B. Fruktozės ir galaktozės metabolizmas

Pradžia / - Kiti skyriai / B. Fruktozė ir galaktozės metabolizmas

Fruktozės metabolizmas atliekamas konvertuojant jį į gliukozę (kairėje diagramoje). Pirma, fruktozė yra fosforilinama dalyvaujant fermentui ketoheksokinazei (frukokinazei) [1], kad susidarytų fruktozė-1-fosfatas, kuris toliau skaldomas aldolaze į gliceraldehidą (glicerolį) ir dihidroksiaceton-3-fosfatą [2]. Pastarasis jau yra tarpinis glikolizės produktas (schemos centre), o glicerolis fosforilinamas triokinazės, formuojant glicerolio-3-fosfatą [3].

Tada gliceraldehidas iš dalies sumažinamas iki glicerolio [4] arba oksiduojamas į gliceratą. Po fosforilinimo abu junginiai vėl įterpiami į glikolizę (nėra parodyta diagramoje). Sumažinus gliceraldehidą [4], sunaudojama NADH (NADH). Kadangi konversijos koeficientas yra mažas HAD + / NADH (NAD + / NADH) koncentracijų santykis konversijos metu, šis procesas paspartinamas fruktozės (žr. Etanolio metabolizmą).

Be to, kepenyse vyksta fruktozės transformacijos į gliukozę polinkis (neparodyta diagramoje): dėl C-2 redukcijos ir po to C-1 dehidrogenavimo į gliukozę fruktozė paverčiama sorbitu.

Galaktozės metabolizmas taip pat prasideda nuo fosforilinimo, kad susidarytų galaktozės-1-fosfatas [5] (dešinėje). Tai seka C-4 epimerizacija su gliukozės darinio formavimu. UDP-gliukozės (UDP-gliukozės), tarpinio gliukozės metabolizmo produkto, biosintezė vykdoma žiediniu būdu - per UDP-galaktozę (UDP-galaktozė) ir vėlesnę epimerizaciją [6, 7]. Taip pat vyksta pati galaktozės biosintezė, nes visos reakcijos, išskyrus [5], yra grįžtamos.

Fruktozė ir galaktozė turėtų virsti gliukoze.

Kadangi visi su maistu tiekiami monosacharidai (fruktozė, galaktozė, manozė ir tt) absorbuojami žarnyne, organizmas susiduria su užduotimi paversti gautas heksozes į gliukozę tolesniam naudojimui medžiagų apykaitos reakcijose. Kai atsiranda atitinkamų fermentų defektas, monosacharidų kaupimasis kraujyje - galaktozemija ir fruktozija.

Monosacharidų transformacija

Šio proceso tikslas - sukurti tik vieną metabolinių reakcijų substratą, ty α-D-gliukozę, kuri taupo išteklius ir nesudaro daug fermentų kiekvienam monosacharido tipui. Laisvo gliukozės susidarymas vyksta žarnyno epitelyje ir daugiausia hepatocituose.

Galaktozės transformacija

Galaktozė pirmą kartą fosforiliuojasi prie 1 anglies atomo. Skiriamasis bruožas yra konversija į gliukozę, kuri nėra tiesiogiai, bet iš UAP-galaktozės sintezės iš galaktozės-1-fosfato. PFI šaltinis yra ląstelėje esanti udf-gliukozė. Sukurta UDP-galaktozė vėliau izomerizuojama į UDP-gliukozę, o jos likimas yra kitoks.

  • dalyvauti UMP perkėlime į galaktozės-1-fosfatą, t
  • paversti laisva gliukoze ir išeiti į kraują,
  • eikite į glikogeno sintezę.
Galaktozės konversija į gliukozę
(abiejų uridilo transferazės reakcijų grįžtamumas nenurodytas)

Matyt, paprastos epimerizacijos reakcijos biocheminę komplikaciją sukelia UDP-galaktozės sintezė iš gliukozės pieno liaukoje, kad susidarytų laktozė pieno susidarymo metu. Galaktozė taip pat naudojama atitinkamų heksozaminų sintezei heteropolisachariduose.

Galaktozės transformacijos sutrikimai

Galaktozės metabolizmo sutrikimus gali sukelti vieno iš fermentų genetinis defektas:

  • galaktokinazė, defekto dažnis 1: 500000,
  • galaktozės-1-fosfato-uridiltransferazės, defektų dažnis 1: 40 000,
  • epimerazė, defekto dažnis yra mažesnis nei 1: 1.000.000.

Liga, kuri atsiranda per šiuos pažeidimus, vadinama galaktosemija.

Diagnozė Vaikai atsisako valgyti. Galaktozės koncentracija kraujyje padidėja iki 11,1-16,6 mmol / l (norma yra 0,3-0,5 mmol / l), galaktozės-1-fosfatas pasireiškia kraujyje. Laboratoriniai kriterijai taip pat apima bilirubinemiją, galaktosuriją, proteinuriją, hiperaminoaciduriją, glikozilinto hemoglobino kaupimąsi.

