Глюконеогенез

1.

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ
Глюконеогенез – синтез глюкозы из
неуглеводных соединений по пути обратимых
реакций гликолиза.
Необратимые реакции гликолиза
«преодолеваются» обходными путями
глюконеогенеза.

2.

Обходные реакции глюконеогенеза:
1. Образование фосфоенолпирувата
Митохондрии
цитоплазма
Пируват
фосфоенолпируват
оксалоацетат
оксалоацетат
пируват + АТФ + ГТФ
фосфоенолпируват + АДФ + Фн + ГДФ

3.

2. Образование фруктозо-6-фосфата из фруктозо1,6-дифосфата
Фермент: фруктозодифосфатаза
фруктозо-1,6-диФ + Н2О фруктозо-6-Ф + Фн
3. Образование глюкозы из глюкозо-6-фосфата
Фермент: глюкозофосфатаза
глюкозо-6-Ф + Н2О глюкоза + Фн

4.

Глюконеогенез
2 Пируват + 4АТФ + 2ГТФ + 2НАДН.Н+
→ Глюкоза
→
+ 2НАД+ + 4АДФ + 2ГДФ + 6Н3РО4

5.

ГЛИКОГЕНОГЕНЕЗ
Гликогеногенез – синтез гликогена из глюкозы.
Стадии синтеза цепи гликогена
1. Синтез олигосахарида (nmin = 11).
2. Перенос части олигосахарида (nmin = 6) на
затравочную цепь с образованием 1,6-связи –
точки ветвления.
3. Удлинение цепей с образованием 1,4-связей.

6.

Синтез олигосахарида
1. Образование глюкозо-6-фосфата
2. Образование глюкозо-1-фосфата
3. Образование уридилдифосфат-глюкозы
(УДФ-глюкозы) – с участием УТФ
4. Перенос остатка глюкозы
от УДФ-глюкозы на затравочную цепь
гликогена

7.

• ⅓ гликогена в организме
накапливается в печени.
Необходим для поддержания
уровня глюкозы в крови
(гликоген→глюкозо-6фосфат→ глюкоза).
• ⅔ гликогена в организме
откладывается в мышцах.
Гранулы гликогена
Необходим для восполнения
в гепатоцитах
энергетических потребностей
организма. В глюкозу не
превращается.
• Гликоген печени никогда не расщепляется полностью.
• Укорачиваются или удлиняются только
невосстанавливающие концы цепей.

8.

Продуктом дихотомического расщепления
глюкозы (гликогена) в аэробных условиях
является пировиноградная кислота
O
H3C
+
C COOH + НАД + HS-Ko
пируват
Энергетический
выход:
восстановительных эквив

9. ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ ПИРОВИНОГРАДНОЙ КИСЛОТЫ  

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ
ПИРОВИНОГРАДНОЙ КИСЛОТЫ
Мультиферментный пируватдегидрогеназный комплекс
Локализация: матрикс митохондрий.
ФЕРМЕНТЫ
КОФАКТОРЫ
пируватдегидрогеназа (Е1)
Тиаминпирофосфат (ТПФ)
дигидролипоилацетилтрансфераза (Е2)
Липоевая кислота (ЛК)
дигидролипоилдегидрогеназа (Е3)
ФАД
HS-КоА
НАД+

10.

60 молекул
дигидролипоилацетилтрансферазы
(обозначены зеленым
цветом) – кор пируватдегидрогеназного
комплекса
Пируватдегидрогеназные комплексы эукариот
локализованы в митохондриях

11.

O
H3C
+
C COOH + НАД + HS-KoA
пируват
H3C
аце
O
H3C
. +
C ~ S-KoA + НАДH H +
CO2
Энергетический
выход:
3
АТФ
ацетил-КоА
восстановительных эквивалентов от
электронтранспортную
цепь митохондри
Энергетический
баланс
окислительного декарбоксилирования пирувата:
33 АТФАТФ
(образуются
при
передаче
(образуются
при передаче восстановительных
лентов
от от
восстановленного
НАДН
в
эквивалентов
восстановленного НАДН
в
электронтранспортную цепь митохондрий)
митохондрий).

12.

Окислительное декарбоксилирование
пировиноградной кислоты –
необратимый процесс

13.

