Этап. Фософорилирование глюкозы

Полное окисление глюкозы

• Гликолиз

• ОПК: окислительное декарбоксилированиепирувата и цикл Кребса

• Тканевое дыхание

Энергетический выход

• Аэробный гликолиз 6 или 8 АТФ

• Окисление 2-х молекул пирувата (из одной молекулы глюкозы образуется 2 триозы) в ОПК 30 АТФ

Всего 36 или 38 АТФ

суммарное уравнение аэробного гликолиза:

Глюкоза + 2 NAD+ + 2 АДФ + 2 Фн → 2 Пируват + 2 NADH + 2 АТФ + 2 H2O + 2 H+

Входе реакций:

· 1.Затрачивается: 2 АТФ (в 1-йи3-йреакциях).

· 2.Образуется: 4 АТФ и 2 NADH.

Таким образом, энергетический выход аэробного гликолиза составляет 8 молекул АТФ.

суммарное уравнение анаэробного гликолиза:

Глюкоза + 2 NAD+ + 2 АДФ + 2 Фн → 2 Лактат + 2 АТФ + 2 H2O

Входе реакций:

1.Затрачивается: 2 АТФ (в 1-йи3-йреакциях).

2.Образуется: 4 АТФ.

Таким образом, энергетический выход анаэробного гликолиза составляет всего лишь 2 молекулы АТФ.

ПОЛНЫЙ РАСПАД ГЛЮКОЗЫ до СО2 и Н2О с образованием АТФ:

1-й этап - ГЛИКОЛИЗ: ГЛ-6-Ф в ПИРУВАТ

2-й этап - ОКИСЛ.ДЕКАРБОКС. ПВК в ацетил-КоА

3-й этап - цикл КРЕБСА: ацетил-КоА в СО2

4-й этап – тканевое дыхание НАДН в ЦПЭ в синтез АТФ+ Н2О

9. Охарактеризуйте процесс регуляции гликолиза и глюконеогенеза в печени в зависимости от ритма питания:

· назовите ключевые ферменты обоих процессов;

· назовите гормоны-регуляторы и способы изменения активности ключевых ферментов при участии этих гормонов, а также объясните механизм действия гормонов, приводящий к активации ключевых ферментов;

· назовите аллостерические ферменты обоих процессов и их аллостерические регуляторы – активаторы и ингибиторы;

· охарактеризуйте роль бифункционального фермента (БИФ) и фруктозо-2,6-бисфосфата.

Глюконеогенез - синтез глюкозы

Место синтеза: печень (90%), почки и кишечник (10%)

Субстраты: пируват, лактат, глицерол, аминокислоты

Значение: поддержание уровня глюкозы в крови при длительном голодании (более суток) и физических нагрузках

Синтез глюкозы – процесс обратный гликолизу

3 необратимые реакции гликолиза (пируваткиназная, фосфофруктокиназная и гексокиназная) катализируют другие ферменты:

Пируваткарбоксилаза, фосфоэнолпируваткарбоксикиназа

Фруктозо-1,6-дифосфатаза

Глюкозо-6-фосфатаза

Реакции, идущие с затратой АТФ:

Пируват → ЩУК

ЩУК → ФЕП

3-Ф-глицерат → 1,3-ФФ-глицерат

Для синтеза 1 молекулы глюкозы требуется 2 молекулы ПВК

Глюкагон и кортизол индуцируют синтез фосфоэнолпируваткарбоксикиназы

Глюкагон и адреналин повышают активность гликогенфосфорилазы и снижают активность гликогенсинтазы путем фосфорилирования

Гликолиз ключевые ферменты: гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы.

Гликолиз стимулируется инсулином, повышающим количество молекул гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы.

В печени активность глюкокиназы регулируется гормонами: активацию вызывает инсулин и андрогены, подавляют ее активность глюкокортикоиды и эстрогены.

Активность гексокиназ других клеток повышается инсулином, адреналином, тиреоидными гормонами, снижается – глюкокортикоидами и соматотропином.

Для метаболической регуляции чувствительной является фосфофруктокиназа. Она активируется АМФ и ингибируется – АТФ. Пируваткиназа активируется фруктозо-1,6-дифосфатом. Гексокиназанепеченочных клеток ингибируется продуктом собственной реакции – глюкозо-6-фосфатом.

