Metabolismus pentóz, glykogenu, fruktózy a galaktózy. Alice Skoumalová

Transkript

1 Metabolismus pentóz, glykogenu, fruktózy a galaktózy Alice Skoumalová

2 1. Pentóza fosfátová dráha

3 Přehledné schéma:

4 Pentóza fosfátová dráha (PPP): Probíhá v cytozolu Všechny buňky Dvě části: 1) Oxidační (irreverzibilní) Tvorba: ribulózy-5-p (syntéza nukleotidů) NADPH (syntéza MK, detoxifikace, redukce glutationu) 2) Neoxidační část (reverzibilní) Konverze ribulózy-5-p na intermediáty glykolýzy Tvorba ribulózy-5-p z intermediátů glykolýzy

5 1. Oxidační fáze PPP: Regulace: Glukóza-6-P-dehydrogenáza inhibice - NADPH indukce - inzulín/glukagon

6 2. Neoxidační fáze PPP:

7 Úloha PPP v udržování membránové integrity erytrocytů:

8 Dráhy využívající NADPH: Detoxifikace Redukce oxidovaného glutationu Cytochrom P450 monooxygenázy Reduktivní syntézy Syntéza mastných kyselin Elongace mastných kyselin Syntéza cholesterolu Syntéza neurotransmiterů Syntéza deoxynukleotidů Syntéza superoxidu

9 Souhrn: Pentóza fosfátová dráha Shunt z glykolýzy Dodává NADPH (redukční syntézy, detoxifikace), ribóza-5-p konverze na intermediáty glykolýzy izomerázy, epimerázy, transketolázy, transaldolázy deficit glukóza-6-p-dehydrogenázy

10 2. Metabolismus glykogenu

11 Glykogen: α-d-glukóza, α-1,4 a α-1,6 glykosidická vazba (větvení každých 8-10 jednotek) energetický zdroj u živočichů zásoba glukózy pro glykolýzu (hl. játra, svaly) časté větvení (více míst pro syntézu a degradaci, vyšší rozpustnost molekuly) neredukující konce glykogenin

12 Funkce glykogenu ve svalech a játrech: Pokles glukózy v krvi degradace glykogenu uvolnění glukózy do krve Glukóza-6-fosfatáza (pouze v játrech) Vysoké požadavky na ATP degradace glykogenu anaerobní glykolýza

13 Metabolismus glykogenu-přehled: Syntéza a degradace glykogenu: rozdílné enzymy (regulace!)

14 Syntéza glykogenu: Glykogenový primer - zůstává i po degradaci - syntéza (autofosforylace glykogeninu) 6-8 jednotek přeneseno Glykogensyntáza (regulace)

15 Degradace glykogenu: Štěpení řetězce (fosforolýza) - až po 4 jednotky od větvení - Linearizující enzym (transfer 3 jednotek, hydrolýza 1 glukózy) Glykogenfosforyláza (regulace)

16 Choroby ze střádání glykogenu: Typ Deficitní enzym Dědičnost Postižený orgán Klinika I (Von Gierkeova choroba) Glukóza-6- fosfatáza AR (1/200 tis.) Játra Hypoglykémie, laktátová acidóza, hyperlipidémie, hyperurikémie. Zvětšená játra a ledviny. II (Pompeova choroba) Lysozomální α-1,4- glukosidáza AR Orgány obsahující lysozomy Depozita glykogenu v lysozomech. Hypotonie, kardiomegalie, kardiomyopatie (dětská f.). Svalová slabost (dospělá f.) III (Coriova choroba) Linearizující enzym AR Játra, svaly, srdce Hepatomegalie, hypoglykémie V (McArdleův syndrom) Svalová fosforyláza AR Svaly Cvičením navozené bolesti svalů, křeče, svalová slabost

17 Regulace metabolismu glykogenu v játrech a svalech: Stav Regulátory Odpověď Játra Hladovění Sacharidová strava Cvičení a stres Svaly Glukagon, Inzulín camp Glu, Glukagon, Inzulín camp Adrenalin camp, Ca 2+ -kalmodulin Degradace glykogenu Syntéza glykogenu Degradace glykogenu Syntéza glykogenu Degradace glykogenu Syntéza glykogenu Hladovění (odpočinek) Inzulín Syntéza glykogenu Transport glukózy Sacharidová strava (odpočinek) Cvičení Inzulín Adrenalin AMP, Ca 2+ -kalmodulin, camp Syntéza glykogenu Transport glukózy Syntéza glykogenu Degradace glykogenu Glykolýza

18 Regulace glykogenolýzy v játrech glukagonem: camp proteinkináza A: 1. inaktivace glykogensyntázy 2. aktivace glykogenfosforylázy

19 Regulace glykogenolýzy ve svalech:

20 Souhrn: Metabolismus glykogenu Rozdílná úloha zásob glykogenu v játrech a svalech Syntéza a degradace glykogenu jsou rozdílné dráhy (regulace) Choroby z kumulace glykogenu

21 3. Metabolismus fruktózy a galaktózy

22 Metabolismus fruktózy Hlavně v játrech (střeva, ledviny) Aldoláza B: nízká afinita k fruktóza-1-p ( kumulace fruktóza-1-p v játrech)

23 Polyolová dráha Semenné váčky (spermie metabolizují fruktózu) Nadměrná kumulace sorbitolu u diabetiků Čočka (diabetická katarakta) Svaly, nervy (periferní neuropatie)

24 Metabolismus galaktózy

25 Metabolismus čočky: Diabetická katarakta: koncentrace glukózy v čočce aktivita aldózareduktázy kumulace sorbitolu osmolarita, strukturární změny proteinů

26 Souhrn: Metabolismus Fru a Gal Konverze na intermediáty glykolýzy Genetické poruchy, kumulace meziproduktů, poškození Kumulace sorbitolu u diabetiků

27 Schémata použitá v prezentaci: Marks Basic Medical Biochemistry A Clinical Approach, third edition, 2009 (M. Lieberman, A.D. Marks) Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, sixth edition, 2006 (T.M. Devlin)