Angliavandenių apykaita 2- Biochemija

Hipoglikemija

-Gliukozės koncentracijos sumažėjimas kraujyje (mažiau nei 3,33 mmol/l)

Požymiai: silpnumas, prakaitavimas, galvos skausmas, svaigimas, mieguistumas, galimi regėjimo sutrikimai.

Hiperglikemija

Gliukozės koncentracijos padidėjimas kraujyje (daugiau nei 5.55 mmol/l)

Požymiai: troškulys, poliurija, nuovargis.

Insulinas

Vienintelis hormonas, kuris mažina gliukozės kiekį kraujyje.

Svarbus gliukozės pernašai pro membranas (išskyrus eritrocitus, kepenų, smegenų, akies lęšiuko ląsteles).

Indukuoja gliukokinazės sintezę kepenyse, represuoja gliukozės-6-fosfatazę, slopina baltymų irimą.

Represuojama fosfoenolpirvatkarboksikinazės sintezė, slopinamas baltymų skilimas audiniuose.

Heksokinazė

-Aktyvi įvairiuose audiniuose, išskyrus kepenis.

-Nėra specifiška tik gliukozei- gali fosforilinti ir kitus monosacharidus (fruktozė, galaktozė)

-Inhibuojama susidariusio produkto (gliukozės-6-P)- alosterinis reguliavimas

Gliukokinazė

-Aktyvi kepenyse

-Specifiška gliukozei

-Nėra inhibuojama gliukozės-6-fosfatu; bet gliukokinazės sintezę indukuoja insulinas- genetinis reguliavimas.

Gliukozė-6-fosfatazė

Sudaro laisvą gliukozę, kuri gali išeiti į kraują ir nukeliauti į kitus audinius.

Skatina adrenalinas ir gliukagonas, kai yra sumažėjusi gliukozės koncentracija kraujyje.

Aktyvi kepenyse.

Glikolizė

-Tai yra gliukozės skaidymo procesas

--10 fermentinių reakcijų seka (vyksta nepriklausomai nuo deguonies buvimo) - susidaro piruvatas.

--11 fermentinių reakcijų seka (anaerobinės sąlygos) -susidaro laktatas

-Vyksta ląstelių citoplazmoje

-Intensyviausia: smegenyse, raumenyse, kepenyse, širdyje

Pirmoji glikolizės stadija

-Paruošiamoji

-Sunaudojamos 2 ATP molekulės

-Apima I-V reakcijas (iki 2 fosfotriozių susidarymo)

Antroji glikolizės stadija

-Dviejose substratinio fosforilinimo reakcijose susidaro 4 ATP molekulės

-Apima VI-X (XI) reakcijas

Glikolizės energinė vertė

Oksiduojantis 1 gliukozės molekulei iki piruvato susidaro 2 ATP molekulės.

Susidaro 2 NADH molekulės (6 r-ja); aerobinėmis sąlygomis NADH=1,5(2,5) ATP.

Viso= 2+3(5)=5(7) mol ATP

Vienuoliktoji glikolizės reakcija

-Anaerobinės sąlygos

-Piruvato redukcija, susidarant laktatui (pieno r.)

-Fermentas- laktato dehidrogenazė (LDG)

-Tai oksidacijos-redukcijos reakcija

-Intensyviai vyksta: eritrocituose, akies lęšiuke, tinklainėje, ragenoje, griaučių raumenyse fizinio krūvio metu, piktybinėse ląstelėse.

Fosfofruktokinazė-1

Svarbiausias reguliacinis glikolizės fermentas daugelyje audinių.

Alosterikai aktyvina: fruktozės-6-fosfatas, AMP ir fruktozės-2,6-difosfatas (kepenyse).

Alosteriškai slopina: ATP, citratas ir H+.

Fruktozės-2,6-difosfatas

Nėra tarpinis glikolizės produktas, jis kepenyse gaminasi iš fruktozės-6-fosfato, katalizuojant fosfofruktokinazei-2.