Глюканеогенезключ.ферменты: Пируваткарбоксилаза, Фосфоенолпируваткарбоксикиназа, Фруктозо-1,6-бисфосфатаза, Глюкозо-6-фосфатаза

Гормональная активация глюконеогенеза осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтез пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы. Глюкагон стимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования.

Также имеется метаболическая регуляция, при которой аллостерически активируется пируваткарбоксилаза при помощи ацетил-SКоА, фруктозо-1,6-дифосфатаза при участии АТФ.

Регуляторное влияние фруктозо-2,6-бисфосфата заключается в том, что он аллостерически активирует фос-фофруктокиназу (фермент гликолиза). При этом фруктозо-2,6-бисфосфат снижает ингибирующее действие АТФ на этот фермент в абсорбтивном периоде и повышает его сродство к фруктозо-6-фосфату. В то же время фруктозо-2,6-бисфосфат ингибирует фруктозо-1,6-бисфосфатазу (фермент глюконеогенеза). Итак, в абсорбтивном периоде уровень фруктозо-2,6-бисфосфата повышается, что приводит к активации фосфофруктокиназы и ускорению гликолиза. Киназная активность БИФ проявляется, когда фермент находится в дефосфорилированной форме (БИФ-ОН). Дефосфорилированная форма БИФ характерна для абсорбтивного периода, когда инсулин/глюкагоновый индекс высокий. В этот период количество фруктозо-2,6-бисфосфата увеличивается

10. Охарактеризуйте пентозофосфатный путь окисления глюкозы по плану:

· в каких тканях, когда и с какой целью процесс идет наиболее активно;

· ход реакций: назовите основные этапы и напишите формулами ключевую реакцию (назовите субстрат, фермент / класс фермента и его группу, кофермент-витамин, продукты);

· результат процесса и его значение;

· объясните механизм повышения активности ключевого фермента при участии гормона, если известно, что он связан с регуляцией экспрессии гена; назовите гормон-активатор.

Не является источником энергии

Источник образования NADРH для реакций восстановления и гидроксилирования: синтез жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов, обезвреживание ксенобиотиков, восстановление глутатиона

Источник образования рибозо-5-фосфата для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот

Ферменты пентозофосфатного пути, так же, как и ферменты гликолиза, локализованы в цитозоле.

Наиболее активно Пентозофосфатный путь протекает в жировой ткани, печени, коре надпочечников, эритроцитах, молочной железе в период лактации, семенниках. Пентозофосфатный путь состоит из 2 фаз (частей) - окислительной и неокислительной.

В окислительной фазе глюкозо-6-фосфат необратимо окисляется в пентозу - рибулозо-5-фосфат, и образуется восстановленный NADPH.

В неокислительной фазе рибулозо-5-фосфат обратимо превращается в рибозо-5-фосфат и метаболиты гликолиза.

Ключевые ферменты окислит этапа:

1) глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа — главный ключевой фермент;

2) 6-фосфоглюконатдегидрогеназа.

Ключ.ферментынеокислит.этапа:

) транскетолаза

2) трансальдолаза

На первом, окислительном, этапе глюкозо-6-фосфат в трех реакциях превращается в рибулозо-5-фосфат, реакции сопровождаются восстановлением двух молекул НАДФ до НАДФН.

На этом этапе происходит регуляция процесса: инсулин повышает активность глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы и фосфоглюконат-дегидрогеназы.

Второй этап – этап структурных перестроек, благодаря которым пентозы способны возвращаться в фонд гексоз. В этих реакциях рибулозо-5-фосфат изомеризуется до рибозо-5-фосфата Далее под влиянием ферментов транскетолазы и трансальдолазы происходят структурные перестройки с образованием других моносахаридов.

Дефект глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы в эритроцитах приводит к

· дефициту NADРH

· снижению концентрации восстановленной формы глутатиона и активации свободнорадикального окисления липидов мембраны эритроцитов и белков

· окислению SH-групп гемоглобина

· образованию дисульфидных связей

· агрегации гемоглобина и формированию телец Хайнца Нарушается целостность мембраны эритроцитов, снижается продолжительность жизни гемоглобина, что приводит к гемолизу (гемолитическая анемия)

11. Охарактеризуйте метаболический процесс синтеза гликогена по плану:

1) в каких тканях, когда и с какой целью процесс идет наиболее активно;

2) ход реакций (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты), реакции с затратами АТФ;

3) строение конечного продукта – гликогена;

4)гормональная регуляция скорости процесса (назовите гормон-активатор и объясните механизм его действия, приводящий к синтезу гликогена).

