Karboksylaza pirogronianowa (pirogronian -> szczawiooctan) jest regulowana przez acetylo-CoA, glukagon (przez cAMP), ADP oraz insulinę . Wzrost ilości acetylo-CoA to sygnał, że potrzebne są większe ilości szczawiooctanu. Glukagon również daje sygnał do zwiększenie stężenia glukozy w osoczu, co nasila proces glukoneogenezy. Natomiast ADP i insulina hamują karboksylazę pirogronianową.
Karboksylaza fosfoenolopirogronianowa (szczawiooctan -> PEP) – jest aktywowana przez ADP i glukagon (cAMP), a hamowana przez insulinę i adrenalinę.
Fruktozo-1,6-bisfosfataza jest pobudzana przez cytrynian (świadczy o tym, że jest wystarczający poziom substratów cyklu Krebsa), głód (przez glukagon) i przez ATP. Natomiast Fruktozo-2,6-bisfosfataza i AMP hamują ten enzym.
Szybkość glukoneogenezy jest zależna od stężenia mleczanu.
21. Heksokinaza glukokinaza – porównanie
Oba enzymy biorą udział w pierwszym etapie glikolizy, polegającym na fosforylacji glukozy, co zapobiega jej ucieczce z komórki. Zarówno heksokinaza jak i glukokinaza wykorzystują energię z rozpadu ATP w obecności jonów magnezu. Mają ten sam produkt – glukozo-6-fosforan. Róznice:
Heksokinaza:
Występuje we wszystkich komórkach pozawątrobowych
Ma duże powinowactwo – niska stała Michaelisa
Mała specyficzność – fosforyluje również inne heksozy
Regulowana jest przez produkt swojej reakcji na zasadzie sprzężenia zwrotnego -> hamowana przez glukozo-6-fosforan
Jej znaczenie polega na dostarczeniu komórkom glukozę nawet przy jej niskim stężeniu we krwi
Glukokinaza
występuje w komórkach wątroby
Ma niskie powinowactwo do substratu – wysoką stałą Michaelisa, działa optypalnie przy stężeniu glukozy wynoszącym powyżej 5mmol/l
Duża specyficzność – fosforyluje jedynie glukozę
Zależna od insuliny
Znaczenie polega na usuwaniu glukozy z krwi po spożyciu posiłku
22. Wchłanianie i transport węglowodanów w eneterocycie – mechanizm, białka biorące udział
W jelicie wchłaniane są jedynie cukry proste.
Transport odbywa się przy udziale dwóch mechanizmów:
a) transport wtórnie aktywny (glukoza, galaktoza): wbrew gradientowi stężeń, przy udziale ATP
b) transport bierny (fruktoza, mannoza, pentozy) – przy udziale przenośnika, bez nakładu energii.
Glukoza dostaje się do enterocyta za pomocą transportu wtórnie aktywnego poprzerz syporter sodowy (po stronie luminalnej przyłącza jon sodu i Glc). Wewnątrz komórki oddzielają się one od symportera. Sód jest wypompowywany z powrotem do światła jelita poprzez pompy Na+/K+, do której działania niezbędna jest energia. Natomiast Glc zostaje wciągnięta do dalszych przemian.
GLUT5 – jest transporterem fruktozy, powinowactwo do glukozy jest bardzo niskie. (Występuje w jelicie).
W jelicie występuje również transporter SGLT1, który odpowiada za aktywny transport glukozy – wbrew gradientowi stężeń. Jest to symporter, który przenosi glukozę wraz z jonami Na+.
23. Kwas hialuronowy – występowanie, budowa, funkcje
Występowanie:
Występuje w płynie stawowym i w torebkach stawowych
Ciało szkliste oka
tkanka łączna luźna, skóra, chrząstka
tkanka embrionalna, pępowina
mięsień sercowy
Budowa:
cukier ->GlcNAc, GlcUA
4-D-glukuronowy-1,3-N-acetyloglukozamina
nierozgałęziony łańcuch polisacharydowy
nie tworzy wiązań z białkami – nie tworzy proteoglikanów
nie jest siarczanowany
Funkcje:
udział w proliferacji i wzroście komórek
ma dużą objętość hydrodynamiczną – zatrzymuje wodę (w macierzy pozakomórkowej)
warunkuje sprężystość i wytrzymałość tkanek
działanie przeciwzapalne (przez oddziaływanie z leukocytami)
hamuje aktywność enzymów lizosomalnych
składnik mazi stawowej (lek w zmianach zwyrodnieniowych stawów)
reguluje transport białek do tkanek
bierze udział w krzepnięciu krwi
24. Transport glukozy w erytrocycie
Transport glukozy w erytrocycie odbywa się za pomocą transportera dwukierunkowego GLUT1. Jest to transport konstytutywny. Dawniej nazywany był insulinoniezależnym. Dziś natomiast wiadomo, że stężenie insuliny nie stanowi dodatkowego ograniczenia dostępu glukozy dla erytrocytu. Zależy natomiast od glukozy. Wzrost stężenia Glc powoduje wzrost transportu. GLUT1 charakteryzuje się wysoką ekspresją w komórkach nowotworowych.
