Регуляция распада гликогена

Классификация

n Моносохариды

n Дисахариды

n Полисахариды

Биологическая роль углеводов

n Энергетическая – окисление нейтральных моносахаридов

n Пластическая – структурно-функциональные компоненты клеток и тканей

2. Переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте. Пищеварительные ферменты: место синтеза, субстрат, гидролизуемые химические связи, продукты переваривания.

Ротовая полость, a-амилаза расщепляет a-1,4-гликозидные связи, образуя дисахариды и декстрины (полисахаридные фрагменты различной протяженности)

Желудок -----

Тонкий кишечник

a-амилаза (панкреатическая) расщепляет a-1,4-гликозидные связи, образуя дисахариды

сахаразо-изомальтазный комплексрасщепляет a-1,6-гликозидные связи

лактазарасщепляет лактозу(β-1,4-гликозидные связи)

В результате переваривания углеводов, образуются моносахариды

3. Механизмы всасывания продуктов переваривания углеводов в желудочно-кишечном тракте.

I путь – облегченная диффузия (по градиенту концентрации глюкозы)

II путь – вторично-активный транспорт (против градиента концентрации глюкозы)

4. Гликоген. Строение, биологическая роль. Синтез и распад гликогена, ключевые ферменты, регуляция процесса.

Важнейший резервный полисахарид, содержащийся в печени и мышцах, состоит из глюкозы, биологическая роль гликогена – энергетическая

Синтез гликогена

n После образования глюкозо-6-фосфата (гексокиназная реакция) происходит внутримолекулярный перенос остатка фосфорной кислоты из 6-го положения в 1-е При этом образуется глюкозо-1-фосфат

n Затем происходит дополнительная активация глюкозного фрагмента - УДФ-глюкоза

n УДФ-глюкозный остаток переносится на молекулу гликогена

n Таким образом, цепь гликогена становится на 1 глюкозный фрагмент длиннее

Регуляция синтеза гликогена

n Ключевым ферментом синтеза гликогена является гликогенсинтаза

n гликогенсинтаза активируется избытком глюкозо-6-фосфата и гормоном инсулином

n гликогенсинтаза ингибируется адреналином

Мышечные клетки используют при распаде гликогена глюкозу как энергетический субстрат

Клетки печени при распаде гликогена отдают глюкозу в кровь для клеток других органов и тканей.

Распад гликогена

n Голодание в течении 24 ч приводит практически к полному исчезновению гликогена в клетках печени, остаются только затравочные фрагменты

n При регулярном питании молекула гликогена может существовать неопределенно долго

n При отсутствии пищи молекулы гликогена уменьшаются за счет расщепления, а после очередного приема пищи размеры молекул восстанавливаются

n Аналогичные процессы происходят и в мышечной ткани, но здесь синтез и распад гликогена определяются режимом мышечной работы

Регуляция распада гликогена

n Ключевым ферментом распада гликогена является гликогенфосфорилаза

n Гликогенфосфорилаза активируется недостатком АТФ и гормоном адреналином

n Гликогенфосфорилаза ингибируется избытком АТФ и гормоном инсулином

5. Аэробный распад глюкозы. Биологическая роль, схема, конечные продукты, ключевые ферменты.

6. Анаэробный распад глюкозы. Биологическая роль, схема, конечные продукты, ключевые ферменты. Эффект Пастера.

Анаэробным гликолизом называют процесс расщепления глюкозы с образованием в качестве конечного продукта лактата

n В условиях интенсивной мышечной работы, при гипоксии (например, интенсивный бег на 200м в течении 30 с) распад углеводов временно протекает в анаэробных условиях

n Молекулы НАДН не могут отдать свой водород, так как «не работают» дыхательная цепь в митохондриях

n Тогда в цитоплазме хорошим акцептором водорода является пируват - конечный продукт 1-го этапа

n Возникает сопряжение между двумя реакциями, которое называется гликолитической оксидоредукцией

n Реакции гликолитической оксидоредукции полностью обратимы

n В состоянии покоя, наступающего после интенсивной мышечной работы, в клетку начинает поступать кислород

n Это приводит к «запуску» дыхательной цепи

n В результате чего анаэробный гликолиз тормозится автоматически и переходит на аэробный, более энергетически выгодный

n Торможение анаэробного гликолиза поступившим в клетку кислородом называется ЭФФЕКТОМ ПАСТЕРА

7. Понятие о пентозофосфатном, глюкуронатном, полиольном процессах превращения глюкозы. Основные продукты процессов, преимущественная локализация, биологическое значение.

