WĘGLOWODANY CZĘŚĆ II

aldehyd 3-P-glicerynowy aldehyd 3-P-glicerynowy CYKL PENTOZOWY lokalizacja tkankowa wszystkie tkanki, szczególnie intensywnie:wątroba, tkanka tłuszczowa, nadnercza, gonady, erytrocyty lokalizacja komórkowa cytoplazma rola: dostarcza NADPH+H+ oraz rybozo – 5 – fosforanu rybulozo- 5-P rybulozo- 5-P izomeraza epimeraza synteza DNA, RNA ksylulozo-5-P rybozo – 5 – P trans- ketolaza (z wit. B1) aldehyd 3-P-glicerynowy sedoheptulozo-7-P trans- aldolaza erytrozo-4-P fruktozo-6-P trans- ketolaza (z wit. B1) fruktozo-6-P aldehyd 3-P-glicerynowy ksylulozo-5-P

synteza kwasów tłuszczowych synteza steroidów metabolizm ksenobiotyków CYKL PENTOZOWY NADPH + H+ synteza kwasów tłuszczowych synteza steroidów metabolizm ksenobiotyków redukcja glutationu Rybozo – 5 – fosforan synteza RNA i DNA synteza nukleotydów synteza koenzymów

CYKL PENTOZOWY CZĘŚĆ UTLENIAJĄCA CH2-O-P CH2-O-P O O = O OH OH OH OH NADP NADPH+H+ O = O OH OH OH OH OH OH OH 1 enzym: dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowa klasa I (oksydoreduktazy) enzym regulatorowy hamowany przez NADPH

CYKL PENTOZOWY CZĘŚĆ UTLENIAJĄCA COO- | HC – OH CH2-O-P HO – CH O = O H2C – O – P CH2-O-P O H2O H+ = O OH OH OH 2 enzym: 6-fosfoglukonolaktolaza klasa III (hydrolazy)

CYKL PENTOZOWY CZĘŚĆ UTLENIAJĄCA COO- H2C – OH | | HC – OH C = O HO – CH H2C – O – P H2C – OH | C = O HC – OH H2C – O – P NADP NADPH+H+ CO2 enzym: dehydrogenaza 6-fosfoglukonianowa klasa I (dehydrogenaza) 3

aldehyd 3-P-glicerynowy aldehyd 3-P-glicerynowy C H– O | HC – OH H2C – O – P CYKL PENTOZOWY enzym: izomeraza pentozo-5-P klasa V (izomerazy) rybulozo- 5-P rybulozo- 5-P izomeraza epimeraza 4 synteza DNA, RNA H2C – OH | C = O HC – OH H2C – O – P ksylulozo-5-P rybozo – 5 – P trans- ketolaza (z wit. B1) H2C – OH | C = O HO – C – H HC – OH H2C – O – P aldehyd 3-P-glicerynowy sedoheptulozo-7-P trans- aldolaza erytrozo-4-P enzym: epimeraza pentozo-5-P klasa V (izomerazy) fruktozo-6-P trans- ketolaza (z wit. B1) fruktozo-6-P aldehyd 3-P-glicerynowy ksylulozo-5-P

CYKL PENTOZOWY CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA 2C C5 (ksylulozo-5-P) + C5 (rybozo-5-P) ↔ C3 (aldehyd + C7 (sedoheptulo- 3-P-glicerynowy) zo-7-P) ketoza aldoza aldoza ketoza 3C TRANSKETOLAZA (B1) C7 (sedoheptu- + C3 (aldehyd 3-P- ) ↔ C4 (erytrozo- + C6 (fruktozo-6-P) lozo-7-P) glicerynowy) 4-P) ketoza aldoza aldoza ketoza 2C TRANSALDOLAZA C5 (ksylulozo-5-P) + C4 (erytrozo-4-P) ↔ C3 (aldehyd + C6 (fruktozo-6-P) 3-P-glicerynowy) ketoza aldoza aldoza ketoza TRANSKETOLAZA (B1)

CYKL PENTOZOWY CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA 2C C5 (ksylulozo-5-P) + C5 (rybozo-5-P) ↔ C3 (aldehyd + C7 (sedoheptulo- 3-P-glicerynowy) zo-7-P) ketoza aldoza aldoza ketoza 3C TRANSKETOLAZA (B1)

CYKL PENTOZOWY CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA 3C C7 (sedoheptu- + C3 (aldehyd 3-P- ) ↔ C4 (erytrozo- + C6 (fruktozo-6-P) lozo-7-P) glicerynowy) 4-P) ketoza aldoza aldoza ketoza TRANSALDOLAZA

CYKL PENTOZOWY CZĘŚĆ NIEOKSYDACYJNA 2C C5 (ksylulozo-5-P) + C4 (erytrozo-4-P) ↔ C3 (aldehyd + C6 (fruktozo-6-P) 3-P-glicerynowy) ketoza aldoza aldoza ketoza TRANSKETOLAZA (B1)

CYKL PENTOZOWY Wariant 1 Zapotrzebowania komórki są jednakowe na NADPH i rybozo-5-fosforan

CYKL PENTOZOWY Wariant 2 Potrzeba więcej NADPH niż rybozo-5-fosforanu. Mało ATP.

CYKL PENTOZOWY Wariant 3 Potrzeba więcej NADPH niż rybozo-5-fosforanu. Dużo ATP.

CYKL PENTOZOWY Potrzeba więcej rybozo-5-fosforanu niż NADPH.

