B. Metabolizam fruktoze i galaktoze

Home / - Daljnji odjeljci / B. Metabolizam fruktoze i galaktoze

Metabolizam fruktoze provodi se pretvaranjem u glukozu (na dijagramu lijevo). Prvo, fruktoza se fosforilira uz sudjelovanje enzima ketoheksokinaze (fruktokinaze) [1] u obliku fruktoza-1-fosfata, koji se dalje cijepa aldolazom do gliceraldehida (glicerala) i dihidroksiaceton-3-fosfata [2]. Potonje je već međuproizvod glikolize (u središtu sheme), a gliceral se fosforilira u prisutnosti triokinaze, formirajući gliceral-3-fosfat [3].

Zatim se gliceraldehid djelomično reducira u glicerol [4] ili oksidira u glicerat. Nakon fosforilacije, oba spoja su ponovno uključena u glikolizu (nije prikazano na dijagramu). Kada se reducira gliceraldehid [4], konzumira se NADH (NADH). Budući da je faktor konverzije nizak omjer koncentracija HAD + / NADH (NAD + / NADH) tijekom pretvorbe, taj se proces ubrzava u prisutnosti fruktoze (vidi metabolizam etanola).

Osim toga, put jetre transformacije fruktoze u glukozu ostvaruje se u jetri (nije prikazano na dijagramu): fruktoza se pretvara u sorbitol zbog redukcije C-2 i nakon dehidrogenacije C-1 u glukozu.

Metabolizam galaktoze također započinje fosforilacijom kako bi nastao galaktoza-1-fosfat [5] (u dijagramu desno). Nakon toga slijedi epimerizacija C-4 s formiranjem derivata glukoze. Biosinteza UDP-glukoze (UDP-glukoze), međuproizvoda metabolizma glukoze, provodi se kružnim putem - UDP-galaktozom (UDP-galaktoza) i kasnijom epimerizacijom [6, 7]. Na isti način ide i biosinteza same galaktoze, budući da su sve reakcije osim [5] reverzibilne.

Fruktoza i galaktoza trebaju se pretvoriti u glukozu.

Budući da se svi monosaharidi isporučeni s hranom (fruktoza, galaktoza, manoza, itd.) Apsorbiraju u crijevima, tijelo se suočava s zadatkom pretvaranja nastalih heksoza u glukozu radi daljnje uporabe u metaboličkim reakcijama - dolazi do pretvorbe šećera. Kada se pojavi defekt odgovarajućih enzima, nakupljanje monosaharida u krvi - galaktosemija i fruktozemija.

Transformacija monosaharida

Cilj ovog procesa je stvaranje samo jednog supstrata za metaboličke reakcije, naime α-D-glukoza, koja štedi resurse i ne stvara mnoge enzime za svaku vrstu monosaharida. Nastajanje slobodne glukoze javlja se u epitelu crijeva i, uglavnom, u hepatocitima.

Transformacija galaktoze

Galaktoza prvo fosforilira na 1. atomu ugljika. Karakteristična značajka je konverzija u glukozu ne izravno, već kroz sintezu UDP-galaktoze iz galaktoze-1-fosfata. Izvor MFI je udf-glukoza prisutna u stanici. Formirani UDP-galaktoza se zatim izomerizira u UDP-glukozu, a zatim se njegova sudbina razlikuje.

  • sudjelovati u prijenosu UMP u galaktozu-1-fosfat,
  • pretvoriti u slobodnu glukozu i izaći u krv,
  • ići na sintezu glikogena.
Pretvorba galaktoze u glukozu
(reverzibilnost obje reakcije uridil transferaze nije naznačena)

Biokemijska komplikacija naizgled jednostavne reakcije epimerizacije očigledno je uzrokovana sintezom UDP-galaktoze iz glukoze u mliječnoj žlijezdi za proizvodnju laktoze tijekom stvaranja mlijeka. Galaktoza se također koristi u sintezi odgovarajućih heksosamina u heteropolisaharidima.

Poremećaji transformacije galaktoze

Poremećaji metabolizma galaktoze mogu biti uzrokovani genetskim defektom jednog od enzima:

  • galaktokinaza, frekvencija defekta 1: 500000,
  • galaktoza-1-fosfat-uridil-transferaza, frekvencija defekta 1: 40,000,
  • epimeraza, učestalost defekta je manja od 1: 1,000,000.

Bolest koja se javlja tijekom tih kršenja naziva se galaktosemija.

Dijagnoza. Djeca odbijaju jesti. Koncentracija galaktoze u krvi povećava se na 11,1-16,6 mmol / l (norma je 0,3-0,5 mmol / l), u krvi se pojavljuje galaktoza-1-fosfat. Laboratorijski kriteriji također uključuju bilirubinemiju, galaktozuriju, proteinuriju, hiperaminoaciduriju, akumulaciju glikoziliranog hemoglobina.

Patogeneza. Višak galaktoze se pretvara u alkohol galaktitol (dulcitol), nakupljajući se u leći i osmotski privlači vodu ovdje. Sastav soli se mijenja, poremećena je konformacija proteina u leći, što dovodi do katarakte u mladoj dobi. Katarakte su moguće čak i kod fetusa majki s galaktosemijom koje su konzumirale mlijeko tijekom trudnoće.

Kada je galaktoza-1-fosfat-uridil-transferaza neispravna, ATP se konstantno troši na fosforilaciju galaktoze i nedostatak energije inhibira aktivnost mnogih enzima, djelujući "toksično" na neurone, hepatocite i nefrocite. Kao rezultat moguća su psihomotorna retardacija, mentalna retardacija, nekroza hepatocita i ciroza jetre. U bubrezima i crijevima, višak galaktoze i njezinih metabolita inhibira apsorpciju aminokiselina.

Osnove liječenja. Isključivanje mlijeka i drugih izvora galaktoze iz prehrane pomaže u sprečavanju razvoja patoloških simptoma. Međutim, očuvanje intelekta može se postići samo rano, ne kasnije od prva 2 mjeseca života, dijagnoza i liječenje započinju u vremenu.

Pretvorba fruktoze

Općenito, prijenos fruktoze na glukozu provodi se u dva smjera. Prvo, fruktoza se aktivira fosforilacijom bilo šestog atoma ugljika uz sudjelovanje heksokinaze, ili prvog atoma uz sudjelovanje fruktokinaze.

Oba enzima su prisutna u jetri, ali heksokinaza ima mnogo manji afinitet prema fruktozi i slabo je izražena u njemu. Fruktoza-6-fosfat koji nastaje iz njega se dalje izomerizira, a glukoza-6-fosfataza cijepa već nepotrebni fosfat da bi se proizvela glukoza.

Ako fruktokinaza djeluje, nastaje fruktoza-1-fosfat, pod djelovanjem odgovarajuće aldolaze, pretvara se u gliceraldehid i dioksiacetonfosfat. Gliceraldehid se fosforilira u gliceraldehid fosfat i zajedno s dioksiacetonfosfatom upotrebljava se ili u glikolizi ili u glukoneogenezi u fruktoza-6-fosfat, a zatim u glukozi u daljnjim reakcijama.

