Buňka 2.11 - Odbourávání a syntéza glukózy

Jaké sacharidy se mohou přeměnit na glukózu?

Všechny

Jaké sacharidy v našem těle lze syntetizovat z glukózy?

Všechny

Glukóza jako jediná může být zdrojem energie i za nepřítomnosti __________

Kyslíku

Jaké tkáně jsou striktně závislé na glukóze jako zdroje energie?

Erytrocyty (bez mitochondrií) a buňky CNS (dokáží se ale adaptovat na ketolátky při hladovění)

Normální hodnota glykémie nalačno

3,3 - 5,6 mmol/l

Kontraregulační hormony k inzulinu jsou:

Glukagon, růstový hormon, adrenalin, kortisol

Při zvýšení glykémie kontraregulačními hormony se do krve dostane glukóza z __________

Jater (glukoneogeneze nebo ze zásobního glykogenu)

Exogenní glukóza vydrží zhruba _______

4 hodiny

Kdy (od posledního příjmu potravy) začíná být zdrojem energie glykogen a glukoneogeneze?

Po 4 hodinách

Kdy (od posledního příjmu potravy) začne být glukoneogeneze hlavním zdrojem energie?

Po 16 hodinách

Dva mechanismy transportu glukózy + kde

Sekundárně aktivní (v GIT a proximálních tubulů ledvin) a facilitovaná difůze (přenos mezi krví a buňkami)

Jak se liší SGLT-1 a SGLT-2?

SGLT-1 = symport 2 Na a 1 glukózy

SGLT-2 = symport 1 Na a 1 glukózy

Kolik existuje typů GLUT transportérů?

14

Mechanismus sekundárně aktivního transporteru glukózy

Symportem se přenese glukóza spolu se sodíkem (sodík jde po koncetračním spádu) -> sodík musí zase pryč pomocí Na+/K+ ATPázy (zde se spotřebuje ATP) (3 Na za 2 K)

Kde najdeme GLUT 1?

Erytrocyty, hematoencefalická bariéra, fetální tkáň

(obecně jsou to buňky striktně závislé na glukóze)

Kde najdeme GLUT 2?

Játra, ledviny, beta-buňky pankreatu, enterocyty

Kde najdeme GLUT 3?

Mozek (neurony)

Kde najdeme GLUT 4?

Tuková tkáň, kosterní svalovina, srdce

GLUT __ je spřažen s SGLT-2

GLUT 2

GLUT __ je inzulin senzitivní + co to znamená

GLUT 4 - inzulin zvyšuje jejich množství

Jak se liší jednotlivé GLUT transportéry?

Michealisovou konstantou, tedy afinitou ke glukóze

Hodnoty Michaelisovy konstanty pro GLUT 1, 2 a 4

GLUT 1 = 1 mM

GLUT 2 = 20 mM

GLUT 4 = 5 mM

Jaké izoenzymy dokáží fosforylovat glukózu?

Glukokináza a hexokináza

Proč fosforylovaná glukóza nemůže utéct z buňky?

Když je fosforylovaná, tak je nabitá -> neprojde membránou

Kde najdeme glukokinázu?

V hepatocytech a beta-buňkách pankreatu

Kde najdeme hexokinázu?

Ve všech tkáních kromě hepatocytů a beta-buněk

Michaelisova konstanta glukokinázy + jak to ovlivní aktivitu + jak se to využívá

KM = 8 mM - aktivní až při vyšších glykémiích - senzor glukózy

Michaelisova konstanta hexokinázy + jak to ovlivní aktivitu + čím se inhibuje

KM = 0,1 mM - maximálně aktivní i při nízké glykémii - inhibice Glc-6-P (produktem)

Jaký enzym defosforyluje Glc-6-P a kde se nachází?

Glukóza-6-fosfatáza, nachází se pouze v játrech, ledvinách a enterocytech

Na co je vázaný enzym glukóza-6-fosfatáza? + proč

Na HER - kvůli kompartmentalizaci, tedy aby se Glc ihned zase nefosforylovala

Kde probíhá glykolýza? + v jakých buňkách

V cytoplazmě - ve všech buňkách

Dvě funkce glykolýzy

Produkce energie a zdroj AcCoA

Aerobní glykolýza končí _______ (látka)

Pyruvátem

Anaerobní glykolýza končí _______ (látka)

Laktátem

Jaké jsou fáze glykolýzy a co se v nich děje?

První fáze - Glukóza se přemění na fruktózu-1,6-bisfosfát

Druhá fáze - Fruktóza-1,6-bisfosfát se rozloží na dva izomerní triózy

Třetí fáze - Přeměna glyceraldehyd-3-fosfátu až na pyruvát, zisk energie a NADH

První krok glykolýzy

Enzym glukokináza/hexokináza fosforyluje Glc na Glc-6-P za spotřeby 1 ATP

Druhý krok glykolýzy

Glc-6-P se izomeruje izomerázou na Fru-6-P

Třetí krok glykolýzy

Enzym 6-fosfofrukto-1-kináza fosforyluje Fru-6-P na Fru-1,6-PP za spotřeby 1 ATP

Čtvrtý krok glykolýzy

Enzym aldóza A nebo B (pouze játra) rozštěpí Fru-1,6-PP na glaceraldehyd-3-fosfát a dihydroxyacetonfosfát

