Пентозофосфатный путь окисления глюкозы

1.

Пентозофосфатный путь
окисления
глюкозы

2.

Активация и дегидрирование
молекулы глюкозы
Н
С=О
Н-С-ОН
НО-С-Н + АТФ
Н
С ОН
Н-С-ОН
Н-С-ОН
НО-С-Н О
АДФ
Н-С-ОН
Н-С-ОН
Н-С
СН2ОН
С=О
Дегидрогеназа
НАДФ
СН2О РО3Н2
Н-С-ОН
HO-С-Н
НАДФН2
С ООН
Н-С-ОН
О
Н2О
HO-С-Н
Н-С-ОН
Н-С-ОН
H-C
H-C-ОН
СН2ОРО3Н2
фосфо-глюконолактон
СН2ОРО3Н2
фосфо-глюконат

3.

Образование пентозы
С ОО Н
Н-С-ОН
Дегидрогеназа
HO-С-Н
Н-С-ОН
H-C-ОН
СН2ОРО3Н2
НАДФ
СО2
НАДФН2
СН2-ОН
С =О
Н-С-ОН
H-C-ОН
СН2ОРО3Н2
рибулезо-5-ф

4.

Транскетолазная реакция-1
СН2-ОН
С =О
Н-С-ОН
H-C-ОН
ксилулезо-5-ф
СН2-ОН
С =О
НО-С-Н
H-C-ОН
СН2ОРО3Н2
рибозо-5-ф
СН2ОРО3Н2
Н
С=О
Н-С-ОН
Н-С-ОН
H-C-ОН
СН2ОРО3Н2

5.

Транскетолазная реакция-2
СН2ОН
С=О
Н- С=О
НО- С-Н
H-C-ОН
СН2ОРО3Н2
Н-С-ОН
Н-С-ОН
фосфоглицериновый
альдегид
H-C-ОН
гептулезо7-фосфат
СН2ОРО3Н2

6.

Транскетолазная реакция-3
СН2-ОН
С =О
СН2ОН
С=О
НО-С-Н
Н-С-ОН
Н-С-ОН
СН2ОРО3Н2
Фруктозо6-фосфат
Н-С=О
Н-С-ОН
H-C-ОН
СН2ОРО3Н2
Эритрозо4-фосфат
НО-С-Н
Ксилулезо5-фосфат
H-C-ОН
СН2ОРО3Н2

7.

Завершающая стадия
СН2ОН
С=О
НО-С-Н
Н-С-ОН
Н-С-ОН
СН2ОРО3Н2
Фруктозо-6-фосфат
Н- С=О
H-C-ОН
СН2ОРО3Н2
Фосфоглицериновый
альдегид

8.

Значение пентозофосфатного пути
окисления глюкозы
пентозофосфатный путь
пентозы -5-фосфат
нуклеотиды
РНК
ДНК
регенерация,
заживление
тканей
НАДФН2
синтез
жирных
кислот
построение
мембран
клеток
Участие в реакциях
гидроксилирования
(обезвреживание),
активирование
провитамина Д и т.д
синтез
холестерина
синтез
гормонов
вит. Д и др.

9.

Уронатный путь
окисления
глюкозы

10.

Стадии уронатного пути окисления глюкозы
1) глюкоза + АТФ = глюкозо-6-фосфат
2) глюкозо-6-фосфат = глюкозо-1-фосфат
3) глюкозо-1-фосфат + УТФ = УДФ-глюкоза
+ Н4Р2О7
4) УДФ-глюкоза + НАД =
УДФ-глюкуроновая кислота + НАДН2

11.

Образование УДФ-глюкуронида
СООН
СН2ОН
О
О
НАД (Н2О)
дегидрогеназа
ОН
ОН
ОН
УДФ
УДФ-глюкоза
О
ОН
О
ОН
НАДН2
ОН
УДФ
УДФ-глюкуронид

12.

Биологическая роль уронатного пути
окисления глюкозы
1. Структурный компонент
гетерополисахаридов (гиалуроновой
кислоты, хондроитинсульфатов, гепарина
и т д.);
2. Входя в состав гетерополисахаридов,
участвует в образовании костной ткани,
межклеточного вещества, гликокалекса,
рубцовой ткани и т д.
3. Используется для обезвреживания
токсичных продуктов метаболизма
(билирубина, гетероциклов,
лекарственных веществ и т. д.

13.

Спиртовое брожение
глюкоза
СН3
С=О
СООН
пируват
декарбоксилаза
СО2
СН3
НАДН2
С=О
Н
СН3-СН2-ОН
НАД
уксусный альдегид
этанол

14.

Превращение этанола в организме
СН3
СН2
ОН
НАД
НАДН2
СН3
С=О
Н
НSКоА
СН3
С=О
S-КоА
токсичное
вещество
Цикл Кребса

15.