Patogenezė. Galaktozės perteklius paverčiamas alkoholio galaktitu (dulcitoliu), kaupiasi lęšyje ir čia osmotiškai pritraukia vandenį. Pasikeičia druskos kompozicija, sutrikusi lęšių baltymų konformacija, dėl kurios jaunystėje atsiranda katarakta. Katarakta yra įmanoma net ir motinoms, turinčioms galaktosemiją, kurie vartojo pieną nėštumo metu.

Kai galaktozės-1-fosfato-uridil-transferazė yra sugedusi, ATP yra nuolat vartojamas galaktozės fosforilinimui ir energijos trūkumas slopina daugelio fermentų aktyvumą, veikdamas „toksiškai“ neuronams, hepatocitams ir nefrocitams. Dėl to yra įmanoma psichomotorinis atsilikimas, protinis atsilikimas, hepatocitų nekrozė ir kepenų cirozė. Inkstams ir žarnyne galaktozės ir jo metabolitų perteklius slopina aminorūgščių absorbciją.

Gydymo pagrindai. Pašalinimas iš pieno ir kitų galaktozės šaltinių padeda išvengti patologinių simptomų atsiradimo. Tačiau intelekto išsaugojimas gali būti pasiektas tik anksti, ne vėliau kaip per pirmuosius 2 gyvenimo mėnesius, diagnozė ir gydymas prasidėjo laiku.

Fruktozės konversija

Apskritai fruktozės perkėlimas į gliukozę vyksta dviem kryptimis. Pirma, fruktozė aktyvuojama arba 6-ojo anglies atomo fosforilinimu, dalyvaujant heksokinazei, arba 1-ajam atomui, dalyvaujant frukokinazei.

Abu fermentai yra kepenyse, tačiau heksokinazė turi daug mažesnį afinitetą fruktozei ir yra blogai išreikšta. Fruktozė-6-fosfatas, susidaręs su juo, toliau izomerizuojamas, o gliukozės-6-fosfatazė suskaido jau nereikalingą fosfatą, kad gautų gliukozę.

Jei veikia frukukinazės, susidaro fruktozė-1-fosfatas, veikiant atitinkamam aldolazei, jis paverčiamas gliceraldehidu ir dioksiacetonfosfatu. Gliceraldehidas fosforilinamas į gliceraldehido fosfatą, ir kartu su dioksacetonfosfatu jie naudojami arba glikolizėje, arba gliukogenogenezėje į fruktozę-6-fosfatą, o vėliau - gliukozę.

Raumenų bruožas yra fruktozazės nebuvimas, todėl fruktozė juose iš karto paverčiama fruktozės-6-fosfatu ir patenka į glikolizės arba glikogeno sintezės reakciją.

Fruktozės apykaitos būdai ir konversija į gliukozę

Fruktozės metabolizmo sutrikimai

Esminė fruktozija

Frukokinazės genetinis defektas sukelia gerybinį esminį fruktozuriją, kuri vyksta be jokių neigiamų simptomų.

Paveldima fruktozija

Liga susiformavo dėl paveldimų kitų fruktozės metabolizmo fermentų recesyvinių defektų. Dažnis 1: 20.000.

Fruktozės-1-fosfataldolazės, kuri paprastai yra kepenyse, žarnyne ir inkstų ląstelėje, defektas atsiranda po to, kai į kūdikio mitybą patenka sultys ir vaisiai, kurių sudėtyje yra fruktozės. Patogenezė siejama su glikogeno mobilizacijos sumažėjimu dėl fruktozės-1-fosfato glikogeno fosforilazės slopinimo ir gliukonogenezės susilpnėjimo, nes defektinis fermentas gali dalyvauti reakcijose, panašiai kaip fruktozės-1,6-difosfato aldolazėje. Liga pasireiškia fosfatų koncentracijos kraujyje sumažėjimu, hiperfruktozemija, sunkia hipoglikemija. Yra letargija, sąmonės sutrikimas, inkstų kanalėlių acidozė. Diagnozė nustatoma remiantis „nesuprantama“ kepenų liga, hipofosfatemija, hiperurikemija, hipoglikemija ir fruktozurija. Siekiant patvirtinti, atliekamas fruktozės tolerancijos tyrimas. Gydymas apima dietą, apribojančią saldainius, vaisius ir daržoves.

Fruktozės-1,6-difosfatazės defektas atrodo panašus į ankstesnį, bet ne taip sunku.

Fruktozės ir galaktozės metabolizmas.

Fruktozės metabolizmas yra neatskiriama gliukozės metabolizmo dalis (9.11 pav.). Šių junginių transformacijos gali vykti įvairiais būdais, kurių kulminacija yra fosfotriozės susidarymas, o kai kuriais atvejais - fruktozės difosfatas.