Когда? – в абсорбтивный период (1-2 ч после приема пищи)

Где? – в печени и мышцах

Ключевой (регуляторный) фермент: гликогенсинтаза

образование α1,4-гликозидных связей

Фермент «ветвления»

образование α1,6-гликозидных связей

Ответ:

1) в каких тканях, когда и с какой целью процесс идет наиболее активно;

Гликоген образуется практически во всех клетках организма, однако наибольшая концентрация обнаруживается в печени и в скелетных мышцах. Поскольку общая масса гликогена велика,большая часть всего гликогена организма содержится в мышцах.Гликоген хранится в цитозоле.

Гликоген синтезируется в период пищеварения (через 1-2 ч после приёма углеводной пищи). Следует отметить, что синтез гликогена из глюкозы, как и любой анаболический процесс, является эндергоническим, т.е. требующим затрат энергии.

Главной целью гликогенеза является накопление в норме некоторого резерва углеводов.

Необходимость превращения глюкозы в в гликоген при запасании энергетического материала обусловлена тем, что накопление легко растворимой глюкозы в клетках могло бы привести к осмотическому шоку — разрушению клеточной мембраны.

2) ход реакций (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты), реакции с затратами АТФ;

Подготовительные этапы:

Гормон-активатор — инсулин

Инсулин синтезируется, если глюкозы в крови много. Это обычно бывает после того, как человек поел, в особенности если еда - это богатая углеводами пища (например, если съесть мучное или сладкое). Все углеводы, которые содержатся в пище, расщепляются до моносахаридов, и уже в таком виде через стенку кишечника всасываются в кровь. Соответственно, уровень глюкозы повышается.

Когда рецепторы клеток реагируют на инсулин, клетки поглощают глюкозу из крови, и её уровень вновь снижается. Кстати, именно поэтому диабет – недостаток инсулина – образно называют «голод среди изобилия», ведь в крови после употребления пищи, которая богата углеводами, появляется очень много сахара, но без инсулина клетки не могут его поглотить. Часть глюкозы клетки используют для получения энергии, а оставшуюся превращают в жир. Клетки печени используют поглощённую глюкозу для синтеза гликогена.

12. Охарактеризуйте метаболический процесс распада гликогена в печени в период голодания по плану:

1) строение гликогена;

2) значение гликогенолиза в печени;

3) ход реакций (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты);

Механизм передачи сигнала в клетки-мишени при участии альфа-адренергических рецепторов, метаболические процессы углеводного обмена, «запускаемые» адреналином, механизм регуляции активности их ключевых ферментов; 6) конечный биологический эффект

1) Адреналин – производное аминокислот, амин

2) синтезируется в мозговом слое надпочечников

3) исходные субстраты биосинтеза катехоламинов — фенилаланин или тирозин. В соответствии с гипотезой они превращаются сначала в диоксифенилаланин (ДОФА), затем ДОФА — в дофамин, из дофамина синтезируется норадреналин, а из него — адреналин.

 

 

4) выделяется из клеток мозгового вещества надпочечников в ответ на сигналы нервной системы, идущие из мозга при возникновении экстремальных ситуаций, требующих внезапной мышечной деятельности.

5) α-Ацренорецепторы различают по локализации (например, гепатоциты имеют α₁-рецепторы, адипоциты - α₂-адренорецепторы) и механизму трансформации биологического сигнала. Эффекторные системы, связанные с α₁- и α₂-адренорецепторами, включают G-белки разного типа - Gplc-белки (G-белок стимулирующий) и G_i-белки (G-белок ингибирующий) и соответственно ферменты - фосфолипазу С или аденилатциклазу.

