Файл: Метаболизм углеводов Гликозидазы гидролитические ферменты , и амилазы, мальтаза, инулиназа, сахараза, лактаза и др.pptx

Метаболизм углеводов

Гликозидазы – гидролитические ферменты: α-, β- и -амилазы, мальтаза, инулиназа, сахараза, лактаза и др.

• гликолиз;
• гликогенолиз;
• пентозомонофосфатный путь;
• глюконеогенез;
• гликогеногенез.

Глюкозо-6-фосфат – ключевой метаболит углеводного обмена

Е: гексокиназа

Е: гексокиназа

глюкоза + АТФ глюкозо-6-Ф + АДФ

• в анаэробных условиях образуется молочная кислота (лактат);
• в аэробных – пировиноградная кислот (пируват).

Локализация процесса – цитоплазма.

Значение гликолиза

• Промежуточные метаболиты являются предшественниками для синтеза аминокислот, азотистых оснований, липидов и др.
• Окисление глюкозы сопровождается образованием АТФ путем субстратного фосфорилирования.

• В анаэробных условиях гликолиз – это единственный процесс в клетках, приводящий к образованию АТФ
• В аэробных условиях образующийся пируват поступает в цикл Кребса, где происходит дальнейшее полное окисление глюкозы до СО2, Н2О и выделяется большое количество энергии.

Гликолиз – дихотомический путь катаболизма глюкозы

В анаэробных условиях (11 реакций)

С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Н3РО4

глюкоза

2 СН3СНОНСООН + 2АТФ + 2Н2О

лактат

В аэробных условиях (10 реакций)

С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Н3РО4 + 2НАД+

глюкоза

2 СН3СОСООН + 2АТФ + 2Н2О + 2НАДН.Н+

пируват

 Подготовительная стадия

(стадия активации глюкозы):

– 5 реакций;

– 1 молекула гексозы (глюкозы) расщепляется на 2 молекулы фосфотриоз (2 глицеральдегидфосфата)

Стадия генерации АТФ:

– 6 (5) реакций;

– энергия окислительных реакций трансформируется в химическую энергию АТФ (в реакциях субстратного фосфорилирования)

Подготовительная стадия:

• Необратимое образование глюкозо -6-фосфата.
• Необратимое образование фруктозо-1,6-дифосфата. (ключевая реакция, ключевой фермент).

Стадия генерации АТФ:

• Обратимая реакция гликолитической оксиредукции
• Обратимая реакция образования фсофглицерата их дифосфоглицерата, сопровождающаяся субстратным фосфорилированием.
• Необратимая реакция образования пирувата из фосфоенолпирувата, сопровождающаяся субстратным фосфорилированием.

Механизм регуляции активности ключевых ферментов гликолиза – аллостерический.

Энергетический баланс гликолиза

В анаэробных условиях

Расход АТФ:

Образование АТФ:

Суммарно – 2 молекулы АТФ.

Расход АТФ:

Образование АТФ:

4 молекулы АТФ образуется в реакциях субстратного фосфорилирования в процессе окисления двух молекул фосфотриоз,

6 молекул АТФ образуется в ходе окислительного фосфорилирования (при передаче е- в дыхательную цепь митохондрий от НАДН).

Суммарно – 8 молекул АТФ.

ГЛИКОГЕНОЛИЗ

Гликогенолиз – расщепление гликогена по дихотомическому (гликолитическому) пути.

Внутриклеточное расщепление гликогена происходит путем фосфоролиза, в результате которого образуется глюкозо-1-фосфат.

Энергетический баланс гликогенолиза

Расход АТФ:

в подготовительной стадии гликогенолиза затрачивается 1 молекула АТФ на фосфорилирование фруктозо-6 фосфата.

Образование АТФ:

Суммарно – 3 молекулы АТФ.

Регуляция гликогенолиза

Сложный многоступенчатый (каскадный) процесс, контролируемый гормонами и нейромедиаторами (с участием вторичных посредников цАМФ, Са2+).

Ключевой фермент (регуляторный) – гликогенфосфорилаза.

• Активаторы гликогенолиза: адреналин, глюкагон, норадреналин и др.
• Ингибиторы гликогенолиза: инсулин, простагландины гр.Е и др.

глюконеогенез

глюконеогенез

 Глюконеогенез – синтез глюкозы из неуглеводных соединений по пути обратимых реакций гликолиза.

Необратимые реакции гликолиза «преодолеваются» обходными путями глюконеогенеза.

Глюконеогенез

Глюконеогенез

2 Пируват + 4АТФ + 2ГТФ + 2НАДН.Н+ →

→ Глюкоза + 4АДФ + 2ГДФ + 6Н3РО4+ 2НАД+

гликогеногенез

гликогеногенез

 Гликогеногенез – синтез гликогена из глюкозы.

Стадии синтеза цепи гликогена

• Синтез олигосахарида (nmin = 11) – удлинение цепи с образованием 1,4-связей.
• Перенос части олигосахарида (nmin = 6) на затравочную цепь с образованием 1,6-связи – образуется новая ветвь.
• Удлинение цепей (новой ветви) с образованием 1,4-связей.

• ⅓ гликогена в организме накапливается в печени. Необходим для поддержания уровня глюкозы в крови (гликоген→глюкозо-6-фосфат→ глюкоза).
• ⅔ гликогена в организме откладывается в мышцах. Необходим для восполнения энергетических потребностей организма. В глюкозу не превращается.

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ ПИРОВИНОГРАДНОЙ КИСЛОТЫ

Мультиферментный пируватдегидрогеназный комплекс

Локализация: матрикс митохондрий.

Цикл Кребса

• Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот, цикл лимонной кислоты) – конечный катаболический путь окисления всех соединений в аэробных условиях.
• Универсальный механизм окисления у всех живых организмов.
• Амфиболический метаболический путь.
• Локализация цикла – матрикс митохондрий.

СН3СОS-КоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Фн →

→ 2СО2 + HS-КоА + 3НАДН.Н+ + ФАДН2 + ГТФ

• Лимитирующий фактор цикла Кребса – доступность оксалоацетата.

Источники оксалоацетата:

• глюкоза (карбоксилирование пирувата, образующегося из глюкозы);
• аспарагиновая кислота (переаминирование);
• фруктовые кислоты (яблочная, лимонная).

• Аллостерическая регуляция ферментов:

• Гормональный контроль цикла:
• Инсулин, адреналин – активируют цикл Кребса, т.к. инициируют аэробный распад глюкозы;
• Глюкагон – тормозит цикл Кребса, т.к. стимулирует синтез глюкозы.

НАДН цитоплазматический не может проходить через митохондриальную мембрану!

В зависимости от того, каким путем цитоплазматический НАДН передает 2е- в ЭТЦ митохондрий количество АТФ может изменяться (36 АТФ).