1) Wchłanianie i transport węglowodanów, skrobia: 20% amyloza, 80% amylopektyna (alfa-1,6-glikozydowe). Ślina alfa-amylaza zależna od Cl rozkłada wiązania 1,4 powstaje maltoza, maltotrioza i izomaltoza i dekstryny graniczne, potem jeszcze alfa-amylaza trzustkowa, beta-amylaza rozrywa 1,4, nie zawiera w centrum aktywnym metali, a grupy -SH, egzogenna w pszenicy, jęczmieniu, tworzy maltozę i dg.
Sacharoza (cukier trzcinowy, buraczany) (sacharaza) -> glukoza i fruktoza
fruktoza - dyfuzja ułatwiona, glukoza, galaktoza - transport aktywny. (SGLT1)Glukoza do enterocyta -> wtórnie aktywny (symporter sodowy) od strony jelita przyłącza Glc i Na+, potem oddzielają się, Glc do przestrzeni międzykom. Z gradientem stężeń. Na na zewnątrz przez pompy Na+/K+ (energia potrzebna). Wywarza się gradient.
GLUT 1 - OUN, Erytrocyty, Śródbłonek, Łożysko Km wysokie, ale transport ciągły (bo stałe stężenie Glc w krwi). Insulinoniezależny, konstytutywny
GLUT 2 - trzustka, wątroba, jelito cienkie, nerki Km bardzo wysokie, Glc do kom. -> wzrost ATP (glikoliza) -> zamknięcie kanału K -> depolaryzacja kom. Beta -> kanały VOC bramkowane napięciem otwierają się -> Ca2+ do kom. -> wydzielanie insuliny. Insuinoniezależny
GLUT 4 - mięśnie, tkanka tłuszczowa umożliwia wciągnięcie Glc na szlaki, zaburzenia funkcjonowania - cukrzyca 2. 2 szlaki: insulinozależny: insulina ziała na receptor -> aktywacja kinazy tyrozynoswoistej -> autofosforylacja receptora, fosforylacja innych białek (też IRS) -> GLUT4 wbudowuje się z cytozolu do błony. Leptyna, TNF alfa "wybudowują" pęcherzyki otoczone latryną. Droga zależna od wysiłku.
2) Fruktoza wchłaniana transport ułatwiony, GLUT5 jelito cienkie, nerki, mózg, tłuszczowa i mięśniowa, znacznie szybciej matabolizowana, bo omija etap katalizowany przez fosfofruktokinazę.
Cykl sorbitolowy w tkankach niewrażliwych na insulinę: wątroba, soczewka, siatkówka, łożysko.
Nadmierne spożycie oddziałowuje na wątrobę, wywołując Dne Moczanową
3) Galaktoza, laktoza składa się z Gal i Glc. Mleko. Produkcja laktozy w gruczole mlekowym w aparacie Golgiego. Składnik glikolipidów (cerebrozydów), proteoglikanów, glikoprotein. Przy redukcji powstaje galaktitol - gromadzi się w soczewce -> napływ płynów -> zaćma (lekka galaktozemia), Ciężka gromadzi się toksyczny galaktozo-1-fosforan -> marskość wątroby, uszkodzenie nerek, niedorozwój umysłowy, zahamowanie wzrostu, niedożywienie.
4) Glikogen. W wątrobie i mięśniach. cAMP (hydrolizowany przez fosfodiestrazę zależną od insuliny) uaktywnia kinazę białek ona nieaktywną kinazę b fosforylazy -> kinazy a fosforylazy, ta fosforylazę b -> fosforylazę a (fosfataza fosfoproteinowa zmienia w nieaktywną b) (hamowana allosteryczne przez ATP i glukozo-6-fosforan, w wątrobie też przez glukozę) (w mięśniach b aktywowana allosterycznie przez 5'-AMP).
Mięśniowa kinaza fosforylazy - 4 podjednostki: alfa, beta fosforylowane przez cAMP, delta = kalmodulina - wiąże 4 Ca2+ -> aktywuje miejsce katalityczne podjednostki gamma.
W wątrobie może być niezależna od cAMP przez receptory alfa1-adrenergiczne (adrenalina, nora, wazopresyna, oksytocyna, angiotensyna II) działa za pośrednictwem wapnia, lub bisfosforanu fosfatydyloinozytolu.