Fig. 9.11. Gliukozės, fruktozės ir galaktozės metabolizmas kepenyse

Fruktozės metabolizmas (9.12 pav.) Pasireiškia daugiausia kepenyse. Pirma, esant frukokinazės fermentui, fruktozė fosforilinama iki 1 pozicijos:

Tada fruktozė-1-fosfatas veikia aldolazę:

Kepenų aldolazė, skirtingai nuo fruktozės-1,6-difosfatui būdingos aldolazės raumenų, gerai veikia su fruktozės-1-fosfatu ir fruktozės-1,6-difosfatu. Tačiau kepenų aldolazės aktyvumo lygis yra 10 kartų mažesnis nei raumenų.

Fig. 9.12. Fruktozės metabolizmas

Vėlesni fruktozės metabolizmo etapai yra glikolizės etapai (žr. 9.2 pav.).

Iš uracilo gautų koenzimų grupė dalyvauja galaktozės metabolizme. Galaktozė labai domina kūdikių organizme vykstančius procesus, nes pagrindinis pieno cukrus yra laktozė.

Galaktozės metabolinis kelias apima keletą reakcijų (9.13 pav.).

Fig. 9.13. Galaktozės metabolizmas

Reakciją katalizuoja kepenų fermentas galaktokinazė. Šis fermentas yra daug kūdikių. Jo turinys didėja, jei dieta yra daug laktozės.

Galaktozės-1-fosfatas reaguoja su UDPG ir UDF-Gal susidaro (koenzimo gliukozė pakeičiama galaktoze):

Gliukozės 1-fosfatas gali būti toliau naudojamas glikolizei arba glikogeno sintezei.

UDP-Gal, veikiant UDP-gliukozės epismerazei, gali virsti UDPG. Tuo pat metu galaktozės izomerizacija į gliukozę atsiranda tiesiogiai ant koenzimo:

UDPG yra glikogeno, cerebrosidų, gliukurono rūgščių pirmtakas.

Suaugusiųjų kepenyse randamas UDP-galaktozės-pirofosforilazės fermentas, kuris tiesiogiai formuoja UDP-Gal, dalyvaujant UTP.

Fruktozės metabolizmas;

METABOLIZMO VAISIAI IR GALAKTOSAI

Glikolizės reguliavimas

Gliukozės katabolizmo plastinė vertė

ATP išsiskyrimas anaerobinio glikolizės metu

Anaerobinė glikolizė yra mažiau veiksminga nei aerobinė. 1 gliukozės katabolizmą lydi 2 ATP molekulių išlaidos substrato fosforilinimui, 4 ATP molekulių susidarymas substratų fosforilinimo reakcijose ir 2 laktato molekulių sintezė. Taigi galutinis anaerobinio glikolizės poveikis energijai yra 2 ATP molekulės.

Katabolizme gliukozė gali atlikti plastikines funkcijas. Glikolizės metabolitai naudojami naujų junginių sintezei. Taigi, fruktozė-6f ir 3-PHA dalyvauja formuojant ribozę-5-f (nukleotidų komponentą); 3-fosfogliceratas gali būti įtrauktas į aminorūgščių, pvz., Serijos, glicino, cisteino, sintezę. Kepenyse ir riebaliniame audinyje acetil-CoA yra naudojamas riebalų rūgščių, cholesterolio ir DAP biosintezei glicerolio-3f sintezei.

Pasteur poveikis - mažinant gliukozės suvartojimą ir laktato kaupimąsi esant deguoniui.

Pasteur poveikis paaiškinamas konkurencija tarp aerobinių fermentų (malato GD, glicerolio-6f DG, PVK DG) ir anaerobinio (LDH) oksidacijos kelio, skirto bendram PVC ir koenzimo NADH metabolitui.2. Be deguonies mitochondrijos nevartoja PAC ir NADH.2, dėl to padidėja jų koncentracija citoplazmoje ir jie vyksta į laktato susidarymą. Esant deguoniui, mitochondrijos išpumpuoja PVC ir NADH2 iš citoplazmos, nutraukiant laktato susidarymo reakciją. Kadangi anaerobinė glikolizė gamina mažai ATP, galimas AMP (ADP + ADP = AMP + ATP) perteklius, kuris per fosfofruktokinazę 1 stimuliuoja glikolizę. Kai gliukozės ATP aerobinis katabolizmas susidaro daug, galimas ATP perteklius per fosofrukokinazę 1 ir piruvato kinazę, priešingai, slopina glikolizę. Gliukozės 6f kaupimasis slopina heksokinazę, kuri sumažina gliukozės įsisavinimą ląstelėse.

Fruktozė ir galaktozė kartu su gliukoze yra naudojamos energijai arba medžiagų sintezei: glikogenui, TG, GAG, laktozei ir kt.

Reikšmingas fruktozės kiekis, susidaręs suskaidant sacharozę, jau virškinamas žarnyno ląstelėse. Dalis fruktozės patenka į kepenis.

Fruktozės metabolizmas ląstelėje prasideda nuo fosforilinimo reakcijos:

1. Frukokinazė (ATP: fruktozė-1-fosfotransferazė) fosforilina tik fruktozę, turi didelį afinitetą. Yra kepenyse, inkstuose, žarnyne. Insulinas neturi įtakos jo aktyvumui.