Značajka mišića je odsustvo fruktokinaze, stoga se fruktoza u njima odmah pretvara u fruktoza-6-fosfat i ulazi u reakciju glikolize ili sinteze glikogena.

Načini metabolizma fruktoze i njezina pretvorba u glukozu

Poremećaji metabolizma fruktoze

Esencijalna Fructosuria

Genetski defekt fruktokinaze dovodi do benigne esencijalne fruktozurije, koja se odvija bez ikakvih negativnih simptoma.

Nasljedna fruktosurija

Bolest nastaje zbog nasljednih autosomno recesivnih defekata drugih enzima metabolizma fruktoze. Frekvencija 1: 20.000.

Defekt fruktoze-1-fosfataldolaze, koji je normalno prisutan u jetri, crijevima i kortikalnoj tvari bubrega, pojavljuje se nakon unošenja u dijetnu hranu sokova i voća koja sadrže fruktozu. Patogeneza je povezana sa smanjenjem mobilizacije glikogena zbog inhibicije fruktoza-1-fosfatne glikogen fosforilaze i slabljenja glukoneogeneze, jer neispravan enzim može sudjelovati u reakcijama slično fruktoza-l, 6-difosfat aldolazi. Bolest se očituje u smanjenju koncentracije fosfata u krvi, hiperfruktozemiji, teškoj post-nutritivnoj hipoglikemiji. Tu je letargija, oslabljena svijest, bubrežna tubularna acidoza. Dijagnoza se postavlja na temelju "nerazumljive" bolesti jetre, hipofosfatemije, hiperurikemije, hipoglikemije i fruktozurije. Za potvrdu, provodi se test tolerancije na fruktozu. Liječenje uključuje dijetu koja ograničava slatkiše, voće i povrće.

Defekt fruktoze-1,6-difosfataze izgleda sličan prethodnom, ali ne tako težak.

Metabolizam fruktoze i galaktoze.

Metabolizam fruktoze sastavni je dio metabolizma glukoze (slika 9.11). Transformacije ovih spojeva mogu se odvijati na različite načine, što kulminira formiranjem fosfotrioze, au nekim slučajevima i fruktoznim difosfatom.

Sl. 9.11. Metabolizam glukoze, fruktoze i galaktoze u jetri

Metabolizam fruktoze (slika 9.12) javlja se uglavnom u jetri. Prvo, u prisutnosti enzima fruktokinaze, fruktoza se fosforilira u položaj 1:

Tada je fruktoza-1-fosfat izložen aldolazi:

Za razliku od fruktoza-1,6-difosfat-specifičnog aldolaznog mišića, aldolaza u jetri dobro funkcionira s fruktoza-1-fosfatom i fruktoza-1,6-difosfatom. Međutim, razina aktivnosti jetrene aldolaze je 10 puta niža nego u mišićima.

Sl. 9.12. Metabolizam fruktoze

Sljedeće faze metabolizma fruktoze su faze glikolize (vidi sl. 9.2).

Skupina koenzima izvedenih iz uracila sudjeluje u metabolizmu galaktoze. Galaktoza je od velikog interesa za procese koji se odvijaju u tijelu dojenčadi, budući da je glavni šećer mlijeka laktoza.

Metabolički put galaktoze uključuje niz reakcija (Slika 9.13).

Sl. 9.13. Metabolizam galaktoze

Reakcija se katalizira jetrenim enzimom galaktokinazom. Ovaj je enzim mnogo u dojenčadi. Sadržaj se povećava u slučaju prehrane bogate laktozom.

Galaktoza-1-fosfat reagira s UDPG i nastaje UDF-Gal (na koenzimu glukoza se zamjenjuje s galaktozom):

Glukoza 1-fosfat može se dalje upotrijebiti u glikolizi ili sintezi glikogena.

UDP-Gal pod djelovanjem epismeraze UDP-glukoze može se pretvoriti u UDPG. Istovremeno, izomerizacija galaktoze u glukozu odvija se izravno na koenzimu:

UDPG je prekursor glikogena, cerebrozida, glukuronskih kiselina.

Enzim UDP-galaktoza-pirofosforilaza, koji izravno tvori UDP-Gal u reakciji uz sudjelovanje UTP-a, nalazi se u jetri odraslih:

Metabolizam fruktoze;

VOĆE I GALAKTOZE METABOLIZMA

Regulacija glikolize

Plastična vrijednost katabolizma glukoze

Otpuštanje ATP-a tijekom anaerobne glikolize

Anaerobna glikoliza je manje učinkovita od aerobne. Katabolizam 1 glukoze je popraćen trošenjem 2 ATP molekula za fosforilaciju supstrata, formiranjem 4 ATP molekule u reakcijama fosforilacije supstrata i sintezi 2 molekula laktata. Stoga je konačni energetski učinak anaerobne glikolize 2 ATP molekule.

Kod katabolizma glukoza može obavljati plastične funkcije. Metaboliti glikolize koriste se za sintezu novih spojeva. Dakle, fruktoza-6f i 3-PHA su uključeni u stvaranje riboze-5-f (nukleotidne komponente); 3-fosfoglicerat može biti uključen u sintezu aminokiselina, kao što je serija, glicin, cistein. U jetri i masnom tkivu, acetil-CoA se koristi u biosintezi masnih kiselina, kolesterola i DAP-a za sintezu glicerol-3f.

Učinak Pasteur - smanjenje stope potrošnje glukoze i nakupljanje laktata u prisutnosti kisika.

Učinak Pasteura objašnjava se prisutnošću konkurencije između aerobnih enzima (malat DG, glicerol-6f DG, PVK DG) i anaerobnog (LDH) oksidacijskog puta za zajednički metabolit PVC i koenzim NADH2. Bez kisika mitohondriji ne konzumiraju PAC i NADH.2, kao rezultat toga, povećava se njihova koncentracija u citoplazmi i prelaze u stvaranje laktata. U prisutnosti kisika, mitohondrije ispumpavaju PVC i NADH2 iz citoplazme, prekidajući reakciju stvaranja laktata. Budući da anaerobna glikoliza proizvodi mali ATP, moguć je višak AMP (ADP + ADP = AMP + ATP), koji, putem fosfofruktokinaze 1, stimulira glikolizu. Kada se aerobni katabolizam glukoze ATP formira puno, mogući suvišak ATP kroz fosfofruktokinazu 1 i piruvat kinazu, naprotiv, inhibira glikolizu. Akumulacija glukoze 6f inhibira heksokinazu, što smanjuje unos glukoze u stanice.

Fruktoza i galaktoza uz glukozu se koriste za energiju ili sintezu tvari: glikogen, TG, GAG, laktoza itd.

Značajna količina fruktoze, nastale razgradnjom saharoze, pretvara se u glukozu već u stanicama crijeva. Dio fruktoze ulazi u jetru.

Metabolizam fruktoze u stanici počinje reakcijom fosforilacije:

1. Fruktokinaza (ATP: fruktoza-1-fosfotransferaza) fosforilira samo fruktozu, ima visok afinitet prema njoj. Sadržano u jetri, bubrezima, crijevima. Inzulin ne utječe na njegovu aktivnost.

2. Aldolaza B (fruktoza: HA-lyase) prisutna je u jetri, razgrađuje fruktozu-1f (fruktoza-1,6f) na glicerol aldehid (HA) i dioxyacetone fosfat (DAP).