Fosfataza-1-białek defosforyluję fosforylzę a i kinazę a fosforylazy, hamowania inhibitorem 1(aktywny po ufosforylowaniu kinazą białek cAMP zależną).
Aktywna syntaza a glikogenowa - zdefosforylowana, działa na nią 6 różnych kinaz białek: dwie zależą od Ca2+ - kalmodulina (jedna z nich to kinaza fosforylazy), druga zależna od cAMP kinaza białek, defosforylacja przez fosfatazę-1-białek
5) Glikoliza w warunkach tlenowych 38 ATP (z cyklem kwasu cytrynowego), w beztlenowych 2 ATP.
Regulacja w miejscach reakcji nieodwracalnych: Fosfofruktokinaza silnie hamowana przez ATP (wysoki poziom cytrynianu), hamowanie znoszone przez 5'-AMP, aktywowana przez fruktozo-2,6-difosforan. Dehydrogenaza pirogronianowa hamowana przez Acetylo-CoA, alaninę, mało Glc i NADH, aktywowana: fruktozo-1,6-bisfosforan, regulowana przez fosforylację kinazą (-) i defosforylację (+), aktywacja kinaz gdy rośnie ATP/ADP, acetylo-CoA/CoA, NADH/NAD+.
Glukokinaza charakterystyczna dla wątroby, powinowactwo tylko do Glc, aktywowana przez insulinę, wysoki Km, Heksokinaza uniwersalna dla heksoz, hamowana przez glukozo-6-fosforan (gluko- nie)
W erytrocycie: GLUT1, glikoliza beztlenowa, 10% cykl pentazowy gdzie wytwarzany NADPH+ potrzebny do reduktazy glutationowej, a zredukowany glutation do peroksydazy glutationowej. (R-L) nie dostarcza energii, ale 2,3-bisfosfoglicerynian, który wiąże się z hemoglobiną zmniejszając jej powinowactwo do tlenu, ważne przy niedotlenieniu. Regenaracja NAD+ też przez przemianę methemoglobiny (Fe3+) w hemoglobinę (dehydrogenaza glicero-3-fosforanowa). Dziedziczny niedobór aldolazy - niedokrwistość hemolityczna, defekt kinazy pirogronianowej - śmierć
Regeneracja NAD+: pirogronian<->mleczan (dehydrogenaza mleczanowa), beztlenowa, szczawiooctan<->jabłczan, fosfodihydroksyaceton<->glicelofosforan wątroba, adipocyty, mięśnie w spoczynku glicero-3-hydroksyaceton w mitochondrium do fosfodihydroksyacetonu (dehydrogenaza glicero-3-fosforanowa) FAD->FADH2, potem fosfodihydroksyaceton do cytozolu w reakcji do glicer-3-fosforanu powstaje z NADH+ + H+ -> NAD+
Cykl Corich (kwasu mlekowego) - krążenie mleczanu z mięśni i erytrocytów do hepatocytów tam dehydrogenaza mleczanowa utlenia go do pirogronianu. Chromanie przystankowe - niedokrwienie kończyn dolnych.
6) Glukoneogeneza, substraty: mleczan, glicerol, aminokwasy glukogenne, wątroba 90%, nerki, regulacja (+): glikokortykoidy (mają receptory w jądrze -> wpływ na ekspresję genów), adrenalina, glukagon -> wzrost cAMP -> aktywuje kinazę białek -> inaktywuje kinazę pirogronianową, Acetylo-CoA aktywator allosteryczny karboksylazy pirogronianowej -> zmienia IV rzędową strukturę, spadek Km, hamuje dehdrogenazę pirogronianową, (-): insulina, fruktozo-2,6-bisfosforan - inhibitor allosteryczny fruktozo-1,6-bisfosfatazy -> zmiana IV rzędowej struktury, wzrost Km.
Potrzebny szczwiooctan i jabłczan, bo "pierwszy" szczawiooctan nie może opuścić mitochondrium!
7) Cykl pentozowy: w cytozolu w tkankach aktywnych metabolicznie: wątroba, erytrocyty, tłuszcz, kora nadnerczy, jądro, tarczyca, cyc on, tam gdzie potrzebny NADPH+.