2. Kepenyse yra aldolazės B (fruktozė: HA-liazė), ji suskaido fruktozę-1f (fruktozę-1.6f) į glicerolio aldehidą (HA) ir dioksacetono fosfatą (DAP).

3. Triozokinazė (ATP: HA-3-fosfotransferazė). Daug kepenų.

DAP ir HA, gauti iš fruktozės, yra įtraukti į kepenis daugiausia gliukonogenezėje. Dalis DAP gali būti sumažinta iki glicerolio-3-f ir dalyvauti TH sintezėje.

Fruktozės metabolizmas

Galima naudoti dietą, kurią sudaro didelis kiekis sacharozės (gliukozės ir fruktozės disacharido), kad fruktozė būtų pagrindinis energijos šaltinis. Fruktozės vartojimo būdas kepenyse ir raumenyse skiriasi. Raumenys, turintys tik heksokinazę (be gliukinazės), gali fosforilinti fruktozę į fruktozę-6-fosfatą, kuris yra tarpinis glikolizės produktas.
Kepenyse fruktozė fosforilinama C-1 padėtyje, naudojant fruktozazę, formuojant fruktozę-1-fosfatą. Kepenyse yra aldolazės B, kuri gali naudoti tiek Фр-1,6-фф, tiek фр-1-ф kaip substratą. Jei substratas yra fr-1-f, reakcijos produktai yra FDA ir gliceraldehidas. FDA su fermento triozofosfatisomerazy pagalba virsta 3-PHA, kuri patenka į glikolizę. Gliceraldehidas gali būti fosforilintas iki 3-PHA gliceraldehido kinazės pagalba arba paverčiamas FDA su ADH, glicerino kinazės ir glicerolio fosfato GD pagalba.

Fruktozės metabolizmo klinikiniai sutrikimai
Yra žinomos trys paveldėtos fruktozės metabolizmo anomalijos.
Idiopatinė fruktozija - nėra frukokinazės, kuri paprastai būna kepenyse, kasos salose ir inkstų žievės žievėje. Fruktozė šlapime aptinkama naudojant fruktozę ir sacharozę. Liga gali pasireikšti be simptomų.
Įgimtas fruktozės netoleravimas pasireiškia esant aldolazės B trūkumui, kuris paprastai būna kepenyse, plonojoje žarnoje ir inkstų žievėje. Liga pasižymi sunkia hipoglikemija ir pykinimu po vartojimo fruktozės. Ilgalaikis fruktozės vartojimas vaikams sukelia pykinimą, hepatomegaliją, kraujavimą ir mirtį. Hipoglikemija yra tai, kad fruktozė-1-fosfatas yra glikogenolizės inhibitorius (fosforilazės reakcijoje) ir gliukogenogenezė (nes trūksta aldolazės). Gydymas - dieta, neturinti fruktozės ir sacharozės.
Paveldimas fruktozės-1,6-difosfatazės trūkumas sukelia sutrikusią glioneogenezę ir vėlesnę hipoglikemiją, laktato acidozę ir hiperventiliaciją. Šie simptomai gali būti mirtini naujagimių laikotarpiu.


Galaktozės metabolizmas
Galaktozė, kuri daugiausia patenka į pieno cukrų, laktozę (gliukozės ir galaktozės disacharidą), patenka į glikolizę tik po to, kai ji transformuojama į gliukozės-1-fosfatą. Tai atliekama keliais etapais. Pirmuoju etapu galaktozė fosforilinama naudojant galakto-kinazę su galaktozės-1-fosfatu. Galaktozės-1-fosfato epimerizavimas į gl-1-f reikalauja UDP perkėlimo iš uridino difosfato gliukozės (UDP-gliukozės). Šią reakciją katalizuoja galaktozės-1-fosfaturido transferazės fermentas. Tuo pačiu metu susidaro UDP-galaktozė ir ch-1-f. UDP-galaktozės-4 epimemerio Udf-galaktozė epimerizuojama į UDP-gliukozę. Tada gliukozės-1-fosfatas paverčiamas į gl-6-f, naudojant fosfoglukozės mutazę.


Klinikiniai galaktozės metabolizmo sutrikimai
Galaktozės metabolizmo sutrikimus lydi galaktozemija (padidėjęs galaktozės kiekis kraujyje), galaktosemija gali atsirasti dėl paveldimo bet kokio galaktozės metabolizmo defekto.
Klasikinė galaktosemija pasižymi dviejų fermentų trūkumu: galaktozės-1-fosfaturidilo transferaze ir galaktokinaze. Galaktosemijai būdingas vėmimas ir viduriavimas po geriamojo pieno, hepatomegalia, gelta, psichikos atsilikimo. Galaktosemijoje pastebėti pažeidimai nėra susiję su tuo, kad organizme nėra jokių būtinų junginių, bet dėl ​​toksinių medžiagų kaupimosi. Viena iš šių toksiškų medžiagų yra galaktitas, kuris susidaro gavus galaktozės fermentą aldoreduktazę.