Fosfofruktokinazė-2

Kai šis fermentas yra fosforilintas (per cAMP ir proteinkinazę, veikiant hormonams adrenalinui ir gliukagonui), jis yra neaktyvus: susidaro mažiau fruktozės-2,6-difosfato (teigiamo FFK-1 alosterinio efektoriaus)- glikolizės procesas slopinamas, o kai nefosforilintas (per fosfatazę, veikiant hormonui insulinui)- aktyvus: susidaro daugiau fruktozės-2,6-difosfato (teigiamio FFK-1 alosterinio efektoriaus)- glikolizės procesas intensyvėja- gliukozės koncentracija kraujyje mažesnė.

Piruvatkinazė

Reguliuojama alosteriškai ir kovalentiškai modifikuojant. Alosteriškai ją aktyvina fruktozės-1,6-difosfatas, o slopina- ATP, Ala, acetil-KoA ir riebalų rūgštys.

Fosforilinta nuo cAMP priklausančios proteinkinazės yra neaktyvi, taigi gliukagonas veikia slopinančiai, o insulinas- aktyvininčia.

Glikolizės sumos lygtis

Gliukozė + 2 Pi + 2 ADP + 2NAD+ -> 2 piruvatas + 2 ATP + 2NADH+ + 2H+ +2H2O

Pastero efektas

Anaerobinėmis sąlygomis glikolizė vyksta labai intensyviai- susidaro daug laktato ir mažai ATP.

O2 buvimas ląstelėje mažina tokį gliukozės sunaudojimą- gaunama daugiau energijos.

Gliukoneogenezė

Procesas, kurio metu gaminama gliukozė iš glikogeninių medžiagų (badaujant, po fizinio krūvio).

Vyksta citaplazmoje ir mitochondrijose.

Procesas vyksta kepenyse (90%) ir žarnyne, inkstuose ir kt. (10%)

Kori ciklas

-Intensyviai dirbant, raumenyse ATP gaminamas anaerobinės glikolizės metu- kaupiasi laktatas

-Laktatas lėtai difunduoja į kraują ir nunešamas į kepenis, kur naudojamas kaip GNG substratas.

-Kori ciklas yra aktyviausias po didelių fizinių krūvių.

-Ramybės metu gliukozė, susidariusi kepenyse iš laktato, raumenyse verčiama glikogenu.

Apeinamųjų reakcijų fermentai

Gliukoneogenezės fermentai, kurie gliukoneogenezės metu katalizuoja 3 negrįžtamas glikolizės reakcijas (1,3,10)

Fosfoenolpiruvatkarboksikinazė

-Citoplazminis fermentas

-Dekarboksilina oksaloacetatą iki fosfoenolpiruvato.

-Reikia GTP

Stiprina: ATP

Mažina: ADP

Piruvatkarboksilazė

-Mitochondrinis fermentas

-Karboksilina piruvatą iki OA

-Kofaktorius- biotinas (vit. H)

-Reikia ATP

Stiprina: Acetil-Ko, ATP

Mažina: ADP

Fruktozės-1,6-difosfatazė

Stiprina: ATP, citratas, RR

Mažina: fr-2,6-difosfatas, AMP

Gliukoneogenezės sumos lygtis

2 piruvatas + 4 ATP + 2 GTP + 2NADH+ + 6H2O -> gliukozė + 4 ADP + 2 GDP + 2NAD+ + 6P

Gliukoneogenezės reguliavimas

1. Substrato kiekiai - kuo daugiau kraujyje GNG substratų (laktato, glikogeninių AR, glicerolio), tuo šis procesas intensyvesnis.

2. Fermentų lygyje- alosterinis reguliavimas (apeinamosios reakcijos). Visus alosterinius fermentus aktyvina arba inhibuoja tie alosteriniai efektoriai, kurie priešingai veikia glikolizės fermentus.

Gliukokortikoidai

Skatina GNG.

-Skatinamas baltymų skilimas audiniuose

-Indukuojama transaminazių sintezė

-Infukuojama apeinamųjų GNG reakcijų fermentų sintezė

Gliukagonas

Skatina GNG.