W erytrocycie NADPH+ do redukcji glutationu (reduktaza glutationowa), zredukowany glutation usuwa H2O2 (peroksydaza glutationowa), nagromadzenie H2O2 zwiększa utlenianie hemoglobiny do methemoglobiny i skraca życie erytrocyta.
NADPH+ używany do syntezy kwasów tłuszczowych i steroidów,
Dostarcza rybozy (rybozo-5-fosforan + ATP -> PRPP używany w biosyntezie nukleotydów)
Dehydrogenaza Glukozo-6-fosforanowa: jej defekt może się ujawnić gdy w krwince wzrasta potencjał oksydacyjny (leki np. sulfonamidy, aspiryna), gdy zbyt dużo aktywnych form tlenu - hemoliza. Też Fawizm (sprzężony z X) z krajów sródziemnomorskich, Kwitnący bób zwiększa syntezę wolnych rodników, też infekcje, leki.
Dehydrogenaza Glukozo-6-fosforanowa silnie hamowana wysokim NADPH/NADP+, niski nas odwrót. Transketolaza zależna od koenzymu, aktywnej B1, przenosi 2 węglową jednostkę ketozy na aldozę, rzemiana ketozy w aldozę (2 węgle mniej), przy obecności Mg2+
Transaldolaza przenosi 3 węglową jednostkę dihydroksyacetonu z ketozy na aldozę.
8) Szlak kwasu uronowego, w wątrobie, powstaje kwas glukuronowy (epimeryzacja przy C4 UDP-glukuronianu), iduronowy przy syntezie GAG - wbudowany do łańcucha polisacharydowego glukuronian izomeryzuje, z mammozy kwas mannuronowy (epimeryzuje przy C2 do glukuronianu). Glukuronian - prekursor proteoglikanów, składniki GAG, udział w biosyntezie i detoksykacji metabolitów billirubiny, hormonów steroidowych, ksenobiotyków.
9) Glikogenozy:
Typ I: Choroba von Gierkego: niedobór glukozo-6-fosfatazy, nie jest uwalniana glukoza, przeładowanie glukozo-6-fosforanem (albo do pirogronianu, albo do glukozo-1-fosforanu i glikogenu), przeładowanie glikogenem, pirogronanem, mleczanem, zachamowanie galaktoza->Glc. Hipogliemia, hiperlipidemia, nadwrażliwość na insulinę, hepatomegalia, osteporoza, przeładowanie glikogenem kanalików nerkowych, dna moczanowa, kamienie dróg moczowych.
II: Choroba Pompego: niedobór lizosomalnej alfa-1,4 i 1,6-glukozydazy, akumulacja glikogenu -> uszkodzenie narządów. Ciężka w pierwszych miesiącach: niewydolność krążeniowo-oddechowa, powiększenie serca, wątroby języka, niedorozwój neurologiczny -> śmerć. Łagodna u dorosłych.
III: Choroba Cori: niedobór enzymu usuwającego rozgałęzienia, gromadzenie częściowo zdegenerowanego glikogenu, hipoglikemia, osłabienie mięśniowe, wyniszczenie, nie gromadzi się mleczan, pirogronian i kwas moczowy.
IV: Andersena: niedobór enzymu rozgałęziającego: liniowy glikogen gorzej rozpuszczalny i tylko jedno miejsce działania fosforylazy. Uszkodzenie wątroby, marskość, splenomegalia, brak wzrostu, uszkodzenie krążenia, śmierć w 1 roku.
V: McArdle'a: niedobór fosforylazy glikogenowej w mięśniach, akumulacja glikogenu, rozpad kom. mięśni, uwalnianie mioglobiny i innych enzymów. Osłabienie mięśni, bolesne kurcze, ograniczenie wysiłku, dieta wysokocukrowa. VI: Hersa: w wątrobie jak I i III, łagodniejsza, należy zapobiegać hipoglikemi. VIII niedobór kinazy fosforylazy glikogenowej jak VI hipoglikemia, hepatomegalia.
VII: Niedobór fosfofruktokinazy w mięśniach i erytrocytach więcej glukozo- i fruktozo-6-fosforanu, nie wykorzystywany glikogen, jego ilość rośnie, jak V.