Glicerolio metabolizmas
Pagrindinis glicerolio šaltinis yra riebalinis audinys. Glicerolio molekulė yra pagrindas triacilgliceroliams. Iš TAG susidaręs glicerolis patenka į kepenis, kur jis fosforilinamas glicerolio kinazės pagalba. Dėl to susidaro glicerol-3-fosfatas, kuris oksiduojamas į PDA fermento glicerolio-3-fosfato-DG pagalba. Tada FDA eina arba į glikolizę, arba į gliukogenogenezę, priklausomai nuo to, ar reikalinga energija, ar ne.


Gliukurono rūgšties metabolizmas
Gliukuronatas yra labai polinė molekulė, kuri randama proteoglikanuose, kartu su bilirubinu ir steroidiniu gomonamu, taip pat gali būti susijusi su kai kuriais vaistais, didinant jų tirpumą.

Gliukurono ciklas sudaro gliukozės gliukuronatą. Gliukurono kelias yra alternatyvus būdas gliukozės oksidavimui. Jis vyksta be ATP susidarymo, bet naudojamas aktyviai gliukoronato, UDP-gliukoronato, formai gauti.

Įtraukimo data: 2016-02-24; Peržiūrėjo: 364; UŽSAKYMO DARBAS

Fruktozės metabolizmas

Turinys

Fruktozė - vaisių cukrus. Fruktozė kartu su gliukoze yra sacharozės dalis, t.y. reguliarus stalo cukrus. Žarnyne sacharozė hidrolizuojama sacharoze, padalijama į fruktozę ir gliukozę. Tada fruktozė iš žarnyno pervežama į kepenis, kur patenka į metabolinį kelią, pavaizduotą Fig. 22.1. Fruktozė patenka į kepenų ląsteles, naudojant transporterį, nesėkmingai vadinamą gliukozės transporteriu 5 (GLUT5). Frukokinazė fosforilina fruktozę ir susidaro fruktozė-1-fosfatas. Fruktozė-1-fosfatas yra išskirstomas į dihidroksiacetonfosfatą ir gliceraldehidą; Šią reakciją katalizuoja aldolazė B. Tada gliceraldehidas yra fosforilinamas, virsta gliceraldehid-3-fosfatu, ir ši medžiaga kartu su digtsidroxacetonphosphate patenka į glikolizę. Virškinimo laikotarpiu glikogeną ir (arba) triacilglicerinus galima sintezuoti iš fruktozės (pastaba: "aldolazė" taip pat skatina grįžtamąjį fruktozės-1,6-bisfosfato skaidymą dihidroksiacetonu ir gliceraldehid-3-fosfatu).

Fruktozės metabolizmas raumenyse parodytas Fig. 22.2 Fruktozė fosforilinama heksokinaze, kad susidarytų fruktozė-6-fosfatas. Fruktozė-6-fosfatas yra naudojamas glikogeno sintezei, o jei glikogeno atsargos yra pilnos, tada energijos apykaitoje (glikolizėje).

Frukokinazės trūkumas (idiopatinė fruktozija) Redaguoti

Frukokinazės trūkumas kepenyse (22.3 pav.) Yra reta liga, kurioje fruktozė kaupiasi kraujyje ir šlapime. Dažniausia žydų šeimų liga. Fruktozurija nėra pavojinga sveikatai: pacientams yra normali gyvenimo trukmė. Kartais, analizuojant šlapimą, fruktozė klysta dėl gliukozės ir klaidingai diagnozuojama diabetu.

Paveldimas fruktozės netoleravimas arba aldolazės B trūkumas

Paveldimas fruktozės netoleravimas perduodamas autosominiu recesyviniu būdu. Šios sunkios ligos priežastis yra kepenų aldolazės B fermento stoka (22.3 pav.). Liga paprastai atsiranda, kai kūdikis perkeliamas iš motinos pieno į maisto produktus, kuriuose yra fruktozės. Jau per pirmąsias 20 minučių po šėrimo pradžios jis pradeda vemti ir išsivysto hipoglikemija. Dėl pieno rūgšties kaupimosi susidaro metabolinė acidozė ir kompensuojantis hiperventiliacija. Be gydymo vaikas neužima svorio, organizmas yra išeikvotas, o cirozė atsiranda dėl nuolatinio kepenų pažeidimo.

Liga išsivysto dėl to, kad fruktozė-1-fosfatas kaupiasi kepenyse po valgio, kurio sudėtyje yra fruktozės. Tai beveik iš karto sukelia medžiagų apykaitos takų slopinimą: ypač glikogenolizę, gliukogenogenezę ir susijusius kelius.

Fruktozės-1-fosfato kaupimasis sukelia šias pasekmes.

  • Neorganinio fosfato (Fn) atsargos yra išeikvotos, dėl to slopinamos glikogeno fosforilazės ir ATP sintezės.
  • Šių procesų blokavimas sutrikdo gliukozės susidarymą kepenyse ir sukelia hipoglikemiją.
  • Kaupiamasis AMP suskaido į šlapimo rūgštį. Atsiranda hiperurikemija.