GLIKOGEN

Glikogen – zapasowa forma glukozy Glikogen – zapasowa forma glukozy. Rozkład glikogenu powoduje szybki wzrost stężenia glukozy we krwi podczas braku glukozy z pożywienia (pomiędzy posiłkami) lub podczas intensywnej pracy mięśni. Glikogen może być magazynowany: w wątrobie – źródło energii dla całego organizmu, glukoza jest uwalniana do krwi. mięśniach szkieletowych – glukoza jest zużywana do syntezy ATP tylko w mięśniach

GLIKOGEN wiązanie 1→6 wiązanie 1→4 wiązanie 1→4 wiązanie 1→4

SYNTEZA GLIKOGENU – GLIKOGENEZA 2Pi glukozo – 6 – P fosfogluko- mutaza urydylotransferaza glukozo-1-fosforanowa glukozo – 1 – P + UTP UDP – glukoza + PPi UDP – glukoza + glikogen(n) glikogen(n+1) + UDP (lub starter) syntaza glikogenowa Enzym rozgałęziający tworzy wiązania  1,6 glikozydowe (amylo[1→4]→[1→6] transglukozydaza).

SYNTEZA GLIKOGENU – GLIKOGENEZA CH2 – O – P CH2 – OH O O OH OH OH OH OH O – P OH OH enzym: mutaza fosfoglukozowa (fosfoglukomutaza)

SYNTEZA GLIKOGENU – GLIKOGENEZA CH2 – OH CH2 – OH UTP PPi O O OH OH OH O – P OH O – UDP OH OH enzym: urydylotransferaza glukozo-1-fosforanowa (pirofosforylaza UDP-glukozowa)

SYNTEZA GLIKOGENU – GLIKOGENEZA UDP-glukoza + glikogenn UDP + glikogenn+1 enzym: SYNTAZA GLIKOGENOWA klasa II enzym regulatorowy

DEGRADACJA GLIKOGENU (GLIKOGENOLIZA) glikogen(n) + Pi glukozo – 1 – P + glikogen-1) mutaza fosfoglukozowa fosforylaza glikogenowa glukozo – 6 – P w wątrobie w mięśniach H2O Pi glukozo-6- fosfataza glukoza glikoliza brak fosfatazy glukozo-6-P krew Rozgałęzienia są usuwane przy udziale „enzymów usuwających odgałęzienia: transferaza glukanowa i amylo1,6glukozydaza

Oba procesy są regulowane: przez efektory allosteryczne przez kowalencyjne modyfikacje zależne od działania hormonów (glukagonu i insuliny)

ALLOSTERYCZNA REGULACJA METABOLIZMU GLIKOGENU (─) (─) (+) (+) glukozo-6-P glukozo-6-P (─) w stanie sytości glukoza (─) (─) ATP syntaza glikogenowa fosforylaza glikogenowa (+) Ca2+ (+) AMP glukozo – 1 – fosforan mięśnie wątroba

HORMONALNA REGULACJA METABOLIZMU GLIKOGENU Fosforylaza glikogenowa występuje w dwóch formach: nieufosforylowana nie aktywna forma b ufosforylowana aktywna forma a Syntaza glikogenowa: nieufosforylowna forma a - aktywna ufosforylowana forma b - nie aktywna

Regulacja syntezy glikogenu Glukagon (wątroba) Adrenalina (wątroba i mięśnie) R R G cyklaza adenylanowa ATP cAMP PPi PKA PKA nie aktywna actywna ATP ADP Syntaza glikogenowa a (aktywna) Syntaza ─ P glikogenowa b (nieaktywna) SYNTEZA GLIKOGENU ZAHAMOWANA Pi H2O INSULINA fosfataza białek 1

Regulacja rozpadu glikogenu GLUKAGON (wątroba) ADRENALINA (wątroba i mięsnie) R R G cyklaza adenylanowa GLIKOGEN ULEGA DEGRADACJI ATP cAMP PPi PKA PKA nie aktywna aktywna Fosforylaza glikogenowa a ─ P (aktywna) ATP ADP Kinaza b fosforylazay glikogenowej (nie aktywna) Kinaza a ─ P fosforylazy glikogenowej (aktywna) ADP ATP H2O Pi fosfataza białek 1 Pi H2O Fosforylaza glikogenowa b (nie aktywna) INSULINA fosfataza białek 1

SYNTAZA GLIKOGENOWA Forma a aktywna Forma b - P nie aktywna Hormony zależna od obecności glukozo – 6 – P może być aktywna kiedy glukozo-6-P występuje w wysokim stężeniu

FOSFORYLAZA GLIKOGENOWA – w mięśniach Nieufosforylowana forma b jest zazwyczaj nieaktywna, ale może być aktywna w obecności AMP, który jest allosterycznym aktywatorem tego enzymu. ATP i glukozo-6-P są inhibitorami enzymu. Ufosforylowana forma jest niezależna od obecności AMP, ATP i glukozo-6-P. Podczas odpoczynku forma b (nieaktywna) jest dominująca. Podczas pracy mięśni – AMP aktywuje degradację glikogenu. Hormony Forma b nieaktywna T Forma a - P nieaktywna T (+) AMP Forma b aktywna R (─) ATP, glukozo-6-P Forma a - P aktywna R activated by Ca2+ (>1μM) and calmodulin

FOSFORYLAZA GLIKOGENOWA - wątroba AMP nie aktywuje fosforylazy b ale glukoza jest inhibitorem fosforylazy a. Celem rozpadu glikogenu wątrobowego jest uwolnienie glukozy do krwi. Fosforylaza w wątrobie jest wrażliwa na stężenie glukozy, a nie na poziom AMP. Hormony Forma b nieaktywna T Forma a - P nieaktywna T (─)  stężenie glukozy (+) AMP Forma b aktywna R (─) ATP, glukozo-6-P Forma a - P aktywna R