Дигидролипоилтрансацетилаза (Е2)
Дигидролипоилдегидрогеназа (Е3)
Пируватдегидрогеназа (Е1)
Пируват + HS-КоА + НАД+
активация
ингибирование
НАДН.Н+ + Ацетил-КоА + СО2

14.

Киназа пируватдегидрогеназы
(фосфорилирование) – инактивирует
пируватдегидрогеназу.
Фосфатаза пируватдегидрогеназы
(дефосфорилирование) – активирует
пируватдегидрогеназу.

15. Цикл Кребса

Ханс Кребс
(1900-1981)
В 1953 году (совместно
с Ф.-А. Липманом) удостоен
Нобелевской премии в
области физиологии и
медицины за открытие цикла
лимонной кислоты

16.

• Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот,
цикл лимонной кислоты) – конечный
катаболический путь окисления всех
соединений в аэробных условиях.
• Универсальный механизм окисления у всех
живых организмов.
• Амфиболический метаболический путь.
• Локализация цикла – матрикс митохондрий.
СН3СО~S-КоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Фн →
→ 2СО2 + HS-КоА + 3НАДН.Н+ + ФАДН2 + ГТФ

17.

Углеводы, липиды, аминокислоты
Жирные кислоты, стероиды
Аминокислоты,
пиримидины
Жирные кислоты,
стероиды
Аспартат
Углеводы
НАДН
НАДН
НАДН
АДН
Аминокислоты
укцинат
Глутамат
Аминокислоты,
нуклеотиды
Аминокислоты,
пропионилКоА
Протопорфирины
(гем)

18.

ЦИКЛ ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
(ЦИКЛ КРЕБСА, ЦИКЛ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ)
1. Конденсация ацетил-КоА с оксалоацетатом
фермент: цитратсинтаза
COOH
COOH
H2O
O
C
CH3
C
~
SKoA
ацетил-КоА
HS-KoA
CH2
O
HO
+
C
COOH
CH2
CH2
COOH
COOH
оксолоацетат
оксалоацетат
(щавелевоуксусная
кислота)
(щавелевоуксусная
кислота)
цитрат
цитрат

19.

2. Изомеризация цитрата в изоцитрат
фермент: аконитаза
COOH
COOH
2
2
3. Окислительное
декарбоксилирование
изоцитрата
3. Окислительное
декарбоксилирование изоцитрата
H2O
декарбоксилирование
изоцитрата
фермент:
изоцитратдегидрогеназа
H
O
фермент:
изоцитратдегидрогеназа
2
CH
атдегидрогеназа
CH
HO
Д+
COOH
C
НАДН.Н+
CHCH
H2 2
H
H
C
COOH
COOH
COOH
CH2
CH2
C
C
НАД
НАД+
COOH
COOH
HC
COOHOH O
COOH C
COOH
цитрат
HC
OH COOH
изоцитрат
оксалосукцинат
+
COOH
COOH
COOH
СО2
CO2
НАДН.Н+
НАДН.НH+
H
CH2
CH2
C
CH2
C
C
C
CO2
COOH
CO
CH2
COOH
CH
CO
COOH
O COOH
цис-аконитат
O
COOH
C
COOH
оксалосукцинат
-кетоглутарат
-кето
3. Окислительное
декарбоксилирование
COOH изоцитрата
COOH
изоцитрат
оксалосукцинат

20.

-кетоглутарата
декарбоксилирование
4. Окислительное
4. Окислительное
декарбоксилирование α-кетоглутарата
ферменты:
ерменты: -кетоглутаратдегидрогеназа
α-кетоглутаратдегидрогеназа
дегидролиполилтранссукцинилаза
дигидролипоилтранссукцинилаза
дегидролипоилдегидрогеназа
дигидролипоилдегидрогеназа
+
НАД
HS-KoA,
ФАД,
кислота,
липоевая
ТПФ,
кофермента:
Коферменты: ТПФ, липоевая кислота, ФАД, HS-КоА, НАД+
COOH
+
НАД
CH2
+
НАДН.Н
COOH
CH2
+ CO2
CH2
CH2
C
O
O
HSKoA
C
COOH
-кетоглутарат
SKoA
сукцинил-КоА

21.