Stała Michaelisa GLUT1 jest stosunkowo wysoka, Km=20mmol/l.
GLUT1 występuje w OUN, erytrocytach i śródbłonku. (wysokie stężenie w komórkach śródbłonka tworzącego bariere krew-mózg – punkt uchwytu dla leków stosowanych po udarach).
25. Efekt inkretynowy, biosynteza, degradacja inkretyn
Inkretyny to hormony jelitowe produkowane przez komórki jelita.
GLP-1 przez komórki L jelita krętego, a GIP przez komórki K jelita czczego.
Inkretyny powstają z proglukoagonu pod wpływem innych enzymów niż tych charakterystycznych dla glukagonu. Mają one krótki okres półtrwania. Degradowane są przez DPP-4 już w śluzówce jelita, w wyniku czego powstają nieaktywne produkty.
Inhibitory DPP-4 to sitagliptin i vildagliptin.
Działanie inkretyn polega na wzroście sekrecji insuliny pod wpływem glukozy. Spowalniają one motorykę jelit, hamują opróżnianie żołądka i powodują wzrost insulinowrażliwości tkanek.
25. Glikozydy – struktura, występowanie, działania
Glikozydy to pochodne cukrów prostych (aldoza, ketoza) składające się z GLIKONU: monosacharyd, kwas uronowy i fragmentu nie cukrowego (AGLIKONU), którym może być: alkohol, puryny, pirymidyny, reszty aminokwasowe białek, lipidy, tiole i fenole. Rolę aglikonu może spełniać drugi monocukier, w ten sposób cukry proste mogą wytwarzać struktury polimeryczne.
Powszechnie występują w roślinach, nie są produkowane u zwierząt ani u człowieka. Występują w formie alfa i beta, jednak nie wykazują mutarotacji. Są to związki krystalicznie rozpuszczalne w wodzie. Rośliny wydzielają je w rytmie dobowym – najwięcej w godzinach popołudniowych.
Działanie glikozydów. Glikozydy:
fenolowe – są środkami odkażającymi drogi moczowe. Działają naportnie i preciwbiegunkowo
nasercowe – hamują pompe Na+/K+, a więc wtórnie wpływają na wzrost Na+ i spadek K+.
antrachinowe – są środkami przeczyszczającymi (masa stolca ulega zwiększeniu), wzrost perystaltyki
flawonoidowe – uszczelniają naczynia, zmniejszają ich kruchość i łamliwość, są moczopędne, hamują syntezę prostaglandyn, powodują rozkurcz mięśni gładkich przewodu pokarmowego, wazodilatacja
goryczkowe – zwiększają wydzielanie śliny i soków trawiennych
saponinowe – działanie wykrztuśne i wymiotne, wydzielanie gruczołów przewodu pokarowego i drzewa oskrzelowego
26. Kwas hiauronowy – degradacja
Czas półtrwania kwasu hialuronowego jest krótki, lecz zależny od tkanki w jakiej się znajduje. Część tego polimeru ulega degradacji od raz u w miejscu syntezy, a część z krążeniem w krwi trafia do wątroby, gdzie jest rozkładana przez komórki zatokowe wątroby. HA (kw. Hialuronowy) jest eliminowany z tkanek drogą receptorową przy użyciu receptrora CD44, dochodzi do jeho endocytozy. W komórce HA jest degradowany w lizosomach z użyciem hialuronidazy oraz egzoglikozydaz, takich jak beta-glukuronidaza czy heksozoaminidaza. Człowiek posiada 5 typów hialuronidaz, a ich optymalne pH < 7.