Dėl to metabolizmas kepenyse beveik sustoja. Tačiau kituose audiniuose (pvz., Eritrocituose) anaerobinis metabolizmas tęsiasi, o pieno rūgštis patenka į kepenis. Kadangi jo naudojimas įprastu būdu Corey cikle yra neįmanomas, atsiranda laktatacidozė.

Norint, kad liga neužkirstų progreso, tiesiog reikia pašalinti iš dietos maisto produktų, kurių sudėtyje yra fruktozės ir medžiagų, kurios suskaido į fruktozę (pavyzdžiui, sacharozę, sorbitolį). Vaikai susiduria su natūraliu saldumynų pasipriešinimu ir ateityje vengia maisto produktų, kurių sudėtyje yra fruktozės. Ši liga yra teigiama: vaikai, turintys paveldimą fruktozės netoleravimą, nežino, kas yra ėduonis.

Bet kokie / METABOLIZMO FRUKTOSAI IR GALAKTOSAI

METABOLIZMO VAISIAI IR GALAKTOSAI

Fruktozės ir galaktozės metabolizmas apima jų naudojimo būdus kitų medžiagų (heteropolisacharidų, laktozės ir kt.) Sintezei ir dalyvavimui kūno energijos tiekime. Pastaruoju atveju fruktozė ir galaktozė kepenyse paverčiami į gliukozę arba į jos metabolizmo tarpinius produktus. Taigi, dėl to fruktozė ir galaktozė kartu su gliukoze gali būti oksiduojami į CO.2 ir H2Apie arba naudojamas glikogeno ir triacilglicerolių sintezei.

Gliukozės fruktozės ir galaktozės metabolizmo priežastis gali būti fermentų, kurie katalizuoja tarpinę jų metabolizmo reakciją, defektas. Šie sutrikimai yra palyginti reti, tačiau jie gali būti gana rimti, nes sukaupti fruktozės ir galaktozės tarpiniai metabolitai yra toksiški.

A. Fruktozės metabolizmas

Reikšmingas fruktozės kiekis, susidaręs suskaidant sacharozę, prieš patekdamas į portalo venos sistemą, jau virškinamas žarnyno ląstelėse. Kita fruktozės dalis yra absorbuojama pernešimo baltymo pagalba, t.y. šviesos difuzija.

Fruktozės metabolizmas (7-69 pav.) Prasideda fosforilinimo reakcija (reakcija 1), katalizuojama fruktozazės, kad susidarytų fruktozė-1-fosfatas. Fermentas randamas kepenyse, taip pat inkstuose ir žarnyne. Šis fermentas pasižymi absoliučiu specifiškumu, todėl, skirtingai nei gliukinazė, insulinas neturi įtakos jo aktyvumui. Pastaroji aplinkybė paaiškina, kodėl cukriniu diabetu sergančių ir sveikų pacientų fruktozės išsiskyrimo su šlapimu lygis nesiskiria. Fruktozės-1-fosfato negalima konvertuoti į fruktozę-6-fosfatą dėl to, kad nėra atitinkamo fermento. Vietoj to fruktozė-1-fosfatas dar labiau suskaidomas fruktozės-1-fosfataldolazės (aldolazės B) būdu į gliceraldehidą ir dihidroksiaceton-3-fosfatą (2 reakcija). Pastarasis yra tarpinis glikolizės produktas ir susidaro reakcijos, katalizuojamos fruktozės-1,6-bisfosfato aldolazės (aldolazės A), metu. Gliferaldehidas gali būti įtrauktas į glikolizę po fosforilinimo dalyvaujant ATP (3 reakcija). Dvi gliukolitinio kelio troso fosfato molekulės suskaidomos arba kondensuojasi, kad susidarytų fruktozė-1,6-bisfosfatas ir dalyvautų gliukogenogenezėje (8, 7, 5, 9 reakcijos). Fruktozė kepenyse daugiausia yra įtraukta į antrąjį būdą. Dalis dihidroksiacetono-3-fosfato gali būti redukuota į glicerol-3-fosfatą ir dalyvauja triacilglicerolių sintezėje.

Pažymėtina, kad fruktozės įtraukimas į metabolizmą per fruktozę-1-fosfatą praeina fazofrukokinazės (6 reakcija) katalizuojamą stadiją, kuri yra metabolizmo taškas.

Fig. 7-69. Fruktozės metabolizmas. - fruktozės konversija į dihidroksiaceton-3-fosfatą ir gliceraldehid-3-fosfatą; b - kelias į fruktozės įtraukimą į glikolizę ir gliukogenogenezę; - fruktozės įtraukimo į glikogeno sintezę kelias.

kontroliuoti gliukozės katabolizmo greitį. Ši aplinkybė gali paaiškinti, kodėl padidėjęs fruktozės kiekis kepenyse pagreitina riebalų rūgščių sintezės procesus, taip pat jų esterifikavimą triacilglicerolių susidarymu.

B. Fruktozės metabolizmo sutrikimai

Lentelėje atsispindi fruktozės metabolizmo sutrikimai, kuriuos sukelia fermentų defektas. 7-5.