• В печени гормон увеличивает распад гликогена до глюкозы и повышает ее концентрацию в крови.
• В мышцах адреналин стимулирует распад гликогена до глюкозо-6-фосфата, который не может выйти из клетки в кровь, а утилизируется путем гликолиза с образованием молочной кислоты. Таким образом, в отличие от печени, при распаде гликогена в мышцах никогда не образуется свободная глюкоза.
• В жировой ткани гормон увеличивает распад жира до жирных кислот, что сопровождается повышением их концентрации в крови.
• Действие адреналина на сердечно-сосудистую систему проявляется в том, что он увеличивает силу и частоту сердечных сокращений, повышает артериальное давление, сужает артериолы кожи, слизистых оболочек и приносящие артериолы клубочков почек (поэтому при стрессе наблюдаются бледность и анурия - прекращение образования мочи), но расширяет сосуды сердца, мышц и внутренних органов. Действуя через систему кровообращения, адреналин затрагивает практически все функции всех органов, в результате чего мобилизуются силы организма для противодействия стрессовым ситуациям. Кроме указанных эффектов, адреналин расслабляет гладкую мускулатуру бронхов, кишечника, тела мочевого пузыря, но сокращает сфинктеры желудочно-кишечного тракта, мочевого пузыря, мышцы, поднимающие волосы на коже, расширяет зрачки.

6)

25. Охарактеризуйте участие адреналина в регуляции обмена углеводов по плану:

1) химическая природа гормона; 2) место синтеза; 3) последовательность реакций синтеза (субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты);

Сигнал для секреции; 5) механизм передачи сигнала в клетки-мишени при участии бета-адренергических рецепторов, метаболические процессы углеводного обмена, «запускаемые» адреналином, механизм регуляции активности их ключевых ферментов; 6) конечный биологический эффект.

1) Адреналин – производное аминокислот, амин

2) синтезируется в мозговом слое надпочечников

3) исходные субстраты биосинтеза катехоламинов — фенилаланин или тирозин. В соответствии с гипотезой они превращаются сначала в диоксифенилаланин (ДОФА), затем ДОФА — в дофамин, из дофамина синтезируется норадреналин, а из него — адреналин.

 

 

4) выделяется из клеток мозгового вещества надпочечников в ответ на сигналы нервной системы, идущие из мозга при возникновении экстремальных ситуаций, требующих внезапной мышечной деятельности.

5) β-Адренорецепторы встречаются практически во всех тканях организма. Количество β-адренорецепторов, приходящееся на клетку, варьирует от 300 до 4000.

Центр связывания адреналина образован аминокислотными остатками третьего, пятого и шестого доменов. Другой функционально важный центр - область взаимодействия с G-белками, участвующими в формировании клеточного ответа. Остатки серина и треонина в области третьего внутреннего домена и С-конца адренорецептора могут фосфорилироваться под действием протеинкиназы А или специфической киназой р-адренорецептора. Фосфорилирование приводит к изменению конформации рецептора и снижению сродства к G-белку или препятствует связыванию с G-белком.

• В печени гормон увеличивает распад гликогена до глюкозы и повышает ее концентрацию в крови.
• В мышцах адреналин стимулирует распад гликогена до глюкозо-6-фосфата, который не может выйти из клетки в кровь, а утилизируется путем гликолиза с образованием молочной кислоты. Таким образом, в отличие от печени, при распаде гликогена в мышцах никогда не образуется свободная глюкоза.
• В жировой ткани гормон увеличивает распад жира до жирных кислот, что сопровождается повышением их концентрации в крови.
• Действие адреналина на сердечно-сосудистую систему проявляется в том, что он увеличивает силу и частоту сердечных сокращений, повышает артериальное давление, сужает артериолы кожи, слизистых оболочек и приносящие артериолы клубочков почек (поэтому при стрессе наблюдаются бледность и анурия - прекращение образования мочи), но расширяет сосуды сердца, мышц и внутренних органов. Действуя через систему кровообращения, адреналин затрагивает практически все функции всех органов, в результате чего мобилизуются силы организма для противодействия стрессовым ситуациям. Кроме указанных эффектов, адреналин расслабляет гладкую мускулатуру бронхов, кишечника, тела мочевого пузыря, но сокращает сфинктеры желудочно-кишечного тракта, мочевого пузыря, мышцы, поднимающие волосы на коже, расширяет зрачки

1. У ребенка, находящегося на естественном вскармливании, частый жидкий стул, вздутие живота, рвота и снижение веса. Температура тела не повышалась. При проведении нагрузки лактозой сахар крови повысился на 15 мг% (норма 50 мг% и выше). При нагрузке одновременно глюкозой и галактозой повышение составило 55 мг%. Укажите причины нарушений и объясните свое решение.