27. SGLT-1 – m. ekspresji, mechanizm działania.
SGLT1 – Zależy od sodu transporter dla glukozy. Występuje w enterocytach, cewce bliższej nefronu (odcinek S3) oraz w mięśniu sercowym. Odpowiada on za transport glukozy lub galaktozy do enterocytu wbrew gradientowi stężeń – jest to transport aktywny. Energia potrzebna do tego transportu pochodzi z jednoczesnego napływu do wewnątrz komórki Na+. Jedna cząsteczka glukozy jest transportowana z 2 jonami Na+. Duże stężenie Na+ na zewnątrz komórek powoduje ujemny potencjał wewnątrz, co pociąga jony Na+ do środka. Energia potencjału elektrochemicznego jest wykorzystywana do transportu glukozy i galaktozy.
Na+ zostaje wypompowywane przez pompy Na+/K+, dzięki czemu utrzymywany jest korzystny gradient.
Jest to przykład transportu wtórnie aktywnego, gdyż energia z ATP jest potrzebna do utrzymania gradientu stężeń, a nie bezpośrednio do transportu.
W wyniku mutacji SGLT1 glukoza dostaje się do dalszych odcinków przewodu pokarmowego, co powoduje namnożenie się bakterii. Objawami są biegunki, wzdęcia, mała glikozuria. Pacjenci powinni stosować dietę bogatą w fruktozę.
28. Proteoglikany – synteza, budowa, m. występowania, funkcje.
Proteoglikany są białkami złożonymi zawierającymi kowalencyjnie przyłączone glikozaminoglikany (GAG). Ilość składnika cukrowego przypadającego na łańcuch polipeptydowy jest znacznie większa niż w glikoproteinach – sięga 95% ich całkowitej masy.
Przykłady:
syndekan
betaglikan
serglikan
perlekan
agrekan
wersikan
dekorin
biglikan
fibromodulina
Biosynteza:
A: przyłączanie do rdzenia białkowego poprzez -
O-glikozydowe wiązanie między ksylozą i seryną (występujące tylko w proteoglikanach). Następnie dodawane są 2 reszty Gal tworząc trisacharyd Gal-Xyl-Ser.
O-glikozydowe wiązanie między GalNAc i Ser (lub Thr) w siarczanie keratanu II
N-glikozydowe wiązanie między GlcNAc i azotem amidowym Asn (asparagina).
Synteza rdzenia białkowego zachodzi w ER, późniejdze etapy biosyntezy i modyfikacji łańcuchów GAG zachodzą w AG
B: Wydłużanie łańcucha. Wykorzystywane są cukry nukleotydowe i glikozylotransferazy znajdujące się w AG. Jeden enzym katalizuje jedno specyficzne wiązanie.
C: Terminacja łańcuchowa – wynik siarcanowania określonych pozycji pewnych cukrów i wydłużenia łańcuchów GAG poza błonami, gdzie zachodzi kataliza.
D: Dalsze modyfikacje. Proces epimeryzacji reszt GlcUA do IdUA katalizowany przez epimerazy oraz proces siarczanowania GalNAc wspomagany przez znajdujące się w AG sulfotransferazy przy udziale PAPS.
Funkcje:
Proteoglikany występują we wszystkich tkankach głównie jako składnik macierzy pozakomórkowej, uczestnicząc w kształtowaniu napięcia. Stanowią one składnik substancji podstawowej tkanki łącznej. Oddziałują z kolagenami i elastyną oraz z białkami adhezyjnymi , takimi jak: fibronektyna i laminina. Dzięki temu mogą diałaj jak receptory uczestniczące w adhezji i oddziaływaniu komórka-komórka. Ułatwiają hydratacje dzięki obecności GAG (są polianionami). Posiadają właściwości żelujące, dzięki czemu działają jak sita wyłapujące makrocząsteczki. Dzięki dużym rozmiarom stanowią wypełnienie przestrzeni pozakomórkowej. W kłębuszkach nerkowych modulują właściwości filtrujące. Mogą występować w jądrze i w ziarnistościach, jednak ich funkcja wewnątrz komórki nie jest znana. Jako białka niekolagenowe tworzą strukturę kości (biglikan, dekorin). Agrekan z kolei, główny proteoglikan, odpowiada za ściśliwość chrząstki.