Синтез глюкозы
из жиров и
аминокислот
(глюконеогенез)

16.

Синтез глюкозы из жиров и аминокислот
(глюконеогенез)
Глюкоза
Фруктозо-6-фосфат
АТФ
Фруктозо-1,6-дифосфат
фосфо- глицериновый альдегид
фосфоенолпируват
АТФ
обходная
реакция
пируват
СН3СО –S-КоА
жирные кислоты
аминокислоты
Глюкокортикоиды

17.

Синтез фосфоенолпирувата из пирувата
СООН
СН3
1)
С=О
НСО3-
АТФ
СООН
ЩУК
СООН
2)
СН2
СООН
СН2
СООН
пируват
С=О
С=О
СООН
С-О
АТФ
АДФ
РО3Н2
СН2
фосфоенолпируват
АДФ
Н3РО4

18.

Регуляция
обмена
углеводов

19.

Гормональная регуляция уровня глюкозы в крови
Конц.
глюкозы
в крови
инсулин
физическая
нагрузка
Углеводная пища
-адреналин,
-глюкагон,
-тироксин,
-глюкокортикоиды
1
2
3
4
5
6 часы

20.

Регуляция концентрации глюкозы в крови
глюкоза
глюкокортикоиды
липиды
глюкоза
белки
глюкоза
адреналин
глюкагон
инсулин
тироксин
гликоген

21.

Снижение концентрации
глюкозы в крови ниже
допустимого уровня 3 ммоль/л может вызвать
гипогликемический
шок!

22.

Ответная реакция на гипогликемию
щитовидная
железа
тиреотропин
гипофиз
глюкагон
глюконеогенез
гипогликемия
в мышце
глюкокортикоиды
почка

23.

Нарушения углеводного обмена
1.Сахарный диабет;
2.Гипогликемия;
3.Активация гликолиза при
гипоксии;
4.Гликогенозы.

24.

Сахарный
диабет

25.

Клинические признаки сахарного диабета
1. Жажда
2. Полиурия
3. Быстрая утомляемость
4. Стремительное развитие атеросклероза
5. Ухудшение зрения
6. Постоянно высокая концентрация сахара в крови
7. Положительная реакция на глюкозу в моче
8. Положительная реакция на кетоновые вещества в
моче

26.

Профиль сахарной кривой у здорового и больного
после сахарной нагрузки
Уровень
глюкозы
крови
больной
здоровый
выброс инсулина
сахарная
нагрузка
0
1
2
3 часы

27.

Структура проинсулина
глу лей ала лей ала глн лей гли гли лей гли гли гли лей глу вал ала гли ала глн про асн
гли
С-пептид
глн
про
ала
про
глу
глн
арг
S S
лиз
арг
арг
ала
гли
лиз
иле
про
вал
тре
глу глн цис цис тре сер иле цис сер лей тир глн лей глу асн тир цис асн – СООН
тир
фен
S
фен
S
гли
арг
S
S
Н2N– фен вал асн глн гис лей цис гли сер гис лей вал глу ала лей тир лей вал цис
глу
гли
инсулин

28.

Структура инсулина
S S
ала
пептид А
гли
иле
лиз
про
вал
тре
глу глн цис цис тре сер иле цис сер лей тир глн лей глу асн тир цис асн – СООН
тир
фен
S
фен
S
гли
арг
S
S
Н2N– фен вал асн глн гис лей цис гли сер гис лей вал глу ала лей тир лей вал цис
пептид В
глу
гли

29.

Строение молекулы инсулина
Пептид В
Пептид А

30.

Активация инсулином глюкозного канала в
клетке
канал для
глюкозы
проинсулин
глюкоза
рецептор для
инсулина
С-пептид
инсулин
поджелудочная
железа
Na+
глюкоза

31.

Инсулин-зависимая форма сахарного
диабета ( тип 1)
проинсулин
глюкоза
С-пептид
нарушение
синтеза
инсулина

32.

Инсулин-независимая форма сахарного
диабета ( тип 2)
проинсулин
повреждение
рецептора
С-пептид
глюкоза
инсулин

33.

Причины появления жажды и полиурии
у больных сахарным диабетом
1. Высокое содержание глюкозы в крови сопровождается
выделением ее избытка почками в мочу
2. Глюкоза является осмотически активной молекулой,
поскольку она окружена мощной гидратной оболочкой.
Поэтому выведение глюкозы сопровождается потерей
организмом большого количества воды.
3. Уменьшение объема циркулирующей крови вызывает
рефлекторное чувство жажды. Больные вынуждены
принимать в сутки большое количество жидкости.
4. Выделение большого количества воды одновременно
сопровождается потерей организмом минеральных
веществ, витаминов, белков и т.д.

34.