Результат проведения нагрузки одновременно моносахаридами глюкозой и галактозой оказался в пределах нормы, в отличии от результата нагрузки нерасщепленным дисахаридом – лактозой. Это обстоятельство указывает на нарушение работы или дефицит ферментативных комплексов, участвующих в гидролизе лактозы до глюкозы и галактозы, так как если тест при нагрузке моносахаридом сопровождается адекватным повышением его концентрации в крови, а нагрузка дисахаридом не дает нормальной реакции (как в нашем случае), то это, скорее всего, указывает на дефект кишечной дисахаридазы, а не системы транспорта, поэтому процессы всасывания в данном случае в пределах нормы. Ферментативным комплексом, ответственным за гидролиз лактозы, является β- гликозидазный комплекс (лактаза). Он расщепляет β-1,4-гликозидные связи между галактозой и глюкозой в лактозе. По химической природе является гликопротеином, связан с щеточной каемкой и распределен неравномерно по всему тонкому кишечнику. Активность лактазы колеблется в зависимость от возраста. Так, активность лактазы у плода в норме особенно повышена в поздние сроки беременности и сохраняется на высоком уровне до 5-7 лет. Затем активность фермента снижается, составляю у взрослых 10% от уровня активности, характерного для детей. Большое количество нерасщепленной лактозы не может всасываться, поэтому она накапливается в кишечнике, повышая там осмотическое давление, из-за чего вода переходит из тканей в просвет кишки. За счет этого у ребенка наблюдается жидкий стул. Кроме того, лактоза в толстой кишке является субстратом для молочнокислого брожения, вследствие чего наблюдается вздутие живота. Также подобное состояние можно диагностировать путем определения водорода в выдыхаемом воздухе. Водород образуется в результате действия бактериальных ферментов на лактозу.

2. У ребенка в возрасте 2-х недель прием молока приводит к вздутию живота, диарее. Нагрузочный тест с применением глюкозы и галактозы сопровождается повышением глюкозы в крови на 15 мг% (норма 50 мг% и выше). Укажите причины нарушений и объясните свое решение.

Результат проведения нагрузки моносахаридами глюкозы и галактозы оказался существенно ниже нормы, что позволяет сделать вывод о нарушении процессов всасывания углеводов в кишечнике. Нарушения всасывания могут быть следствием дефекта какого- либо компонента (белка или фермента), участвующего в системе транспорта моносахаридов через мембрану. Большое количество моносахаридов из-за дефекта системы всасывания не может попасть в кровь, поэтому она накапливается в кишечнике, повышая там осмотическое давление, из-за чего вода переходит из тканей в просвет кишки. За счет этого у ребенка наблюдается жидкий стул. Кроме того, поступающие в толстую кишку углеводы являются субстратом для молочнокислого брожения, в процессе которого образуется СО2, вследствие чего наблюдается вздутие живота.

У больного диастазная активность мочи снижена, в каловых массах зерна крахмала. С патологией какого органа связаны данные нарушения? Объясните причины указанных нарушений на фоне патологии названного органа.

Данные показатели указывают на патологию поджелудочной железы. Панкреатическая амилаза – экскреторный фермент, который в норме выделяется в просвет ДПК и осуществляет гидролиз крахмала. Пониженные показатели встречаются при хроническом панкреатите. Наличие в каловых массах зерен крахмала свидетельствует о нарушении процессов нормального переваривания углеводов, что опять же указывает на патологию поджелудочной железы, так как именно панкреатическая амилаза осуществляет гидролиз а-1,4-гликозидных связей в молекуле крахмала.

4. У больного постоянная глюкозурия (в качестве восстанавливающего вещества в моче идентифицируется глюкоза), глюкоза крови натощак 3,5 ммоль/л, при проведении перорального теста на толерантность к глюкозе получается нормальная сахарная кривая. Объясните диагностическую значимость теста на толерантность к глюкозе и причину глюкозурии.

Возможно здесь физиологическое отклонение.Больной принял какое-либо лекарство или физические упражнения были.