29. Cykl Corich (= cykl kwasu mlekowego, =Cykl Cori), Harper 212
Jest to krążenie mleczanu z mięśni i krwinek do wątroby oraz wypływanie z wątroby glukozy w przerwach między posiłkami.
Mleczan powstaje w mięśniach podczas pracy na długu tlenowym, a jedynym miejscem, gdzie może być metabolizowany jest hepatocyc. Istotne znaczenie w produkcji kwasu mlekowego mają także erytrocyty. Kwas mlekowy jest substancją oddziałująca na nocioceptory (wrażliwe na spadek pH). Jednostką chorobową, w której kwas mlekowy jest wytwarzany, ponieważ występuje niedokrwienie kończyn dolnych jest chromanie przystankowe. Cykl ten przesuwa część obciążenia metabolicznego z pracujących mięśni do wątroby. Do zachodzenia glikolizy konieczy jest NAD - czas odnawiania go w mitochondriach jest dość długi, więc mięsień produkując mleczan zyskuje też na czasie.
30. GLUT 5 - regulacja, mechanizm działania
Glut5 to transporter fruktozy występujący w błonie enterocytu w jelicie cienkim. Odpowiada on za transport fruktozy z światła jelita do enterocytu w mechanizmie dyfuzji wspomaganej ze wzglęgu na duże stężenie fruktozy w świetle jelita. GLUT5 występuje również w mięśniach szkieletowych, jądrach, nerkach, tkance tłuszczowej (adipocytach) i w mózgu. Defekty GLUT5 powodują zaburzenia wchłaniania Fruktozy.
Działanie GLUT5 jest indukowane przede wszystkim przez fruktozę zawartą w diecie. Ponadto ekspresja GLUT5 jest zwiększana przez cAMP.
31. SGLT 2 - miejsce ekspresji, mechanizm działania
Zależny od sodu transporter dla glukozy 2. Występuje on w kanaliku bliższym nefronu. Odpowiada za reabsorbcję glukozy – około 98% glukozy jest reabsorbowane przez SGLT2. Jego zdolność transportowa jest ograniczona. W przypadku, gdy stężenie glukozy w krwi wynosi >180mg/dl, glukoza jest wydalana z moczem.
Jest to symporter – wraz z jedną cząsteczką glukozy transportowany jest jeden jon Na+.
Mechanizm transportu taki jak SGLT1.
32. Glikoliza beztlenowa - przebieg, gdzie, znaczenie
Przebieg – Harper 187.
W warunkach beztlenowych obok najbardziej typowego sposobu zregenerowania NAD w erytrocycie mamy dodatkową możliwość – poprzez redukcje methemoglobiny do hemoglobiny
Proces ten zachodzi w cytozolu. Glikoliza jest potrzebna po to by dostarczyć choć tak mało energii jak 2 mole ATP w warunkach, gdy utlenianie kwasów tłuszczowych jest niemożliwe, czyli w warunkach beztlenowych. Ma to często miejsce w mięśniach poprzecznie prążkowanych, które są przez cały czas w stanie względnego niedotlenienia.
Erytrocyty nie posiadają mitochondrium, a więc również w nich glikolia jest niezbędna.
33. Receptory dla pochodnych sulfonylomocznika - podział, występowanie, funkcja.
SUR(SulfonylUrea Receptor) należą do tzw. Grupy białek ABC (ATP binding casette). Posiadają one domenę, czyli kasetę wiążącą ATP.
Lokalizacja:
SUR-1- komórki beta trzustki
SUR-2- kardiomiocyty
SUR-3- SMC naczyń, mózgowie
Pochodne sulfonylomocznika to grupa leków stosowanych od kilkudziesięciu lat w leczeniu cukrzycy, leków doustnych. Ich receptor, który nazywa się receptorem dla pochodnych sulfoylomocznika , występuje w obrębie błony cytoplazmatycznej komórek beta trzustki.
Aktywacja tego receptora ma podobne implikacje jak napływ glukozy przez GLUT2 do wnętrza komórki. Powoduje zamknięcie kanału potasowego, a wskutek tego depolaryzację komórki, napływ Ca2+ przez VOC, następnie kompleks CaM prowadzi do uwolnienia insuliny. Jego aktywacja, nie prowadzi jednak do zwiększenia ekspresji insuliny.
Pochodne sulfonylomocznika nie działają na SUR-2.