3. Triozokinaza (ATP: HA-3-fosfotransferaza). Mnogo u jetri.

DAP i HA dobiveni iz fruktoze uključeni su u jetru uglavnom u glukoneogenezi. Dio DAP-a može se reducirati u glicerol-3-f i sudjelovati u sintezi TH.

Metabolizam fruktoze

Prehrana koja se sastoji od velike količine saharoze (disaharida glukoze i fruktoze) može se koristiti tako da je fruktoza glavni izvor energije. Način upotrebe fruktoze razlikuje se u jetri i mišićima. Mišići koji sadrže samo heksokinazu (bez glukokinaze) mogu fosforirati fruktozu u fruktozu-6-fosfat, koji je međuproizvod glikolize.
U jetri je fruktoza fosforilirana na položaju C-1 pomoću fruktokinaze, formirajući fruktozu-1-fosfat. U jetri se nalazi aldolaza B, koja kao supstrat može koristiti i Fr-1,6-ff i fr-1-f. Ako je supstrat fr-1-f, tada su reakcijski produkti FDA i gliceraldehid. FDA uz pomoć enzima triozofosfatisomerazy pretvara u 3-PHA, koji ide u glikolizu. Gliceraldehid se može fosforilirati u 3-PHA pomoću gliceraldehid kinaze ili prevesti u FDA uz pomoć ADH, glicerol kinaze i glicerol fosfata DG.

Klinički poremećaji metabolizma fruktoze
Poznate su tri nasljedne anomalije u metabolizmu fruktoze.
Idiopatska fruktosurija - nema fruktokinaze, koja je normalno prisutna u jetri, pankreasnim otočićima i kortikalnoj supstanci bubrega. Fruktoza u mokraći otkriva se konzumacijom fruktoze i saharoze. Bolest se može pojaviti bez simptoma.
Prirođena intolerancija na fruktozu javlja se s nedostatkom aldolaze B, koja je normalno prisutna u jetri, tankom crijevu i korteksu bubrega. Bolest je karakterizirana teškom hipoglikemijom i mučninom nakon konzumacije fruktoze. Dugotrajna primjena fruktoze kod djece dovodi do mučnine, hepatomegalije, krvarenja i smrti. Hipoglikemija je posljedica činjenice da je fruktoza-1-fosfat inhibitor glikogenolize (u reakciji fosforilaze) i glukoneogeneze (zbog nedostatka aldolaze). Liječenje - dijeta bez fruktoze i saharoze.
Nasljedni nedostatak fruktoze-1,6-difosfataze dovodi do narušene glukoneogeneze i kasnije hipoglikemije, laktatne acidoze i hiperventilacije. Ovi simptomi mogu biti smrtonosni u neonatalnom razdoblju.


Metabolizam galaktoze
Galaktoza, koja uglavnom ulazi s mliječnim šećerom, laktozom (disaharid glukoze i galaktoze), ulazi u glikolizu tek nakon transformacije u glukozu-1-fosfat. To se provodi u nekoliko faza. U prvom stupnju, galaktoza se fosforilira upotrebom galaktokinaze u galaktozu-1-fosfat. Epimerizacija galaktoze-1-fosfata u gl-1-f zahtijeva prijenos UDP iz uridin difosfat glukoze (UDP-glukoza). Ovu reakciju katalizira enzim galaktoza-1-fosfaturide transferaza. U isto vrijeme nastaju UDP-galaktoza i ch-1-f. Udf-galaktoza se epimerizira do UDP-glukoze pomoću epimemerisa UDP-galaktoze-4. Glukoza-1-fosfat se zatim konvertira u gl-6-f pomoću mutaze fosfoglukoze.


Klinički poremećaji metabolizma galaktoze
Poremećaj metabolizma galaktoze popraćen je galaktozemijom (povišena razina galaktoze u krvi).
Klasična galaktosemija karakterizira nedostatak dvaju enzima: galaktoza-1-fosfaturideil transferaze i galaktokinaze. Galaktosemiju karakteriziraju povraćanje i proljev nakon konzumiranja mlijeka, hepatomegalija, žutica, mentalna retardacija. Lezije promatrane u galaktosemiji nisu uzrokovane odsustvom bilo kakvog potrebnog spoja za tijelo, nego akumulacijom otrovnih tvari. Jedna od tih toksičnih tvari je galaktitol, koji nastaje tijekom oporavka galaktoze pomoću enzima aldoreduktaze.


Metabolizam glicerola
Glavni izvor glicerola je masno tkivo. Molekula glicerola je osnova za triacilglicerole. Glicerol formiran iz TAG-a ide u jetru gdje je fosforiliran glicerol kinazom. Kao rezultat, nastaje glicerol-3-fosfat, koji se oksidira u PDA uz pomoć enzima glicerol-3-fosfat-DG. FDA zatim ide ili na glikolizu ili na glukoneogenezu, ovisno o tome je li energija potrebna ili ne.


Metabolizam glukuronske kiseline
Glukuronat je visoko polarna molekula, koja se nalazi u proteoglikanima, u kombinaciji s bilirubinom i steroidnim gomonamima, također može biti povezana s nekim lijekovima, povećavajući njihovu topljivost.

Glukuronat nastaje iz glukoze u glukuronskom ciklusu. Put glukurona je alternativni način za oksidaciju glukoze. Prolazi bez nastanka ATP-a, ali se koristi za dobivanje aktivnog oblika glukoronata, UDP-glukoronata.

Datum dodavanja: 2016-02-24; Pregleda: 364; PISANJE NALOGA

Metabolizam fruktoze

Sadržaj

Fruktoza - voćni šećer. Fruktoza u kombinaciji s glukozom je dio saharoze, tj. običan stolni šećer. U crijevu se saharoza hidrolizira sa sokrozom, te se razdvaja na fruktozu i glukozu. Zatim se fruktoza transportira iz crijeva u jetru, gdje ulazi u metabolički put prikazan na slici. 22.1. Fruktoza ulazi u stanice jetre pomoću transportera koji se neuspješno naziva transporter glukoze 5 (GLUT5). Fruktokinaza fosforilira fruktozu i nastaje fruktoza-1-fosfat. Fruktoza-1-fosfat se cijepa u dihidroksiacetonfosfat i gliceraldehid; Ova reakcija katalizirana je aldolazom B. Tada je gliceraldehid fosforiliran, pretvarajući se u gliceraldehid-3-fosfat, i ta tvar, zajedno s digcidroksiacetonfosfatom, ulazi u glikolizu. Tijekom perioda probave, glikogen i / ili triacilgliceroli se mogu sintetizirati iz fruktoze (napomena: "aldolaza" također katalizira reverzibilnu razgradnju fruktoze-1,6-bisfosfata u dihidroksiaceton fosfat i gliceraldehid-3-fosfat).

Metabolizam fruktoze u mišićima prikazan je na slici 3. 22.2 Fruktoza se fosforilira heksokinazom kako bi nastala fruktoza-6-fosfat. Fruktoza-6-fosfat se zatim koristi za sintezu glikogena, a ako su rezerve glikogena pune, onda u energetskom metabolizmu (u glikolizi).