10) Insulina wydzielana przez kom. Beta trzustki po pobudzeniu przez glukozę, enteroglukagon, układ przywspółczulny autonomiczny, proinsulina ma peptyd łączący C. Wpływa na wątrobę (glukokinaza), tłuszczową, mięśniową (GLUT-4). (+) glikoliza, glikogenogeneza, lipogeneza, biosynteza białek, pobieranie aminokwasów o rozgałęzionych łańcuchach (-) glukoneogeneza, lipoliza, ketogeneza, Chroni śródbłonek zwiększa syntezę NO. Aktywuje glukokinazę, hamuje fosforylazę (wątroba, glikogenoliza), nasila syntezę wolnych kwasów tłuszczowych, VLDL, hamuje katabolizm białek. Receptor błonowy dla insuliny 2 alfa, 2 beta, wewnątrzkom. beta - kinaza tyrozynowa -> autofosforylacja grup tyrozynowych -> fosforylacja białek substratu receptora IRS , defosforylacja innych -> kinaza białek, wbudowywanie GLUT4 w błonę.
Glukagon komórki alfa trzustki, w odpowiedzi na niski poziom glukozy w krwi, działa przez receptory w błonach, w wątrobie po związaniu z ligandem aktywacja białka G przez cyklazę adenylanową wzrost cAMP w cytozolu, hamuje fosfofruktokinazę2, nie powstaje fruktozo-2,6-difosforan, brak aktywacji fosfofruktokinazy1, hamowanie glikolizy, jednocześnie kinaza bialkowa A fosforyluje kinazę syntazy, ta fosforylacją dezaktywuje syntazę glikogenową, też fosforylaxcja fosforylazy glikogenowej (aktywacja). Hamuje syntezę kwasów tłuszczowych, zmniejsza wytwarzanie pirogronianu, stymluje lipolizę
Glikokortykosteroidy: przeciwnie do insuliny, zmniejszają jej powinowdztwo do receptora, glukoneogeneza (+), zwiększone pobieranie aminokwasów, wzrost aktywności aminotransferaz, nieswoiście pobudza glikogenolizę przez wzrost cAMP
Hormony tarczycy: hiperglikemizująco: wychwyt glukozy z pokarmowego, hipoglikemizująco: wychwyt glukozy z krwi przez tkanki, uwrażliwiają kom. na insulinę (OGTT u osób z nadczynnością tarczycy, uważać, bo w 2h. duża hipoglikemia)
Hormon wzrostu: efekt wczesny hipoglikemizująco (wzrost transportu dokom.), efekt późny hiperglikemizujący: inhibitor insuliny, wzrost cAMP, synteza somatomedyn
11) Inkretyny
12) Glikozydy: pochodne cukrów prostych, z glikonu: monosacharyd, kwas uronowy i aglikonu (alkohol, lipidy, puryny, itp.). Tak powstają: nukleozydy, glikolipidy, glikopeptydy, glikoproteiny. Kondensacja reaktywnej -OH przy węglu anomerycznym cukru i atomu O/N/S/C aglikonu wydzielana H2O (wiązania o-, s-, c-, n-glikozydowe). Aglikonem może być drugi monocukier -> polimery cukrów prostych. U roślin, formy alfa, beta, bez mutarotacji, krystaliczne, rozpuszczalne w H2O.
a) Glikozydy antrachinowe, pobudzają perystaltykę, przeczyszczająco, aloes, kruszyna.
b) Fenolowe odkażają drogi moczowe, moczopędne w kamienicy, napotne, uszczelnienie naczyń, kora wierzby.
c) Flawonoidowe - wit. P rozkurcz mięśniówki, moczopędnie, hipotensyjnie, hamują degradację wit. C, hamują syntezę prostaglandyn.
d) Saponinowe wywołują odruch kaszlu, lukrecja.
e) Nasercowe: aglikon: pochodna steranu, o-glikozydy. Hamują ATPazę Na/K -> wzrost Na w kom. spadek K > hamuję wymianę Na/Ca -> wzrost wewnątrzkom. Ca -> skurcz. Nieporządanie, hamują Na/K pompę w enterocytach -> brak wchłaniania glukozy. Wzrost siły skurczu serca, zwalniają akcję, zwiększają wydolność, likwidują zastoje krwi, wzrost moczu. Przedawkowanie: wymioty, arytmie, zaburzenia widzenia. Naparstnica purpurowa, ziarnista, cebula morska, konwalia.