5. У больных с врожденным низким уровнем фосфофруктокиназы и пируваткиназы развивается гемолитическая анемия. Ответьте на вопросы:

1) в каком метаболическом процессе обмена углеводов участвуют данные ферменты;

2) какие реакции катализируют данные ферменты (назовите субстраты, продукты, класс и подкласс ферментов), напишите формулами реакции ферментов;

3) какую роль названный метаболический процесс играет в эритроцитах;

В опыте к гомогенату мышц добавили глюкозу. Сколько молекул АТФ может синтезироваться при окислении 1 молекулы глюкозы на специфическом этапе катаболизма, если в опыте использовали гомогенат ткани с нативными митохондриями, но в присутствии барбитуратов? Ответ поясните.

Барбитураты – ингибиторы 1 комплекса дыхательной цепи митохондрий - NADHдегидрогеназы. Учитывая тот факт, что в процессе гликолиза из восстановленных коферментов образуется только NADH, можно полностью исключить образование АТФ в дыхательной цепи. Таким образом, образовавшееся количество АТФ в ходе окисления глюкозы будет эквивалентно количеству АТФ, которое образуется без участия кислорода за счет реакций субстратного фосфорилирования. Им соответствуют реакции: дефосфорилирования 1,3-бисфосфоглицерата (3-фосфоглицераткиназа) и фосфоенолпирувата (пируваткиназа). Учитывая двойной стехиометрический коэффициент, в ходе этих 2 реакций образуется 4 моль АТФ. Однако, за вычетом реакций фосфорилирования глюкозы и фруктозо-6-фосфата, на каждую из которых затрачивается по 1 моль АТФ, общий выход энергии из окисления 1 моль глюкозы составит при заданных условиях 2 АТФ Т.к. барбитураты являются ингибиторами 1 комплекса дыхательной цепи, то гликолиз будет анаэробным. Следовательно, выход АТФ – 2.

8. У больного с врожденным низким уровнем глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы обнаружена гемолитическая анемия. Ответьте на вопросы:

1) в каком метаболическом процессе обмена углеводов участвует данный фермент;

2) какую реакцию катализирует данный фермент (назовите субстрат, продукт, класс фермента и его группу, кофермент-витамин), напишите формулами реакцию фермента;

3) какую роль названный метаболический процесс играет в эритроцитах;

У ребенка 2-х месяцев низкий прирост веса, рвота, диарея, признаки развивающейся катаракты, сахар крови глюкозооксидазным методом составляет 2,3 ммоль/л, а ортотолуидиновым методом – 4,5 ммоль/л. В моче реакция Ниландера положительная.

Ответьте на вопросы:

1) с чем могут быть связаны различия результатов определения сахара в крови разными методами и каковы причины положительной реакции Ниландера;

2) с какими нарушениями углеводного обмена могут быть связаны данные нарушения, учитывая возраст ребенка и питание молоком;

3) каковы причины предполагаемой патологии и какие дополнительные анализы могут подтвердить диагноз;

Полное окисление глюкозы

• Гликолиз

• ОПК: окислительное декарбоксилированиепирувата и цикл Кребса

• Тканевое дыхание

Энергетический выход

• Аэробный гликолиз 6 или 8 АТФ

• Окисление 2-х молекул пирувата (из одной молекулы глюкозы образуется 2 триозы) в ОПК 30 АТФ

Всего 36 или 38 АТФ

суммарное уравнение аэробного гликолиза:

Глюкоза + 2 NAD+ + 2 АДФ + 2 Фн → 2 Пируват + 2 NADH + 2 АТФ + 2 H2O + 2 H+

Входе реакций:

· 1.Затрачивается: 2 АТФ (в 1-йи3-йреакциях).

· 2.Образуется: 4 АТФ и 2 NADH.

Таким образом, энергетический выход аэробного гликолиза составляет 8 молекул АТФ.

суммарное уравнение анаэробного гликолиза:

Глюкоза + 2 NAD+ + 2 АДФ + 2 Фн → 2 Лактат + 2 АТФ + 2 H2O

Входе реакций:

1.Затрачивается: 2 АТФ (в 1-йи3-йреакциях).

2.Образуется: 4 АТФ.

Таким образом, энергетический выход анаэробного гликолиза составляет всего лишь 2 молекулы АТФ.