Nedostatak fruktokinaze (idiopatska fruktozurija) Urediti

Nedostatak fruktokinaze u jetri (Sl. 22.3) rijetka je bolest u kojoj se akumulira fruktoza u krvi i urinu. Najčešća bolest u židovskim obiteljima. Fruktosurija nije opasna za zdravlje: pacijenti imaju normalan životni vijek. Ponekad se pri analizi mokraće fruktoza pogrešno tumači kao glukoza i pogrešno dijagnosticira dijabetes.

Nasljedna netolerancija na fruktozu ili nedostatak aldolaze B

Nasljedna netolerancija na fruktozu prenosi se autosomalno recesivno. Uzrok te ozbiljne bolesti je nedostatak enzima aldolaze jetre B (sl. 22.3). Bolest se obično javlja kada se dijete prebaci iz majčinog mlijeka u hranu koja sadrži fruktozu. Već u prvih 20 minuta nakon početka hranjenja počinje povraćati, a razvija se i hipoglikemija. Zbog nakupljanja mliječne kiseline razvijaju se metabolička acidoza i kompenzacijska hiperventilacija. Bez liječenja, dijete ne dobiva na težini, tijelo je iscrpljeno, a ciroza se razvija zbog trajnog oštećenja jetre.

Bolest se razvija zbog činjenice da se fruktoza-1-fosfat akumulira u jetri nakon konzumacije proizvoda koji sadrže fruktozu. To gotovo odmah uzrokuje inhibiciju metaboličkih putova: osobito glikogenolize, glukoneogeneze i srodnih putova.

Akumulacija fruktoza-1-fosfata dovodi do sljedećih posljedica.

  • Zalihe anorganskog fosfata (Fn) su osiromašene, zbog čega se inhibira sinteza glikogen fosforilaze i ATP.
  • Blokiranje ovih procesa ometa stvaranje glukoze u jetri i dovodi do hipoglikemije.
  • Kumulativni AMP se raspada na mokraćnu kiselinu. Pojavljuje se hiperurikemija.

Kao rezultat, metabolizam u jetri se gotovo zaustavlja. Međutim, u drugim tkivima (npr. U eritrocitima) anaerobni metabolizam se nastavlja, a mliječna kiselina ulazi u jetru. Budući da je njegova primjena na uobičajeni način u Coreyjevom ciklusu nemoguća, razvija se laktička acidoza.

Da bi bolest ne napredovala, jednostavno je potrebno iz prehrane isključiti hranu koja sadrži fruktozu i tvari koje se razdvajaju na fruktozu (na primjer, saharoza, sorbitol). Djeca razvijaju prirodnu averziju prema slatkišima, au budućnosti izbjegavaju hranu koja sadrži fruktozu. Ova bolest ima pozitivnu stranu: djeca s nasljednom netolerancijom na fruktozu ne znaju što je karijes.

Bilo koja / METABOLISM FRUCTOSES I GALACTOSES

VOĆE I GALAKTOZE METABOLIZMA

Metabolizam fruktoze i galaktoze uključuje načine njihovog korištenja za sintezu drugih tvari (heteropolisaharidi, laktoza, itd.) I sudjelovanje u opskrbi tijela energijom. U potonjem slučaju, fruktoza i galaktoza se pretvaraju u jetri ili u glukozu ili u međuproizvode njegovog metabolizma. Stoga se fruktoza i galaktoza, zajedno s glukozom, mogu oksidirati u CO.2 i H2O sintezi glikogena i triacilglicerola.

Uzrok narušenog metabolizma fruktoze i galaktoze može biti defekt enzima koji kataliziraju intermedijarne reakcije njihovog metabolizma. Ovi poremećaji su relativno rijetki, ali mogu biti vrlo ozbiljni jer su akumulirani međuprodukti fruktoze i galaktoze otrovni.

A. Metabolizam fruktoze

Značajna količina fruktoze, nastale razgradnjom saharoze, prije ulaska u sustav portalne vene, pretvara se u glukozu već u crijevnim stanicama. Drugi dio fruktoze se apsorbira uz pomoć prijenosnog proteina, tj. difuzijom svjetlosti.

Metabolizam fruktoze (Sl. 7-69) počinje reakcijom fosforilacije (reakcija 1), koja je katalizirana fruktokinazom kako bi nastala fruktoza-1-fosfat. Enzim se nalazi u jetri, kao iu bubrezima i crijevima. Ovaj enzim ima apsolutnu specifičnost, stoga, za razliku od glukokinaze, inzulin ne utječe na njegovu aktivnost. Potonja okolnost objašnjava zašto se razina ekskrecije fruktoze u mokraći u bolesnika s dijabetesom i zdravim ne razlikuje. Fruktoza-1-fosfat se ne može pretvoriti u fruktoza-6-fosfat zbog nedostatka odgovarajućeg enzima. Umjesto toga, fruktoza-1-fosfat se dalje cijepa s fruktozom-1-fosfataldolazom (aldolazom B) u gliceraldehid i dihidroksiaceton-3-fosfat (reakcija 2). Ovo posljednje je međuproizvod glikolize i nastaje tijekom reakcije katalizirane fruktoza-l, 6-bisfosfat aldolaze (aldolaza A). Gliceraldehid se može uključiti u glikolizu nakon fosforilacije uz sudjelovanje ATP-a (reakcija 3). Dvije molekule triose fosfata se ili rastavljaju uz glikolitički put, ili se kondenziraju u obliku fruktoze-1,6-bisfosfata, a zatim sudjeluju u glukoneogenezi (reakcije 8, 7, 5, 9). Fruktoza u jetri je uglavnom uključena na drugi način. Dio dihidroksiaceton-3-fosfata može se reducirati u glicerol-3-fosfat i sudjelovati u sintezi triacilglicerola.

Treba napomenuti da uključivanje fruktoze u metabolizam putem fruktoza-1-fosfata prolazi fazu koja je katalizirana fosfofruktokinazom (reakcija 6), što je točka metaboličkog metabolizma.

Sl. 7-69. Metabolizam fruktoze. a - konverziju fruktoze u dihidroksiaceton-3-fosfat i gliceraldehid-3-fosfat; b - put uključivanja fruktoze u glikolizu i glukoneogenezu; u - put uključivanja fruktoze u sintezu glikogena.

kontroliraju brzinu katabolizma glukoze. Ova okolnost može objasniti zašto povećanje količine fruktoze u jetri ubrzava procese koji dovode do sinteze masnih kiselina, kao i njihovu esterifikaciju s formiranjem triacilglicerola.

B. Poremećaji metabolizma fruktoze

Poremećaji metabolizma fruktoze, uzrokovani defektom enzima, ogledaju se u tablici. 7-5.

Nedostatak fruktokinaze nije klinički manifestiran. Fruktoza se nakuplja u krvi i izlučuje se urinom, gdje se može otkriti laboratorijskim metodama. Vrlo je važno ne zamijeniti ovu bezopasnu anomaliju s dijabetesom. Ova bolest je poznata kao benigna esencijalna fruktosurija i javlja se s frekvencijom od 1: 130.000.