Fruktokinazės trūkumas kliniškai nepasireiškia. Fruktozė kaupiasi kraujyje ir išsiskiria su šlapimu, kur ją galima nustatyti laboratoriniais metodais. Labai svarbu nesupainioti šios nekenksmingos anomalijos su diabetu. Ši liga yra žinoma kaip gerybinė esminė fruktozija ir pasireiškia 1: 130 000 dažniu.

Paveldimas fruktozės netoleravimas, atsirandantis dėl genetiškai nustatyto fruktozės-1-fosfataldolazės defekto, nepasireiškia, kai kūdikis maitina motinos pieną, t.y. kol maisto produktuose yra fruktozės. Simptomai atsiranda, kai į maistą pridedama vaisių, sulčių ir sacharozės. Vėmimas, pilvo skausmas, viduriavimas, hipoglikemija ir net koma ir mėšlungis atsiranda praėjus 30 minučių po maisto produktų, kurių sudėtyje yra fruktozės. Mažiems vaikams ir paaugliams, kurie ir toliau vartoja fruktozę, atsiranda lėtinių kepenų ir inkstų sutrikimų. Fruktozės netoleravimas yra gana dažna autosominė recesyvinė patologinė forma.

Fruktozės-1-fosfato aldolazės defektą lydi fruktozės-1-fosfato kaupimasis, kuris slopina fosfoglukomutazės aktyvumą, kuris gliukozės-1-fosfato paverčia gliukozės-6-fosfatu ir užtikrina glikogeno fosforilazės reakcijos produkto įtraukimą

7-5 lentelė. Fruktozės metabolizmo sutrikimai

Klinikiniai požymiai ir laboratoriniai duomenys

Fruktozė + ATP → Fruktozė-1-fosfatas + ADP

Kepenų inkstų enterocitai

Fruktozė-1-fosfatas → Dihidroksiacetonas-3-fosfatas + gliceraldehidas

Vėmimas, pilvo skausmas, viduriavimas, hipoglikemija, hipofosfatemija, fruktozija, hiperurikemija, lėtinis kepenų nepakankamumas, inkstai.

metabolizmą. Todėl glikogeno skaidymas slopinamas gliukozės-1-fosfato susidarymo stadijoje, dėl kurios atsiranda hipoglikemija. Dėl to paspartėja lipidų mobilizacija ir riebalų rūgščių oksidacija. Metabolinė acidozė (žr. 8 skyrių) gali būti dėl riebalų rūgščių oksidacijos pagreitėjimo ir ketonų kūnų sintezės, pakeičiančios gliukozės energetinę funkciją, nes ketonų korpusai yra rūgštys ir sumažina kraujo pH esant didelėms koncentracijoms.

Glikogenolizės ir glikolizės slopinimo rezultatas yra ATP sintezės sumažėjimas. Be to, fosforilinto fruktozės kaupimasis sumažina neorganinio fosfato metabolizmą ir hipofosfatemiją.

Norint papildyti ląstelėje esančią fosfatą, pagreitėja adenilo nukleotidai. Šių nukleotidų skilimo produktai yra įtraukti į katabolizmą, pereinant per hipoksantino, ksantino ir, galiausiai, šlapimo rūgšties susidarymo stadijas. Šlapimo rūgšties kiekio padidėjimas ir uratų išsiskyrimo sumažėjimas metabolinės acidozės sąlygomis pasireiškia kaip hiper-urikemija. Hiperurikemija gali sukelti podagą net jauname amžiuje (žr. 10 skyrių).

B. Galaktozės metabolizmas

Galaktozė žarnyne susidaro dėl laktozės hidrolizės. Norint konvertuoti galaktozę į gliukozę, būtina pakeisti H ir OH grupių optinę konfigūraciją4 atomas galaktozėje, t.y. atlikti epimerizacijos reakciją. Ši reakcija ląstelėje yra įmanoma tik naudojant UDP gautą galaktozę. UDP-galaktozė susidaro iš UDP gliukozės (glikogeno sintezės metabolito) per reakciją, katalizuotą uridilfosfato-4-epimerazės (7-70 pav., 7-71 pav.).

Tačiau galaktozės įtraukimas į aprašytą epimerizacijos reakciją prieš tai yra jo fosforilinimas su galaktozės-1-fosfato susidarymu (reakcija Nr. 7-70). Toliau galaktozės-1-fosfatas gliukozės liekaną pakeičia UDP-gliukoze, kad susidarytų UDP-galaktozė (2 reakcija), t.y. tiesioginė fosforilinto galaktozės reakcija su UTP nevyksta.

2 reakcija gali būti laikoma uridilo liekanos perkėlimu iš UDP-gliukozės į galaktozę, todėl fermentas vadinamas galaktozės-1-fosfato tridilo transferaze (GALT).

Tada nukleotido galaktozė yra įtraukta į epimerizacijos reakciją, kurioje dalyvauja epimerazė - nuo NAD priklausomas fermentas, katalizuojantis oksidaciją ir galaktozės redukciją C4anglies atomas (reakcija 3).