Пентозофосфатный путь

n По этому пути идет не более 25-30% глюкозы поступившей в клетки

n Протекает во всех клетках организма, наиболее интенсивно в печени, эритроцитах, надпочечниках, жировой ткани

n Протекает в цитоплазме, состоит из 2-х этапов: окислительного и неокислительного.

Биологическое значение неокислительного пути ПФП:

n Совокупность большого количества обратимых реакций

n Каждая из них - это перенос 2-х или 3-х углеродного фрагмента с одного моносахарида на другой

n Реакции неокислительного этапа катализируются ферментами трансальдолазами и транскетолазами

n В состав кофермента транскетолаз входит витамин В1 (тиамин)

n В результате образуется глюкозо-6-фосфат, который может вступать в другие внутриклеточные пути метаболизма глюкозы

Биологическая роль глюкуронатного пути:

n Глюкуроновая кислота входит в состав гликозаминогликанов

n Глюкуроновая кислота участвует в детоксикации экзогенных и эндогенных токсических веществ

Полиольный путь глюкозы:

Глюкоза => Сорбит => Фруктоза

Физиологическая роль полиольного пути:

n При нормальном уровне глюкозы крови через полиольный путь проходит всего 3% потребляемой глюкозы

n Фруктоза является источником энергии в семенных пузырьках

n Сорбит осуществляет баланс осмолярности в клетках почек в соответствии с осмолярностью мочи

8. Глюконеогенез. Локализация, исходные субстраты, ключевые ферменты, обходные реакции, биологическое значение.

Глюконеогенез или обратный гликолиз –это процесс образования глюкозы из веществ неуглеводной природы, протекающий в основном в печени.

Субстраты глюконеогенеза: Лактат Пируват Глицерин Аминокислоты

Первый обходной путь глюконеогенеза:

Второй обходной путь глюконеогенеза:

Третий обходной путь глюконеогенеза:

Биологическая роль глюконеогенеза:Поддержание уровня глюкозы в крови в период длительного голодания и интенсивных физических нагрузок

9. Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени (цикл Кори).

10. Гормональная регуляция уровня глюкозы крови. Гипер- и гипогликемические гормоны. Инсулин: химическая природа, место синтеза, особенности образования гормонально активной формы, ткани-мишени, эффекты на углеводный обмен в тканях-мишенях.

Инсулин

n Повышает проницаемость мембран для глюкозы

n Стимулирует синтез транспортеров глюкозы в клетку (GLUT-4)

n Стимулирует синтез ферментов метаболизма углеводов

n Ингибирует триглицеридлипазу в жировой ткани

11. Гормональная регуляция уровня глюкозы крови. Гипер- и гипогликемические гормоны. Глюкагон, кортизол, адреналин: химическая природа, место синтеза, ткани-мишени, эффекты на углеводный обмен в тканях-мишенях

Глюкагон и адреналин

n Активирует гликогенфосфорилазу печени

n Ингибирует гликогенсинтетазу

n Активирует триглицеридлипазу в жировой ткани

Глюкокортикоиды

n Ингибирует гексокиназу

n Активируют ферменты глюконеогенеза

12. Концентрация глюкозы крови как интегральный показатель углеводного обмена в организме. Глюкозо-6-фосфат – центральный метаболит внутриклеточного обмена глюкозы. Возможные причины гипер- и гипогликемии.

13. Нарушения углеводного обмена при сахарном диабете. Механизм развития нарушений. Лабораторные показатели.

Нарушения углеводного обмена при сахарном диабете:

Инсулинзависимые клетки испытывают энергетический голод из-за отсутствия глюкозы (отсутствует гликолиз)

В печени активируется глюконеогенез

В неинсулинзависимых клетках из-за повышенного тока глюкозы активируется полиольный путь

Развитие осложнений при сахарном диабете:

Лабораторные показатели при сахарном диабете:

n Уровень глюкозы в плазме крови (лаб.работа)

n Определение толерантности к глюкозе (лаб.работа)

n Уровень гликозилированного гемоглабина (HbA1-C) в плазме крови

n Уровень фруктозамина в плазме крови

n Уровень глюкозы в моче

n Уровень кетоновых тел в моче

14. Неэнзиматическая гликация. Роль в механизме развития осложнений гипергликемии. Клинико-диагностическое значение исследования фруктозамина и гликозилированного гемоглобина.

15. Становление процессов переваривания и всасывания углеводов в онтогенезе. Врожденная недостаточность ферментов переваривания углеводов, обмена гликогена, глюкозаминогликанов. (для студентов педиатрического факультета)