34. Peptyd C
Powstaje w wyniku enzymatycznej obróbki proinsuliny przez prokonwertazy oraz karboksypeptydazę E w aparacie Golgiego. Składa się z 36 aminokwasów. Do krwi dostaje się podczas uwalniania insuliny. Peptyd C wiąże się z błonami komórek beta trzustki, komórek kanalików kony nerki oraz fibroblastami. Kwas glutaminowy umożliwia to wiązanie. Ponadto peptyd C może wnikać do wnętrza komórek na zasadzie endocytozy.
Jego degradacja odbywa się w lizosomach.
Bezpośrednio funkcją Peptydu C jest stymulacja aktywności Na+/K+ ATPazy. Przeciwdziała on również rozwojowi stanu zapalnego.
Jest markerem stężenia insuliny. Wzrost stężenia peptydu C w surowicy świadczy o rozwoju cukrzycy. Natomiast u osób przyjmujących preparaty insuliny pozwala ocenić wydzielanie endogennej insuliny.
W związku z tym, że jego stężenie odzwierciedla poziom insuliny. Podwyższone lub prawidłowe stężenie peptydu C obserwujemy w cukrzycy typu 2, a w cukrzycy typu 1 poziom jest obniżony. Jest to istotne w terapii, gdyż umożliwia dobór leku:
W stężeniu wysokim i normalnym stosujemy pochodne biguanidu (metformina), a w stężeniu obniżonym – pochodne sulfonylomocznika (glimepiryd).
35. Regulacja cyklu Krebsa
Cykl Krebsa jest przede wszystkim regulowany podażą utlenionych koenzymów dehydrogenaz (NAD+), ta z kolei ze względu na sprzężenie utleniania z fosforylacją zależy od dostępności ADP, a w końcu także od szybkości zużywania ATP. Konieczna jest obecność tlenu – cykl Krebsa jest bezpośrednio zależny od łańcucha oddechowego (regulacja oddechowa). Zależy również od dostępności koenzymów oraz jonów metali (Fe2+, Mg2+, Mn2+).
Reakcje nieodwracalne są aktywowane przez Ca2+ - jego stężenie wzrasta w sytuacjach zwiększonego zapotrzebowania na energię (np. w czasie skurczu):
Syntaza cytrynianowa jest hamowana przez długołańcuchowe acylo-CoA. Ponadto ATP jest allosterycznym inhibitorem, który powoduje wzrost stałej Michaelisa dla acetylo-CoA, im więcej ATP, tym mniej enzym jest wysycony. Enzym ten jest hamowany również przez bursztynylo-CoA i NADH++H+.
Dehydrogenaza izocytrynianowa jest hamowana przez ATP i NADH+ - wypiera on NAD+ przez co hamuje enzym. Oprócz Ca2+ jest stymulowana przez ADP, który jest stymulatorem allosterycznym – wzrost powinowactwa do ADP, NAD+ oraz Mg2+ są wzajemnie kooperatywne.
Kompleks dehydrogenazy alfa-ketoglutaranowej jest hamowany przez bursztynylo-CoA, NADH+ oraz produkty jej reakcji – CO2 i sukcynylo-CoA. Jej inhibitorem jest również arsenin
Dehydrogenaza bursztynianowa hamowana przez malonian oraz szczawiooctan – dostępność szczawiooctanu jest kontrolowana przez stosunek NADH+/NAD+.
Dehydrogenaza pirogronianowa jest hamowana przez produkty swojej reakcji: NADH+ i acetylo-CoA. Enzym jest natomiast aktywny w formie zdefosforylowanej, czyli kiedy aktywna jest fosfataza dehydrogenazy pirogronianowej (PDH)
Akonitaza (cytrynian -> cis-akonitan) jest hamowana przez fluorocytrynian.
36. Reakcje anaplerotyczne (dopełniające) cyklu Krebsa.
Cykl Krebsa zostaje zatrzymany np. do czasu wytworzenia nowego szczawiooctanu, gdy ten zostanie zużyty do syntez aminokwasów. Wtedy reakcje anaplerotyczne prowadzą do wytworzenia składowych cyklu Krebsa, aby mógł on zajść.