ПОЛНЫЙ РАСПАД ГЛЮКОЗЫ до СО2 и Н2О с образованием АТФ:

1-й этап - ГЛИКОЛИЗ: ГЛ-6-Ф в ПИРУВАТ

2-й этап - ОКИСЛ.ДЕКАРБОКС. ПВК в ацетил-КоА

3-й этап - цикл КРЕБСА: ацетил-КоА в СО2

4-й этап – тканевое дыхание НАДН в ЦПЭ в синтез АТФ+ Н2О

9. Охарактеризуйте процесс регуляции гликолиза и глюконеогенеза в печени в зависимости от ритма питания:

· назовите ключевые ферменты обоих процессов;

· назовите гормоны-регуляторы и способы изменения активности ключевых ферментов при участии этих гормонов, а также объясните механизм действия гормонов, приводящий к активации ключевых ферментов;

· назовите аллостерические ферменты обоих процессов и их аллостерические регуляторы – активаторы и ингибиторы;

· охарактеризуйте роль бифункционального фермента (БИФ) и фруктозо-2,6-бисфосфата.

Глюконеогенез - синтез глюкозы

Место синтеза: печень (90%), почки и кишечник (10%)

Субстраты: пируват, лактат, глицерол, аминокислоты

Значение: поддержание уровня глюкозы в крови при длительном голодании (более суток) и физических нагрузках

Синтез глюкозы – процесс обратный гликолизу

3 необратимые реакции гликолиза (пируваткиназная, фосфофруктокиназная и гексокиназная) катализируют другие ферменты:

Пируваткарбоксилаза, фосфоэнолпируваткарбоксикиназа

Фруктозо-1,6-дифосфатаза

Глюкозо-6-фосфатаза

Реакции, идущие с затратой АТФ:

Пируват → ЩУК

ЩУК → ФЕП

3-Ф-глицерат → 1,3-ФФ-глицерат

Для синтеза 1 молекулы глюкозы требуется 2 молекулы ПВК

Глюкагон и кортизол индуцируют синтез фосфоэнолпируваткарбоксикиназы

Глюкагон и адреналин повышают активность гликогенфосфорилазы и снижают активность гликогенсинтазы путем фосфорилирования

Гликолиз ключевые ферменты: гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы.

Гликолиз стимулируется инсулином, повышающим количество молекул гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы.

В печени активность глюкокиназы регулируется гормонами: активацию вызывает инсулин и андрогены, подавляют ее активность глюкокортикоиды и эстрогены.

Активность гексокиназ других клеток повышается инсулином, адреналином, тиреоидными гормонами, снижается – глюкокортикоидами и соматотропином.

Для метаболической регуляции чувствительной является фосфофруктокиназа. Она активируется АМФ и ингибируется – АТФ. Пируваткиназа активируется фруктозо-1,6-дифосфатом. Гексокиназанепеченочных клеток ингибируется продуктом собственной реакции – глюкозо-6-фосфатом.

Глюканеогенезключ.ферменты: Пируваткарбоксилаза, Фосфоенолпируваткарбоксикиназа, Фруктозо-1,6-бисфосфатаза, Глюкозо-6-фосфатаза

Гормональная активация глюконеогенеза осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтез пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы. Глюкагон стимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования.

Также имеется метаболическая регуляция, при которой аллостерически активируется пируваткарбоксилаза при помощи ацетил-SКоА, фруктозо-1,6-дифосфатаза при участии АТФ.

Регуляторное влияние фруктозо-2,6-бисфосфата заключается в том, что он аллостерически активирует фос-фофруктокиназу (фермент гликолиза). При этом фруктозо-2,6-бисфосфат снижает ингибирующее действие АТФ на этот фермент в абсорбтивном периоде и повышает его сродство к фруктозо-6-фосфату. В то же время фруктозо-2,6-бисфосфат ингибирует фруктозо-1,6-бисфосфатазу (фермент глюконеогенеза). Итак, в абсорбтивном периоде уровень фруктозо-2,6-бисфосфата повышается, что приводит к активации фосфофруктокиназы и ускорению гликолиза. Киназная активность БИФ проявляется, когда фермент находится в дефосфорилированной форме (БИФ-ОН). Дефосфорилированная форма БИФ характерна для абсорбтивного периода, когда инсулин/глюкагоновый индекс высокий. В этот период количество фруктозо-2,6-бисфосфата увеличивается

10. Охарактеризуйте пентозофосфатный путь окисления глюкозы по плану:

· в каких тканях, когда и с какой целью процесс идет наиболее активно;

· ход реакций: назовите основные этапы и напишите формулами ключевую реакцию (назовите субстрат, фермент / класс фермента и его группу, кофермент-витамин, продукты);

· результат процесса и его значение;

· объясните механизм повышения активности ключевого фермента при участии гормона, если известно, что он связан с регуляцией экспрессии гена; назовите гормон-активатор.