5. Cубстратное фосфорилирование
фермент: сукцинил-КоА-синтетаза
5. Cубстратное
фосфорилирование
фермент: сукцинил-КоА-синтетаза
COOH
COOH
COOH
COOH CH
CH2
2
+ ГДФ + Н3РО4
CH2
CH2
CH2
CH2
C
CH2
C
+ ГДФ
+ Н3РО4
O
CH2
O
SKoA
O
C
+
ГТФ + HS-K
+O ГТФ + HS-KoA
SKoA
OH
фосфоролизCтиоэфирной
связи
SKoA
SKoA
COOH
COOH
фосфоролизHтиоэфирной
связи
PO
HS-KoA
COOH
CH2
3
CH2
4
CH2
COOH
H3PO4
CH2
O
HS-KoA
CH2
CH2
O

22.

6. Дегидрирование сукцината
фермент: сукцинатдегидрогеназа
COOH
ФАД
CH2
COOH
ФАДН2
H
C
CH2
C
COOH
COOH
сукцинат
7. Гидратация фумарата
фермент: фумараза
COOH
Н2O
H
фумарат
(транс-изомер)
COOH

23.

7. Гидратация фумарата
фермент: фумараза
8. Регенерация оксалоацетата
фермент: малатдегидрогеназа
COOH
+
НАД
HO
+
COOH
НАДН.Н
CH2
CH2
CH
C
COOH
COOH
L-малат
O
оксалоацетат

24.

Регуляция Цикла Кребса
Лимитирующий фактор цикла Кребса –
доступность оксалоацетата.
Источники оксалоацетата:
- глюкоза (карбоксилирование пирувата, образующегося
из глюкозы);
- аспарагиновая кислота (переаминирование);
- фруктовые кислоты (яблочная, лимонная).
Аллостерическая регуляция ферментов
необратимых реакций –
- цитратсинтазы,
- изоцитратдегидрогеназы,
- α-кетоглутаратдегидрогеназы.

25.

Гормональный контроль цикла:
Инсулин, адреналин – активируют цикл
Кребса, т.к. инициируют аэробный
распад глюкозы;
Глюкагон – тормозит цикл Кребса, т.к.
стимулирует синтез глюкозы.

26.

Схема
полного
окисленияГЛЮКОЗЫ
глюкозы
СХЕМА
ПОЛНОГОаэробного
АЭРОБНОГО ОКИСЛЕНИЯ
С6Н12О6
глюкоза
Аэробный гликолиз
А
(С )
НАДН 6 А
(О )
НАДН 6 А
(О )
2 С3О3Н4
пируват
Окислительное
декарбоксилирование
пировиноградной
кислоты
2 СО2
2 СН3СО~SKoA
Ацетил-КоА
Цикл
трикарбоновых кислот
(2 оборота)
х 3 НАДН х 9 А
18 А
(О )
х АДН2 2 х А
4А
(О )
х
= А
(С )
2 х 2 СО2
Всего 38 АТФ

27. Пентозомонофосфатный путь окисления глюкозы

(альтернативный, апотомический)
Функции ПФП:
Образование восстановительных
эквивалентов для анаболических
процессов;
Образование структурных
предшественников нуклеотидов,
ароматических аминокислот и др.

28.

ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ СТАДИЯ (3 реакции):
окисление глюкозо-6-фосфата до пятиуглеродных
сахарофосфатов.
НЕОКИСЛИТЕЛЬНАЯ СТАДИЯ (5 реакций):
взаимопревращения трех-, четырех-, пяти-, шести- и
семиуглеродных сахарофосфатов, в ходе которых
регенерируется глюкозо-6-фосфат.

29.

ПЕНТОЗОМОНОФОСФАТНЫЙ ПУТЬ
Глюкоза
2 НАДФ+
2 НАДФН
Синтез жирных кислот
Восстановление
глутатиона
СО2
Глюкозо-6-фосфат
Рибулозо-5-фосфат
Фруктозо-6-фосфат
Рибозо-5-фосфат
Эритрозо-4-фосфат
Глицеральдегид3-фосфат
Гликолиз
Синтез ароматических
аминокислот
(Фен, Трп)
Синтез нуклеотидов
(фосфорибозильный
компонент)

30.

3 Глюкозо-6-фосфат + 6 НАДФ+
2 Фруктозо-6-фосфат +Глицеральдегид-3-фосфат +
+ 3СО2 + 6 НАДФН.Н+
или
6 Глюкозо-6-фосфат + 12 НАДФ+
5 глюкозо-6-фосфат + 6 СО2 + 12 НАДФН.Н+