13. Metabolizm galaktozy

źródła dla organizmu

• główne – hydrolityczny rozpad laktozy na glukozę i galaktozę pod wpływem laktazy (β-galaktozydazy) w jelicie; produkty wchłaniane i transportowane do tkanek

• część z rozpadu glikoprotein i glikolipidów

szlak metaboliczny

I etap - fosforylacja
Galaktoza zostaje ufosforylowana przez galaktokinazę w pozycji C1 - powstaje glukozo-1-fosforan. Dawcą fosforanu jest ATP.

II etap - powstawanie i epimeryzacja urydynodifosfogalaktozy (UDP-galaktozy)
galaktozo-1-fosforan reaguje z urydynodifosfoglukozą wytwarzając urydynodifosfogalaktozę
i glukozo-1-fosforan. Reakcję katalizuje urydylilotransferaza heksozo-1-fosforanowa.

Następnie UDP-galaktoza ulega epimeryzacji do UDP-glukozy, co katalizuje 4-epimeraza UDP-heksozowa. Reakcja ta przebiega poprzez utlenienie, a następnie redukcję przy atomie węgla 4 z udziałem NAD+ jako koenzymu. Reakcja ta jest odwracalna.
Podczas syntezy laktozy w gruczole sutkowym UDPgalaktoza łączy się z glukozą, tworząc laktozę w reakcji katalizowanej przez syntazę laktozową.

Glukozo-1-fosforan, powstały w II etapie, ulega przemianie do glukozo-6-fosforanu przez fosfoglukomutazę. Tak powstały glukozo-6-fosforan może być użyty w glikolizie lub może ulec przekształceniu w glukozę przez glukozo-6-fosfatazę.

enzymy

Galaktokinaza

• enzym występujący w większości tkanek

• fosforyluje galaktozę w pozycji C1 → powstaje galaktozo -1 -fosforan

• dawca fosforanu → ATP

Urydylilotransferaza heksozo-1-fosforanowa
katalizuje reakcję galaktozo-1-fosforanu z urydynodifosfoglukozą, w której powstaje urydynodifosfogalaktoza i glukozo-1-fosforan

4-epimeraza UDP-heksozowa
katalizuje utlenienie, a następnie redukcję przy atomie węgla 4 z udziałem NAD+ jako koenzymu w reakcji epimeryzacji UDP-galaktozy do UDP-glukozy Reakcja ta jest odwracalna.

Fosfoglukomutaza
katalizuje reakcję przemiany glukozo-1-fosforanu (powstałego w II etapie) do glukozo-6-fosforanu. Tak powstały glukozo-6-fosforan może być użyty w glikolizie lub może ulec przekształceniu w glukozę przez glukozo-6-fosfatazę.

Glukozo-6-fosfataza
katalizuje reakcję przekształcenia glukozo-6-fosforanu powstałego z glukozo-1-fosforanu
w glukozę.

Regulacja, zaburzenia

Galaktozemia – zespół chorobowy spowodowany wrodzonym niedoborem urydylilotransferazy heksozo-1-fosforanowej (postać ciężka) lub galaktokinazy (postać lekka).
Leczenie - eliminacja galaktozy (głównie mleka) z diety - uwarunkowane wczesnym rozpoznaniem.

Niedobór urydylotransferazy --- > zwiększenie zawartości galaktozy i toksycznego galaktozo-1-fosforanu w tkankach

• marskość wątroby

• uszkodzenie nerek

• występowanie galaktozy i zwiększonej il. aminokwasów w moczu

• niedorozwój umysłowy (nagromadzenie glukozo-1-fosforanu
  w mózgu)

• redukcja części galaktozy do galaktytolu (gromadzony
  w soczewce prowadzi do zaćmy)

• skłonność do wymiotów po spożyciu mleka

• objawy niedożywienia

• zahamowanie wzrostu

• Niedobór galaktokinazy ---> nie powoduje akumulacji toksycznego galaktozo-1-fosforanu → uniemożliwia jego powstawanie
  ---> gromadzona wolna galaktoza przechodzi w galaktytol

  • zaćma – jedyny objaw chorobowy

Znaczenie dla organizmu

• UDP-galaktoza

  • jest dawcą reszt galaktozy w reakcjach biosyntezy, np. laktozy, glikoprotein, glikolipidów i proteoglikanów

  • podczas syntezy laktozy w gruczole sutkowym łączy się z glukozą, tworząc laktozę w reakcji katalizowanej przez syntazę laktozową.

• szlak metaboliczny galaktozy prowadzi do powstania w jednym z etapów wolnej glukozy

• część galaktozy jest przetwarzana do galaktytolu (grupa aldehydowa galaktozy jest redukowana do alkoholowej przez reduktazę aldozową, a f-cję reduktora pełni NADPH)

• galaktoza nie jest niezbędnym składnikiem pokarmów, ponieważ reakcja epimeryzacji jest swobodnie odwracalna (galaktoza ↔ glukoza), głównie w niedoborze galaktozy glukoza jest przemieniana w galaktozę