Последствия снижения уровня глюкозы
в клетке
1. Снижаются энергетические ресурсы (уменьшается синтез АТФ);
2. Компенсаторно активируется окисление жиров и аминокислот;
3. Ослабляется синтез нуклеотидов (пентозофосфатный цикл);
4. Ослабляется синтез фосфолипидов (пентозофосфатный цикл);
5. Уменьшается скорость образования УДФ-глюкуронида, в
результате чего ослабляется синтез гетерополисахаридов,
снижается скорость обезвреживания токсичных веществ;
6. Падает скорость регенерации тканей – замедляется процесс
заживления ран. Часто образуются трофические язвы;
7. В результате нарушения обмена веществ в крови и тканях
накапливаются кислоты, в результате возникает диабетическая
форма ацидоза;
8. Происходят глубокие дистрофические процессы в сетчатке
(ретинопатия), почках (нефропатия), сердце (кардиопатия).

35.

Методы
лабораторной
диагностики
сахарного
диабета

36.

37.

Портативные приборы для определения
глюкозы в домашних условиях

38.

Методы лабораторной диагностики
сахарного диабета
1. Определение концентрации глюкозы крови до еды
(натощак);
2. Определение уровня глюкозы после еды (пик);
3. Определение концентрации глюкозы перед сном;
4. Определение концентрации инсулина к крови;
5. Определение уровня С-пептида в крови;
6. Определение в крови гликогемоглобина
(гликозилированный гемоглобин);
7. Применение метода сахарной нагрузки.

39.

Неферментативное гликирование
белков глюкозой
подвержены в крови: гемоглобин, белки
эритроцитарных
мембран,
коллаген,
сывороточные белки, в том числе
альбумин,
трансферрин,
белки
липопротеинов, некоторые ферменты. С
увеличением длительности контакта с
глюкозой
повышается
процент
гликирования соответствующего белка.

40.

Неферментативное гликирование белков
Н
С=О
Н-С-ОН
НО-С-Н
Н-С-ОН
Н-С-ОН
СН2ОН
глюкоза
+ Н2N-белок
Н2О
Н
Н
Н
С
Н-С-ОН
НО-С-Н
Н-С-ОН
Н-С-ОН
СН2ОН
N-белок
Н
С
Н-С-ОН
НО-С-Н
Н-С-ОН
Н-С-ОН
СН2ОН
Восстановление основания Шиффа
N-белок
Основание Шиффа
необратимые
реакции
Н
Н
N-белок
Н
С
С= О
НО-С-Н
Н-С-ОН
Н-С-ОН
СН2ОН
кетоамины (фруктозамин)

41.

Длительность гликирования
некоторых белков крови
Гемоглобин эритроцитов – 100-120 дней
½ Т альбумин - 20 дней
½ Т трансферрин - 8 дней
½ Т коллаген – несколько лет

42.

Активация гликолиза при гипоксии
Глюкоза
глюкозо-6-фосфат
фруктозо-1,6-дифосфат
2 АТФ
глицериновый альдегид
фосфоенолпируват
пируват
лактат
Ацетил-КоА
Цикл трикарбоновых кислот
Окислительное фосфорилирование
АТФ
О2

43.

Причина повышения концентрации
молочной кислоты при гипоксии
1 глюкоза
38 АТФ
СО2 + Н2О
19 глюкоз
2 АТФ х 19 = 38 АТФ
38 молочных кислот

44.

Типы гликогенозов и их характеристика
название
причина
Органы, запасающие
гликоген
Болезнь Гирке
Глюкозо-6фосфатаза
Печень, почки
Болезнь Помпе
Кислая 1,4глюкозидаза
Печень селезенка,
мышцы
Болезнь Кори
Гликоген-ветвящий
фермент
Печень, мышцы,
эритроциты
Болезнь Мак-Ардла
Фосфорилаза мышц
Скелетные мышцы
Болезнь Герса
Фосфорилаза печени
Печень
Болезнь Таруи
Фосфофруктокиназа
мышц
Мышцы
Болезнь Томсона
фосфоглюкомутаза
Печень, мышцы

45.

Синтез гликогена в печени
глюкоза + АТФ
глюкозо-6-фосфат + АДФ
глюкозо-6-фосфат + УТФ
УДФ-глюкоза + Н4Р2О7
(гликоген)n + УДФ-глюкоза
(гликоген) n+1 + УДФ
Болезнь Кори.
Гликоген-ветвящий
фермент

46.

Расщепление гликогена в печени
адреналин
фосфорилаза
Б-нь Мак Ардла (мышцы)
Б-нь Герса (печень)
Н3РО4
(гликоген)n
(гликоген)n-1 + глюкозо-1-фосфат
фосфоглюкомутаза
глюкозо-1-фосфат
глюкозо-6-фосфат
фосфатаза
глюкозо-6-фосфат
Б-нь Гирке (печень,почки)
глюкоза + Н3РО4