Jo veikimas pasireiškia per cAMP:

-aktyvinamos proteinkinazės, fosforilinama fosforuktokinazė 2 (tampa neaktyvi), mažėja fr-2,6-difosfato kiekis, didėja fruktozės-1,6-difosfatazės aktyvumas.

-fosforilinama lipazė (tampa aktvi), ji hidrolizuoja TAG'us: glicerolis yra GNG substratas, o RR yra fruktozės-1,6-difosfatazės teigiamas moduliatorius.

Pentozių fosfato ciklas

Tai yra tiesioginis gl-6-P oksidacijos kelias, vykstantis citozolyje. Procesas aktyviausias kepenų, riebalinio audinio, pieno liaukų, antinksčių žievės ląstelėse, mažai aktyvus širdies ir griaučių raumenyse.

Pentozių fosfato ciklo svarba

Jo metu susidaro 50% viso organizme susidarančio NADPH, kuris svarbus:

-Kaip reduktorius dalyvauja NADPH savitų fermentų katalizuojamose reakcijose- riebalų rūgščių, cholesterolio, steroidinių hormonų biosintezėje bei oksidacijos mikrosomose procese.

-Eritrocituose NADPH svarbus redukuoto glutationo koncentracijai palaikyti. Redukuotas glutationas apsaugo baltymus, membranų lipodus nuo oksiacijos, kartu palaiko eritrocitų membranų vientisumą.

Pentozės

Reikalingos nukleotidų, nukleorūgščių, kofaktorių ATP, NADH, FADH2, acetil-KoA biosintezėje.

Iš jų (esant pertekliui) gali susidaryti heksozės, kurios gali būti panaudojamos energijai gauti (glikolizėje)

Monosacharidai

Yra panaudojami aminorūgščių fenilalanino, tirozino ir triptofano ir kitų medžiagų biosintezėje.

Negrįžtamoji oksidacijos stadija

Dalyvauja fermentai dehidrogenazės, vykdančios negrįžtamas oksidacijos-redukcijos reakcijos ir dekarboksilazės. Šiame etape susidaro NADPH molekulės ir oksiduojamas gl-6-fosfatas.

Neoksidacinė stadija

Apima izomerazicjos reakcijas. Dalyvauja fermentai transketolazės, transaldolazės. Tarp monosacharidų vyksta apsikeitimas anglies atomais. Susidaro įvairaus anglies atomų skaičiaus monosacharidai.

Gliukozės-6-fosfato-dehidrogenazė

Aktyvumas, kuris priklauso nuo ląstelinio NADP kiekio, lemia proceso greitį (fermentas katalizuoja negrįžtamą reakciją).

Favizmas

Tai pentozių ciklo sutrikimas.

Tai fermentopatija, fermento gl-6-P-dehidrogenazės nepakankamumas. Ląstelėje stokojama NADPH, o tai lemia redukuoto glutationo kiekio sumažėjimą. Dėl to lizuojasi eritrocitų membrana.

Antimaliariniai vaistai, aspirinas, sulfonamidai mažina fermento aktyvumą.

Pentozių ciklo suminė lygtis

6 gl-6P + 12 NADP+ + 6H2O -> 5 gl-6P + 6 CO2 + 12 NADPH+ + 12H+ + Pn

Fruktokinazės stokos simptomai

-Fruktozemija

-Fruktozurija

-Lengva asimptomė patologija

Aldozės B stokos simptomai

-Pykinimas, vėmimas

-Hipoglikemija

-Kepenų pažeidimas

-Glikegenolizės/ glikolizės sutrikimai

Galaktozės apykaita

-Pgr. galaktozės šaltinis- pieno cukrus laktozė

-Rezorbuota žarnyne galaktozė daugiausia metabolizuojama kepenyse.

Galaktokinazės stokos simptomai

-Galaktozemija

-Galaktozės patekimas į audinius

-Galaktozės virtimas galaktitoliu-> katarakta

Galaktozės-1-P-uridiltransferazės

-Pykinimas, vėmimas

-Hipoglikemija

-Kepenų pažeidimas- hepatomegalija, cirozė

-Nervinio audinio pažeidimas