Pátý krok glykolýzy

Enzym trióza-fosfát-izomeráza přemění DHAP na Gra-3-P

Šestý krok glykolýzy

Enzym glyceraldehyd-3-fosfát dehydrogenáza fosforyluje a oxiduje Gra-3-P na 1,3-bisfosfátglycerát, redukce NAD+ na NADH

Sedmý krok glykolýzy

Enzym fosfátglycerátkináza odštěpí fosfát (z anhydridové vazby) z 1,3-BPG a přenese ho na ADP -> ATP, a zbyde 3-fosfoglycerát

Osmý krok glykolýzy

Enzym 3-fosfoglycerátmutáza izomeruje 3-P-Gly na 2-fosfoglycerát

Devátý krok glykolýzy

Enzym enoláza odštěpí vodu z 2-P-Gly a vznikne fosfoenolpyruvát

Desátý krok glykolýzy

Enzym pyruvát kináza odštěpí fosfát a přenese ho na ADP -> ATP, zbyde pyruvát

Čistý zisk glykolýzy je:

2 ATP a 2 NADH (2 ATP se spotřebuje v první fázi)

Osud pyruvátu (z glykolýzy) závisí na:

Oxidačním stavu buňky (dostatek kyslíku) a poměru NAD+/NADH

Regulační enzymy glykolýzy + jaký je hlavní

6-fosfofrukto-1-kináza (hlavní), Pyruvátkináza, Glukokináza/hexokináza

Proč končí anaerobní glykolýza laktátem?

NADH se nemůže redukovat v DŘ (není kyslík), takže se redukuje za přeměny pyruvátu na laktát

Co inhibuje enzym 6-fosfofrukto-1-kinázu? + co ho aktivuje

Vysokou koncentrací ATP nebo citrátu (známka dostatku energie), kyselým pH, kontraregulačními hormony - aktivace Fru-2,6-PP, který vzniká působením inzulinem

Co indukuje glukokinázu? + co jí inhibuje

Indukuje inzulin - inhibuje ji Fru-6-P

Co inhibuje hexokinázu?

Glu-6-P

Co indukuje pyruvátkinázu? + co jí inhibuje

Indukuje inzulin - inhibice glukagonem, ATP, AcCoA

Jak se postupově liší glukoneogeneze od glykolýzy?

Opačný postup, ale krok 1, 3 a 10 jsou nevratné, takže je musí obejít jiným způsobem = Bypass

Prekurzory glukoneogeneze

Pyruvát, laktát, glycerol, oxalacetát, propionát, glukogenní AMK

Glukoneogeneze probíhá v _______ + kde nejvíce

Játra (90%), ledviny (10%), enterocyty

(takže vlastně ve tkáních obsahující enzym glukóza-6-fosfatázu)

Glukoneogeneze je tvorba Glc z cukerných/necukerných substrátů

Necukerných

Aktivuje se nějak běžně glukoneogeneze u zdravého člověka?

Vždy ráno po nočním hladovění

Glukoneogeneze probíhá v ________ (oblast buněk)

V matrix mit. a cytosolu

Jaké enzymy katalyzují nevratné reakce glykolýzy?

Pyruvátkináza, 6-fosfofrukto-1-kináza, hexokináza/glukokináza (tedy stejné enzymy jako regulační enzymy glykolýzy)

Proces Bypass 1

Transport pyruvátu do matrix mit., kde se karboxyluje pomocí enzymu pyruvátkarvoxylázou za spotřeby 1 ATP na oxalacetát -> ten se přenese do cytosolu (transaminací nebo redukcí na malát), kde se přemění pomocí enzymu PEP-karboxykinázy na fosfoenolpyruvát za spotřeby 1 GTP

Lokalizace PEPCK u člověka

50/50 v cytosolu/mit.

Proces Bypass 2

Enzym fruktóza-1,6-bisfosfatáza odštěpí fosfát z Fru-1,6-PP

Proces Bypass 3

Enzym Glc-6-fosfatáza odštěpí fosfát z Glc-6-P

Procesem Bypass 2 a 3 vzniká/nevzniká ATP

Nevzniká

Kolik energie stojí glukoneogeneze jednoho Glc?

4 ATP a 2 GTP

Coriho cyklus

Způsob, jakým se erytrocyty a svaly zbavují laktátu, který se krví dostane do jater, kde glukoneogenezí vzniká Glc

Glukóza-alaninový cyklus (jen obecně)

Způsob, jakým se svalům dodává energie a zároveň odebírá toxický amoniak

Jaké jsou glukogenní AMK?

Všechny AMK kromě Leu a Lys (které jsou ketogenní) - degradace přímo na pyruvát nebo meziprodukty KC -> až na oxalacetát (meziprodukt glukoneogeneze)

Jak se z glycerolu stane Glc?

Prvně se fosforyluje enzymem glycerolkinázou na glycerol-3-P -> ten se dehydrogenuje enzymem glycerolfosfátdehydrogenázou na DHAP, což je meziprodukt glukoneogeneze

Substrátem glukoneogeneze může/nemůže být AcCoA

Nemůže

Jakými hormony je aktivována glukoneogeneze a čím je inhibován?

Aktivace stresovými hormony, inhibice inzulinem

Hlavní regulační enzymy glukoneogeneze

Pyruvátkarboxyláza, PEPCK, Fru-1,6-bisfosfatáza, Glc-6-fosfatáza

Pyruvátkarboxylázu aktivuje _______

AcCoA