Nasljedna netolerancija na fruktozu, koja se javlja s genetski određenim defektom fruktoze-1-fosfataldolaze, ne manifestira se dok se beba hrani majčinim mlijekom, tj. dok hrana ne sadrži fruktozu. Simptomi se javljaju kada se voće, sokovi i saharoza dodaju u prehranu. Povraćanje, bol u trbuhu, proljev, hipoglikemija, pa čak i koma i grčevi javljaju se 30 minuta nakon uzimanja hrane koja sadrži fruktozu. Mala djeca i adolescenti koji nastavljaju uzimati fruktozu razvijaju kronične poremećaje jetre i bubrega. Netolerancija na fruktozu je vrlo česta autosomno recesivna forma patologije.

Defekt fruktoza-1-fosfat aldolaze prati nakupljanje fruktoza-1-fosfata, koji inhibira aktivnost fosfogluko-mutaze, koja pretvara glukozu-1-fosfat u glukozu-6-fosfat i osigurava uključivanje produkta reakcije glikogen fosforilaze.

Tablica 7-5. Poremećaji metabolizma fruktoze

Kliničke manifestacije i laboratorijski podaci

Fruktoza + ATP → fruktoza-1-fosfat + ADP

Enterociti jetre bubrega

Fruktoza-1-fosfat → Dihidroksiaceton-3-fosfat + gliceraldehid

Povraćanje, bol u trbuhu, proljev, hipoglikemija, hipofosfatemija, fruktozemija, hiperurikemija, kronična insuficijencija jetre, bubrega.

u metabolizmu. Stoga se razgradnja glikogena inhibira u fazi nastanka glukoza-1-fosfata, zbog čega se razvija hipoglikemija. Kao rezultat, mobilizacija lipida i oksidacija masnih kiselina su ubrzani. Metabolička acidoza (vidi Odjeljak 8) može biti posljedica ubrzanja oksidacije masnih kiselina i sinteze ketonskih tijela koja zamjenjuju energetsku funkciju glukoze, budući da su ketonska tijela kiseline i smanjuju pH u visokim koncentracijama.

Rezultat inhibicije glikogenolize i glikolize je redukcija sinteze ATP. Osim toga, nakupljanje fosforilirane fruktoze dovodi do poremećaja metabolizma anorganskog fosfata i hipofosfatemije.

Za obnavljanje unutarstaničnog fosfata ubrzava se razgradnja adenilnih nukleotida. Proizvodi raspada tih nukleotida uključeni su u katabolizam, prolazeći kroz faze nastajanja hipoksantina, ksantina i, konačno, mokraćne kiseline. Povećanje količine mokraćne kiseline i smanjenje izlučivanja urata u uvjetima metaboličke acidoze manifestiraju se kao hiper-urikemija. Hiperuricemija može rezultirati gihtom čak iu ranoj dobi (vidi dio 10).

B. metabolizam galaktoze

Galaktoza se formira u crijevu kao rezultat hidrolize laktoze. Da bi se galaktoza pretvorila u glukozu, potrebno je promijeniti optičku konfiguraciju H- i OH-skupina C4 atoma u galaktozi, tj. provoditi reakciju epimerizacije. Ova reakcija u stanici moguća je samo s galaktozom dobivenom iz UDP-a. UDP-galaktoza se formira iz UDP-glukoze (metabolita u sintezi glikogena) tijekom reakcije katalizirane uridilfosfat-4-epimerazom (Sl. 7-70, 7-71).

Međutim, uključivanju galaktoze u opisanu reakciju epimerizacije prethodi fosforilacija s nastankom galaktoze-1-fosfata (reakcija 1 na slici 7-70). Zatim, galaktoza-1-fosfat zamjenjuje ostatak glukoze u UDP-glukozi da formira UDP-galaktozu (reakcija 2), tj. izravna reakcija fosforilirane galaktoze s UTP ne dolazi.

Reakcija 2 može se smatrati prijenosom uridilnog ostatka iz UDP-glukoze u galaktozu, stoga se enzim naziva galaktoza-1-fosfat tridil transferaza (GALT).

Tada je galaktoza u nukleotidu uključena u reakciju epimerizacije, u kojoj je uključena epimeraza - enzim koji ovisi o NAD-u i koji katalizira oksidaciju i redukciju galaktoze u C4ugljikov atom (reakcija 3).

Epimeraza može raditi u drugom smjeru, pretvarajući UDP-glukozu u UDP-galaktozu. Ta povratna epimerizacija je važna za sintezu galaktozilnih ostataka u glikolipidima i glikoproteinima. Osim toga, galaktoza je neophodna za sintezu laktoze u mliječnim žlijezdama. Tijekom laktacije galaktoza nije neophodna komponenta hrane, jer se može formirati iz glukoze.

Glukoza-1-fosfat nastao u reakciji 2 može biti uključen u različite metaboličke putove: 1) sinteza glikogena nakon reakcije s UDP i stvaranje UDP-glukoze; 2) transformacija u jetri

Sl. 7-70. Razmjena galaktoze.

Sl. 7-71. Reakcija epimerizacije UDP-glukoze na UDP-galaktozu.

u slobodnoj glukozi i održavanje njezine koncentracije u krvi; 3) katabolizam spojen s ATP sintezom, itd. (vidi sl. 7-70).

Pojam "ugljikohidrati", predložen u XIX. Stoljeću, temeljio se na pretpostavci da svi ugljikohidrati sadrže 2 komponente - ugljik i vodu, a njihov elementni sastav može se izraziti općom formulom Cm(H2O)n. Iako postoje iznimke od ovog pravila i to nije apsolutno točno, ipak, ova definicija omogućuje najjednostavnije obilježavanje razreda ugljikohidrata u cjelini. Osim toga, pokušaj Komisije za kemijsku nomenklaturu da zamijeni izraz "ugljikohidrati" s "glicidima" nije uspio. Novi izraz nije široko prihvaćen. Izraz "ugljikohidrati" je ukorijenjen i općenito prihvaćen.

Ugljikohidrati se mogu podijeliti u 3 glavne skupine ovisno o broju sastavnih monomera: monosaharidi, oligosaharidi i polisaharidi.

Monosaharidi su derivati ​​polihidričnih alkohola koji sadrže karbonilnu skupinu. Ovisno o položaju u karbonilnoj skupini, monosaharidi se dijele na aldoze i ketoze.

Aldoze sadrže funkcionalnu aldehidnu skupinu -HC = O, dok ketoze sadrže ketonsku skupinu> C = O. Naziv monosaharida ovisi o broju njegovih ugljikovih atoma, na primjer, aldotriozi, ketotriozi, aldoheksozi, ketoheksozi, itd.

Monosaharidi se mogu klasificirati kao jednostavni ugljikohidrati, jer se tijekom probave ne hidroliziraju, za razliku od složenih, koji se tijekom hidrolize razgrađuju i formiraju jednostavne ugljikohidrate. Struktura glavnih predstavnika monosaharida prikazana je na sl. 7-1.

Ljudska hrana (voće, med, sokovi) sadrži malu količinu monosaharida, uglavnom glukoze i fruktoze.