Не является источником энергии

Источник образования NADРH для реакций восстановления и гидроксилирования: синтез жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов, обезвреживание ксенобиотиков, восстановление глутатиона

Источник образования рибозо-5-фосфата для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот

Ферменты пентозофосфатного пути, так же, как и ферменты гликолиза, локализованы в цитозоле.

Наиболее активно Пентозофосфатный путь протекает в жировой ткани, печени, коре надпочечников, эритроцитах, молочной железе в период лактации, семенниках. Пентозофосфатный путь состоит из 2 фаз (частей) - окислительной и неокислительной.

В окислительной фазе глюкозо-6-фосфат необратимо окисляется в пентозу - рибулозо-5-фосфат, и образуется восстановленный NADPH.

В неокислительной фазе рибулозо-5-фосфат обратимо превращается в рибозо-5-фосфат и метаболиты гликолиза.

Ключевые ферменты окислит этапа:

1) глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа — главный ключевой фермент;

2) 6-фосфоглюконатдегидрогеназа.

Ключ.ферментынеокислит.этапа:

) транскетолаза

2) трансальдолаза

На первом, окислительном, этапе глюкозо-6-фосфат в трех реакциях превращается в рибулозо-5-фосфат, реакции сопровождаются восстановлением двух молекул НАДФ до НАДФН.

На этом этапе происходит регуляция процесса: инсулин повышает активность глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы и фосфоглюконат-дегидрогеназы.

Второй этап – этап структурных перестроек, благодаря которым пентозы способны возвращаться в фонд гексоз. В этих реакциях рибулозо-5-фосфат изомеризуется до рибозо-5-фосфата Далее под влиянием ферментов транскетолазы и трансальдолазы происходят структурные перестройки с образованием других моносахаридов.

Дефект глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы в эритроцитах приводит к

· дефициту NADРH

· снижению концентрации восстановленной формы глутатиона и активации свободнорадикального окисления липидов мембраны эритроцитов и белков

· окислению SH-групп гемоглобина

· образованию дисульфидных связей

· агрегации гемоглобина и формированию телец Хайнца Нарушается целостность мембраны эритроцитов, снижается продолжительность жизни гемоглобина, что приводит к гемолизу (гемолитическая анемия)

11. Охарактеризуйте метаболический процесс синтеза гликогена по плану:

1) в каких тканях, когда и с какой целью процесс идет наиболее активно;

2) ход реакций (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты), реакции с затратами АТФ;

3) строение конечного продукта – гликогена;

4)гормональная регуляция скорости процесса (назовите гормон-активатор и объясните механизм его действия, приводящий к синтезу гликогена).

Когда? – в абсорбтивный период (1-2 ч после приема пищи)

Где? – в печени и мышцах

Ключевой (регуляторный) фермент: гликогенсинтаза

образование α1,4-гликозидных связей

Фермент «ветвления»

образование α1,6-гликозидных связей

Ответ:

1) в каких тканях, когда и с какой целью процесс идет наиболее активно;

Гликоген образуется практически во всех клетках организма, однако наибольшая концентрация обнаруживается в печени и в скелетных мышцах. Поскольку общая масса гликогена велика,большая часть всего гликогена организма содержится в мышцах.Гликоген хранится в цитозоле.

Гликоген синтезируется в период пищеварения (через 1-2 ч после приёма углеводной пищи). Следует отметить, что синтез гликогена из глюкозы, как и любой анаболический процесс, является эндергоническим, т.е. требующим затрат энергии.

Главной целью гликогенеза является накопление в норме некоторого резерва углеводов.

Необходимость превращения глюкозы в в гликоген при запасании энергетического материала обусловлена тем, что накопление легко растворимой глюкозы в клетках могло бы привести к осмотическому шоку — разрушению клеточной мембраны.

2) ход реакций (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты), реакции с затратами АТФ;

Подготовительные этапы:

этап. Фософорилирование глюкозы

ГЛЮКОЗА+АТФ->ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТ+АДФ

Фермент:глюкокиназа(гексокиназа) транфераза