Polegają one na asymilacji endogennego CO2 w tkankach lub na katabolizmie aminokwasów
I.1)karboksylaza pirogronianowa
pirogronian + ATP+ CO2+ H2O → szczawiooctan + ADP + Pi + 2H+
Niezbędna do tej reakcji jest biotyna. Umożliwa ona włączenie szczawiooctanu do cyklu Krebsa
2)Karboksylaza pirogronianowa redukująca
pirogronian + CO2 → jabłczan
3)karboksykinaza fosfoenolopirognianowa
fosfoenolopirogronian + CO2 + ADP → szczawiooctan + ATP
4)wprowadzenie kwasów tłuszczowych nieparzystowęglowych
propionian → propionylo-CoA → D-metylomalonylo-CoA → L-metylomalonylo-CoA → sukcynylo- CoA → pordukt pośredni cyklu Krebsa – powstaje przy udziale izomeraz sprzężonych z koenzymem B12.
II. Aminokwasy, których metabolizm kończy się na intermediantach :
Glu, Gln <→ alfa-ketoglutaran
Asp, Asn<→ szczawiooctan
Ile, Met, Wal <→ sukcynylo-CoA
Ala, Gly <→ pirogronian
Phe, Tyr <→ fumaran
37. Charakter amfiboliczny cyklu Krebsa
Cykl Krebsa jest amfiboliczny, co oznacza, że bierze on udział zarówno w procesach oksydacyjnych jak i w procesach syntez.
Wszystkie metabolity cyklu Krebsa są potencjalnie gukogenne. Karboksylaza fosfoenolopirogronianowa jest enzymem umożliwiającym przejście z cyklu do głównego szlaku glukoneogenezy poprzez reakcję:
szczawiooctan + GTP → fosfoenolopirogronian + GDP
Ponadto składowe cyklu Krebsa tworzą szkielety weglowe do syntezy aminokwasów endogennych, a Acetylo-CoA jest podstawowym elementem do syntezy długołańcuchowych kwasów tłuszczowych.
Z kolei procesy oksydacyjne rozpoczynają się od wprowadzenia do cyklu różnych związków. Najważniejsza jest reakcja katalizowana przez karboksylazę pirogronianową
pirogronian + ATP + CO2 + H2O → szczawiooctan + ADP + Pi
Reakcja to jest odpowiedzialna na utrzymanie odpowiedniego stężenia szczawiooctanu dla kondensacji z acetylo-CoA.
38. Markery stresu oksydacyjnego
W celu wykrycia markerów stresu oksydacyjnego dokonuje się pomiaru całkowitej pojemności antyoksydacyjnej osocza – Badane jest osocze, jeśli zawiera antyoksydanty, przeciwdziała utlenianiu fluorescencyjnego wskaźnika.
Oznaczane markery:
glutation – oznaczany metodą chromatografii wysokociśnieniowej
witaminy E, C, beta-karoten
Markery syntezy tlenku azotu – 3-nitrotyrozyna
Oksydowane białka i AOPP – produkty zaawansowanej oksydacji białek
Oksydowane lipidy – dialdehyd malonowy
Izoprostany – 8-izoprostan
Oksydowany DNA – 8-hydroksyguanina, 8-hydroksy-2-deoksyguanozyna (8-OHdG)
39. Enzymatyczne i nieenzymatyczne mechanizmy inaktywacji wolnych rodników
I. Nieenzymatyczne – ich działanie polega na przyjmowaniu e- i tworzenie mniej reaktywnych wolnych rodników, które są utleniane.
Antyutleniacze – tokoferole, witamina C, glutation, karotenoidy.
Zmiatacze wolnych rodników – etanol (dla OH⁰), mannitol (H2O2), adrenalina (dla O2-)
Związki chelatujące metale – EDTA
Aminokwasy – Cys, Tyr
Środki konserwujące – związki syntetyczne
białka – albumina – wiąże jony metali
adenozyna – znosi działanie chemoatraktów na tlenową ekspozję neutrofili.
II. Enzymatyczne
Katalaza – przenosi e- z jednej cząsteczki na drugą.
2H2O2 → 2H2O + O2
Peroksydada glutationowa.
H2O2 + 2GSH → 2H2O + GSSG
R-COOH-COOH + 2GSH → GSSG + H2O + R-CH(OH)-COOH
Dysmotaza ponadtlenkowa (SOD)
O2-+ 2H+ →H2O2 + O2
Ponadto: ceruloplazmina, peroksydaza cytochromu c i reduktaza glutationowa