Glukoza je aldoheksoza. Može postojati u linearnim i cikličkim oblicima. Termodinamički preferirani ciklički oblik glukoze određuje kemijska svojstva glukoze. Kao i sva heksoza, glukoza ima 4 asimetrična ugljikova atoma, koji određuju prisutnost stereoizomera. Može se formirati 16 stereoizomera, od kojih su najvažniji D- i L-glukoza. Ovi tipovi izomera međusobno se reflektiraju (slika 7-2).

Položaj skupina H i OH u odnosu na peti atom ugljika određuje pripadnost glukoze seriji D ili L. Kod sisavaca su monosaharidi u D-konfiguraciji, budući da su enzimi koji kataliziraju njegove transformacije specifični za ovaj oblik glukoze. Tijekom stvaranja cikličkog oblika monosaharida, u otopini se formiraju još 2 izomera (a- i β-izomeri), koji se nazivaju anomeri, označavajući određenu konformaciju H- i OH-skupina u odnosu na C (slika 7-3). U a-D-glukozi, OH skupina se nalazi ispod ravnine prstena, au β-D-glukozi, naprotiv, iznad ravnine prstena.

Fruktoza je ketoheksoza (ketogrug se nalazi na drugom ugljikovom atomu). Fruktoza, kao i glukoza, postoji u cikličkom obliku, tvoreći α- i β-anomere (Sl. 7-4).

B. Reakcije monosaharida

Prisustvo hidroksilnih, aldehidnih i ketonskih skupina omogućava monosaharidima da ulaze u reakcije karakteristične za alkohole, aldehide ili ketone. Te su reakcije vrlo brojne. U ovom odjeljku bit će opisano samo nekoliko njih, a većina njih ima najveće biološko značenje.

U ovom poglavlju razmatrane su glavne reakcije monosaharida na primjeru D-glukoze (sl. 7-5), iako treba imati na umu da su i drugi monosaharidi, kao i njihovi derivati, uključeni u metabolizam ugljikohidrata.

Mutant, ili anomerizacija - interkonverzija anomernih oblika monosaharida, α i β oblici anomera su u stanju ravnoteže u otopini. Kada se dostigne ta ravnoteža, javlja se mutarotacija - otvaranje i zatvaranje piranskog prstena i, sukladno tome, promjena položaja H- i OH-skupina na prvom ugljiku monosaharida.

Nastajanje glikozida. Glikozidna veza ima važno biološko značenje, jer se kroz tu vezu odvija kovalentno vezanje monosaharida u sastavu oligo- i polisaharida. Kada se formira glikozidna veza, anomerna OH skupina jednog monosaharida stupa u interakciju s OH skupinom druge

Sl. 7-1. Najvažniji monosaharidi.

Sl. 7-2. D- i L-izomeri glukoze.

Sl. 7-5. Reakcije monosaharida.

monosaharid ili alkohol. Kada se to dogodi, eliminacija molekule vode i stvaranje O-glikozidne veze. Svi linearni oligomeri (osim disaharida) ili polimera sadrže monomerne ostatke koji su uključeni u stvaranje dvije glikozidne veze, osim terminalnih ostataka koji tvore samo jednu glikozidnu vezu. Neki glikozidni ostaci mogu tvoriti tri glikozidne veze, što je karakteristično za razgranate oligo- i polisaharide. Oligo- i polisaharidi mogu imati terminalni ostatak monosaharida sa slobodnom anomernom OH skupinom koja se ne koristi u stvaranju glikozidne veze. U tom slučaju, kada je ciklus otvoren, moguće je formiranje slobodne karbonilne skupine koja je sposobna za oksidaciju. Takvi oligo- i polisaharidi imaju reducirajuća svojstva i stoga se nazivaju redukcijskim ili reducirajućim (Sl. 7-6).

Anomerna OH skupina monosaharida može stupiti u interakciju s NH2-skupina drugih spojeva, što dovodi do stvaranja N-glikozidnih veza. Slična veza je prisutna u nukleotidima i glikoproteinima (sl. 7-7).

Esterifikacije. To je reakcija stvaranja esterske veze između OH skupina monosaharida i raznih kiselina. U metabolizmu ugljikohidrata važnu ulogu imaju fosfoestri - esteri monosaharida i fosforne kiseline. U metabolizmu glukoze, posebno mjesto

Sl. 7-6. Struktura polisaharida. A. Obrazovanje α-1,4 - i a-1,6-glikozidne veze. B. Struktura linearnog polisaharida: 1 - a-1,4-glikozidne veze između monomera; 2 - nereducirajući kraj (formiranje slobodne karbonilne skupine u anomernom ugljiku je nemoguće); 3 - povratni kraj (moguće otvaranje ciklusa s formiranjem slobodne karbonilne skupine u anomernom ugljiku).

Sl. 7-7. Formiranje O- i N-glikozidnih veza u glikoproteinima. 1 - N-glikozidna veza između amidne skupine asparagina i OH skupine monosaharida; 2-O-glikozidna veza između OH skupine serina i OH skupine monosaharida.

uzima glukoza-6-fosfat. Stvaranje glukoza-6-fosfata događa se tijekom reakcije ovisne o ATP-u uz sudjelovanje enzima koji pripadaju skupini kinaza. ATP u ovoj reakciji djeluje kao donor fosfatne skupine. Fosfoesteri monosaharida mogu se formirati bez upotrebe ATP. Na primjer, glukoza-1-fosfat nastaje iz glikogena uz sudjelovanje H3RO4. Fiziološko značenje monosaharida fosfor fostera je da su metabolički aktivne strukture. Fosforilacija monosaharida je važna za metabolizam, jer stanična membrana nije propusna za ove spojeve, tj. stanica zadržava monosaharide zbog činjenice da su u fosforiliranom obliku.

Oksidacija i redukcija. Oksidacijom završnih skupina glukoze-CHO i -CH2OH formira 3 različita derivata. Tijekom oksidacije -CHO skupine nastaje glukonska kiselina. Ako je krajnja skupina -CH podvrgnuta oksidaciji2OH, nastaje glukuronska kiselina. A ako su obje krajnje skupine oksidirane, nastaje šećerna kiselina koja sadrži 2 karboksilne skupine. Smanjenje prvog ugljika dovodi do stvaranja šećernog alkohola - sorbitola.

Oligosaharidi sadrže nekoliko (od dva do deset) ostataka monosaharida povezanih glikozidnom vezom. Disaharidi su najčešći oligomerni ugljikohidrati koji se nalaze u slobodnom obliku, tj. nije vezan za druge spojeve. Prema kemijskoj prirodi, disaharidi su glikozidi koji sadrže 2 monosaharida povezana glikozidnom vezom u a- ili β-konfiguraciji. Hrana sadrži uglavnom disaharide kao što su saharoza, laktoza i maltoza (Sl. 7-8).

Saharoza je disaharid koji se sastoji od a-D-glukoze i β-D-fruktoze, povezanih a, β-1,2-glikozidnom vezom. U saharozi, obje anomerne OH skupine glukoze i ostataka fruktoze su uključene u stvaranje glikozidne veze. Prema tome, saharoza se ne primjenjuje na reducirajuće šećere. Saharoza je topivi disaharid sa slatkim okusom. Izvor saharoze su biljke, osobito šećerna trska, šećerna trska. Potonje objašnjava pojavu trivijalnog naziva saharoza - "šećer od šećerne trske".

Laktoza - mliječni šećer; najvažniji mliječni disaharid sisavaca. U kravljem mlijeku sadrži do 5% laktoze, u ženskom mlijeku - do 8%. U laktozi, anomerna OH skupina prvog ugljikovog atoma D-galaktoznog ostatka je povezana β-glikozidnom vezom sa četvrtim ugljikovim atomom D-glukoze (P-1,4-veza). Budući da anomerni ugljikov atom ostatka glukoze ne sudjeluje u stvaranju glikozidne veze, laktoza se odnosi na reducirajuće šećere.

Maltoza dolazi u proizvodima koji sadrže djelomično hidrolizirani škrob, kao što je slad, pivo. Maltoza se također formira razgradnjom škroba u crijevima. Maltoza se sastoji od dva D-glukozna ostatka povezana a-1,4-glikozidnom vezom.

Izomaltoza je međuproizvod dobiven razgradnjom škroba u crijevu. Sastoji se od dva D-glukozna ostatka, ali ti monosaharidi su povezani a-1,6-glikozidnom vezom.

Strukturne razlike između polisaharida određuju:

strukturu monosaharida koji čine lanac;

tip glikozidnih veza koje povezuju monomere u lance;

slijed ostataka monosaharida u lancu.

Ovisno o strukturi ostataka monosaharida, polisaharidi se mogu podijeliti na nopolisaharide (svi monomeri su identični) i heteropolisaharidi (monomeri su različiti). Oba tipa polisaharida mogu imati i linearni raspored monomera i razgranati.

Ovisno o funkcijama koje obavljaju, polisaharidi se mogu podijeliti u 3 glavne skupine:

rezervne polisaharide koji obavljaju energetsku funkciju. Ovi polisaharidi služe kao izvor glukoze, koju tijelo po potrebi koristi. Rezervna funkcija ovih ugljikohidrata osigurana je njihovom polimernom prirodom. polisaharide

Sl. 7-8. Disaharidna hrana.

manje topljivi od monosaharida, stoga ne utječu na osmotski tlak i stoga se mogu akumulirati u stanici, na primjer, škrob - u biljnim stanicama, glikogen - u stanicama životinja;

strukturni polisaharidi koji osiguravaju stanice i organe s mehaničkom čvrstoćom (vidi odjeljak 15);

polisaharidi koji su dio ekstracelularnog matriksa, uključeni su u formiranje tkiva, kao i u staničnu proliferaciju i diferencijaciju. Polisaharidi ekstracelularnog matriksa su topljivi u vodi i jako hidrirani (vidjeti dio 15).

Ljudska hrana sadrži uglavnom polisaharide biljnog podrijetla - škrob, celulozu. Životinjski polisaharid, glikogen, dolazi u manjim količinama.

Škrob - najvažnija ugljikohidratna komponenta u prehrani. To je rezerva polisaharida biljaka, sadržana u najvećoj količini (do 45% težine suhe tvari) u žitaricama (pšenica, kukuruz, riža itd.), Kao i lukovice, stabljike i gomolji (u krumpiru oko 65%). Škrob je razgranati polisaharid koji se sastoji od ostataka glukoze (homoglikan). Nalazi se u stanicama biljaka u obliku granula, praktički netopivih u vodi.

Škrob se sastoji od amiloze i amilopektina (Sl. 7-9). Amiloza je nerazgranati polisaharid koji sadrži 200-300 glukoznih ostataka povezanih a-1,4-glikozidnom vezom. Zbog a-konfiguracije ostatka glukoze, polisaharidni lanac ima spiralnu konformaciju. Plava boja kada se jod dodaje otopini škroba je zbog prisutnosti takve spirale. Amilopektin ima razgranatu strukturu. U mjestima grananja, ostaci glukoze su povezani α-1,6-glikozidnim vezama. Linearna mjesta sadrže približno 20-25 ostataka glukoze. U ovom slučaju, formira se drvna struktura u kojoj postoji samo jedna anomerna OH skupina. Škrob - visokomolekularni spoj, uključujući stotine tisuća glukoznih ostataka. Njegova molekularna težina je oko 10 5 -10 8 D.

Celuloza (celuloza) je glavni strukturni polisaharid biljaka. To je najčešći organski spoj na zemlji. Udio celuloze u staničnim stijenkama biljaka je 40-50%. Celuloza ima molekularnu težinu od oko 10 6 D, duljina molekule može biti do 6-8 mikrona.

Celuloza je linearni polisaharidni homoglikan izgrađen od glukoznih ostataka povezanih β-1,4-glikozidnim vezama. Ljudski probavni sustav nema enzime koji hidroliziraju β-veze u polisaharidima. Zbog toga je celuloza neiskorišteni ugljikohidrat, ali ta je prehrambena komponenta potrebna za normalnu probavu.

Glikogen je polisaharid životinja i ljudi. Baš kao i škrob u biljkama, glikogen u životinjskim stanicama ima rezervnu funkciju, ali budući da hrana sadrži samo malu količinu glikogena, ona nema hranjivu vrijednost.

Sl. 7-9. Struktura škroba.

Glikogen je strukturni analog škroba, ali ima veći stupanj grananja: postoji jedna a-1,6-glikozidna veza za oko 10 ostataka glukoze.

Razmjena glukoze u stanici počinje njezinim fosforiliranjem, a ulazak glukoze u bilo koju stanicu započinje fosforilacijom. Ova reakcija rješava nekoliko problema, od kojih su glavni "hvatanje" glukoze za intracelularnu upotrebu i njezinu aktivaciju. Fosforilirani oblik glukoze ne prolazi kroz plazmatsku membranu, postaje "svojstvo" stanice i koristi se u gotovo svim putovima izmjene glukoze. Jedina iznimka je put oporavka (slika 5.2.). Reakcija fosforilacije katalizirana je s dva enzima: heksokinaze i glukokinaze. Iako glukokinaze je jedan od četiri izoenzima gesokinazy (heksokinaze 4), između heksokinas i glukokinaze postoje bitne razlike: 1) heksokinaze mogućnosti fosforilaciju ne samo glukozu, nego i ostale heksoza (fruktoza, galaktoza, manoza), dok glukokinaze aktivira samo glukozu ; 2) heksokinaza je prisutna u svim tkivima, glukokinaza - u hepatocitima; 3) heksokinaza ima visoki afinitet za glukozu (KM 3 -10 4 kDa (do 120 000 ostataka glukoze u molekuli), formira granule promjera do 40 nm u citosolu stanica. Linearni dijelovi molekule glikogena konstruirani su od molekula glukoze povezane α (1 → 4) glikozidnim vezama, točke grana u molekuli su formirane pomoću α (1 → 6) glikozidnih veza. Sinteza glikogena (glikogeneza) javlja se u gotovo svim stanicama, ali se u velikim količinama glikogen formira i akumulira u jetri (do 10% mase organa) i mišićnom tkivu (1,5-2,0%), dok je sadržaj glikogena u drugim organima mnogo manji. Sl. 5.3. Shema sinteze glikogena Nastala glukoza-6-fosfat u stanici (sl.5.3) ulazi na put sinteze glikogena pod djelovanjem fosfoglukomutaze, koja katalizira njezinu pretvorbu u glukozu-1-fosfat. Ova reakcija prolazi kroz fazu stvaranja glukoza-1,6-difosfata u aktivnom središtu enzima. Glukoza-1-fosfat stupa u interakciju s UTP-om, zbog čega nastaje još jedan aktivni oblik glukoze - UDP-glukoza. Reakciju katalizira enzim UDP-glukoza pirofosforilaza. Glikogen sintazu - enzim koji katalizira stvaranje glikogena, treba temeljni premaz. Funkcija prajmera izvodi se posebnim proteinskim glikozilacijom, glikogeninom. Glikogenin, koristeći UDP-glukozu kao supstrat, oblikuje oktosaharid vezanjem prve molekule glukoze za tirozin (Tyr-194) pomoću enzima tirozil glikoziltransferaze. Taj se proces odvija u kombinaciji s glikogen sintazom, koja nakon stvaranja oktosaharida nastavlja graditi lanac, tvoreći α (1 → 4) -glikozidne veze. Stvaranje podružnica pruža podružni enzim, amilo- (1.4 → 1.6) -transglukozidazu. Ona formira 1 (1 → 6) - glikozidnu vezu, prenosi sedam ostataka glukoze iz jednog od dugih bočnih lanaca glikogena i formira novu granu (slika 5.4). Nastajanje nove grane odvija se na udaljenosti od najmanje četiri ostatka glukoze iz susjednog lanca. Slika 5.4. Funkcioniranje enzima grane: a - mjesto djelovanja enzima grane; b) točka vezanja lanca od sedam glukoznih ostataka i stvaranje dodatnog mjesta grana u strukturi glikogena, grananje povećava hidrofilnost molekule glikogena, a povećava i broj nereducibilnih terminalnih ostataka - mjesta djelovanja glikogen sintaze i fosforilaze, odnosno, grananje povećava brzinu sinteze i razgradnje glikogena, ^ Nb! Glikogenoliza - proces razgradnje glikogena Početni mehanizam glikogenolize je početna hipoglikemija. Post tijekom dana dovodi do gotovo potpune iscrpljenosti zaliha glikogena u jetri; vrlo brzo se konzumira intenzivnim fizičkim naporom i stresnim situacijama. Raspadanje glikogena provodi se na dva načina: 1) hidrolitički uz sudjelovanje a-amilaze; 2) fosforolitički s glikogen fosforilazom. Glavni put u stanicama je drugi put. Uz sudjelovanje fosforne kiseline, glikogen fosforilaza sekvencijalno dijeli linearne α (1 → 4) - glikozidne veze otpuštanjem glukoza-1-fosfata (sl.5.5.). Slika 5.5. Shema mobilizacije glikogena u jetri i mišićima Kao rezultat glikogen fosforilaze iz glikogena, formira se polisaharid s bočnim kratkim oligosaharidnim lancima - “ograničavajući dekstrin”, koji postaje supstratom posebnog enzima - amilo- (1, 6) -glukozidaze (slika 5.6). Slika 5.6. Djelovanje enzima enzima: a– transferaza aktivnost enzima enzima; b - aktivnost amilo-1,6-glukozidaze; c - mjesta djelovanja fosforilaze ili amilaze Ovaj enzim katalizira dvije reakcije. Prvo, prenosi 3 ostatka glukoze u drugu glikogensku granu (transferaznu aktivnost), a zatim hidrolizira α (1 → 6) -glikozidnu vezu i oslobađa molekulu glukoze na mjestu grananja (aktivnost glukozidaze). Nakon djelovanja enzima ponovno se aktivira glikogen fosforilaza. Glukoza-1-fosfat koji se cijepa pod utjecajem glikogen fosforilaze pretvara se u glukoza-6-fosfat (enzim je fosfoglukomutaza). U mišićima glukoza-6-fosfat ne pretvara se u slobodnu glukozu i koristi se kao glavni izvor energije. U jetri (kao iu bubrezima) nalazi se enzim glukoza-6-fosfataza, pod djelovanjem kojeg se stvara slobodna glukoza. Budući da potonji može proći kroz plazmatsku membranu stanica u međustanični prostor, jetra je glavni organ koji podržava normalne razine glukoze u krvi. ^ Nb! Regulacija metabolizma glikogena je organospecifična, glikogen je u citosolu zajedno s enzimima koji ga sintetiziraju i uništavaju, tako da postoji velika vjerojatnost začaranog kruga metabolizma u kojem će se proizvodi razgradnje glikogena odmah koristiti za sintetiziranje i zahtijevati finu regulaciju odnosa između sudionika u tim procesima. Glavni regulirani enzimi su glikogen sintaza i fosforilaza. Svaki od ovih enzima može biti u dva konformacijska stanja: aktivno (R, opušteno) i neaktivno (T, naglašeno) i regulatori podržavaju ta stanja recipročno. Ako je jedan od enzima u R-konformaciji, drugi je u T i obrnuto. Svaki od enzima ima svoje alosterične regulatore, a kovalentna modifikacija strukture igra važnu ulogu u njihovoj regulaciji. Glikogenofosforilaza je homodimer molekulske mase 97 kDa. Obje podjedinice su uključene u formiranje aktivnog središta. Važnu ulogu u katalizi fosforolize glikogena ima fosfopiridoksal, koji je kovalentno vezan na lizin aktivnog centra. Glikogen u jetri i mišićima koristi se na različite načine, a to utječe na principe regulacije aktivnosti fosforilaze u tim organima. Mišićna fosforilaza može biti u dva oblika fosforilirane (R-oblik, fosforilaza a) i defosforilirana (T-oblik, fosforilaza b). Prijelaz jednog oblika u drugi kataliziran je enzimskom kinaznom fosforilazom, koja fosforilira serinsku fosforilazu. U mišiću u mirovanju prevladava fosforilaza b. Alosterički regulatori mišićne fosforilaze AMP i ATP. Vežu se na poseban centar za vezanje nukleotida. Vezanje na AMP pretvara fosforilazu b u aktivnu R-konformaciju, te od ATP do T-konformacije. Glukoza-6-fosfat također stabilizira T-konformaciju. Hepatična fosforilaza nije osjetljiva na djelovanje AMP, ali aktivnost fosforilaze inhibira glukoza, koja je važna pri regulaciji razine šećera u krvi, čiji je izvor glikogen u jetri. Glikogen sintaza također može biti u dva konformacijska stanja: glikogen sintaza b je neaktivna, inhibirana je alosteričkim mehanizmom ATP, ADP i aktivna je glikogen sintaza a aktivirana glukoza-6-fosfatom. Kovalentna modifikacija enzima metabolizma vodećeg glikogena izražena je u ciklusu "fosforilacija-defosforilacija". Ovi procesi katalizirani su posebnim proteinskim kinazama, koje su dio kaskadnih mehanizama djelovanja hormona na stanice. Fosforilacija glikogen fosforilaze događa se uz sudjelovanje kinaze fosforilaze. Riječ je o kompleksnom enzimu molekulske mase 1200 kDa, koji se sastoji od četiri vrste podjedinica:

Kalorijski kukuruz za kruh. Koristi i šteta od kukuruznog kruha

Motilium s kolecistitisom