Epimerazė gali veikti kitu būdu, transformuodama UDP-gliukozę į UDP-galaktozę. Šis atvirkštinis epimerizavimas yra svarbus sintetinant galaktozilo likučius glikolipiduose ir glikoproteinuose. Be to, galaktozė yra reikalinga pieno laktozės sintezei. Laktacijos metu galaktozė nėra būtina maisto sudedamoji dalis, nes ji gali būti sudaryta iš gliukozės.

2 reakcijoje susidaręs gliukozės-1-fosfatas gali būti įtrauktas į įvairius metabolinius kelius: 1) glikogeno sintezė po reakcijos su UDP ir UDP-gliukozės susidarymo; 2) transformacija kepenyse

Fig. 7-70. Galaktozės mainai.

Fig. 7-71. UDP-gliukozės epimerizacijos reakcija į UDP-galaktozę.

laisvoje gliukozėje ir išlaikant jo koncentraciją kraujyje; 3) katabolizmas su ATP sinteze ir tt (žr. 7-70 pav.).

Terminas "angliavandeniai", pasiūlytas XIX a., Buvo pagrįstas prielaida, kad visi angliavandeniai turi 2 komponentus - anglies ir vandens, ir jų elementinė sudėtis gali būti išreikšta C formule.m(H2O)n. Nors yra šios taisyklės išimčių ir ji nėra visiškai tiksli, tačiau šis apibrėžimas leidžia mums paprasčiausiai apibūdinti angliavandenių klasę kaip visumą. Be to, cheminės nomenklatūros komisijos bandymas pakeisti terminą „angliavandeniai“ „glicidais“ nepavyko. Naujas terminas nėra plačiai priimtas. Terminas „angliavandeniai“ yra įsisavintas ir visuotinai priimtas.

Angliavandeniai gali būti suskirstyti į 3 pagrindines grupes, priklausomai nuo sudedamųjų monomerų skaičiaus: monosacharidų, oligosacharidų ir polisacharidų.

Monosacharidai yra polihidriniai alkoholio dariniai, turintys karbonilo grupę. Priklausomai nuo karbonilo grupės, monosacharidai skirstomi į aldozes ir ketozes.

Aldozėse yra funkcinė aldehido grupė -HC = O, o ketose yra ketono grupė> C = O. Monosacharido pavadinimas priklauso nuo jo anglies atomų skaičiaus, pavyzdžiui, aldotriozės, ketotriozės, aldoheksozės, ketoheksozės ir kt.

Monosacharidai gali būti klasifikuojami kaip paprasti angliavandeniai, nes jie ne hidrolizuojasi virškinimo metu, kitaip nei kompleksiniai, kurie suskaidomi hidrolizės metu ir sudaro paprastus angliavandenius. Pagrindinių monosacharidų atstovų struktūra parodyta Fig. 7-1.

Žmonių maistas (vaisiai, medus, sultys) turi nedidelį kiekį monosacharidų, daugiausia gliukozės ir fruktozės.

Gliukozė yra aldohexose. Jis gali egzistuoti linijinėmis ir ciklinėmis formomis. Termodinamiškai pageidaujama ciklinė gliukozės forma lemia gliukozės chemines savybes. Kaip ir visos heksozės, gliukozė turi 4 asimetrinius anglies atomus, kurie lemia stereoizomerų buvimą. Gali susidaryti 16 stereoizomerų, iš kurių svarbiausia yra D- ir L-gliukozė. Šie izomerų tipai vieni kitus atspindi (7-2 pav.).

H ir OH grupių buvimas pagal penktąjį anglies atomą nustato gliukozės priklausomybę nuo D- arba L-serijos. Žinduoliuose monosacharidai yra D-konfigūracijoje, nes fermentai, katalizuojantys jo transformacijas, yra būdingi šiai gliukozės formai. Sudarant ciklinę monosacharido formą tirpale (α- ir β-izomerų), vadinamų anomerais, susidaro dar 2 izomerai, žymintys tam tikrą H- ir OH-grupių konformaciją, lyginant su C, (7-3 pav.). Α-D-gliukozėje OH grupė yra žemiau žiedo plokštumos, o β-D-gliukozėje, priešingai, virš žiedo plokštumos.

Fruktozė yra ketoheksozė (ketogrugas yra antroje anglies atomo dalyje). Fruktozė, kaip gliukozė, egzistuoja cikline forma, sudarydama α- ir β-anomerus (7-4 pav.).

B. Monosacharidų reakcijos

Hidroksilo, aldehido ir ketono grupių buvimas leidžia monosacharidams patekti į reakcijas, būdingas alkoholiams, aldehidams arba ketonams. Šios reakcijos yra gana daug. Šiame skyriuje bus aprašyti tik keli iš jų, o dauguma jų turi didžiausią biologinę reikšmę.

Šiame skyriuje pagrindinės monosacharidų reakcijos yra nagrinėjamos D-gliukozės pavyzdžiu (7-5 ​​pav.), Tačiau reikia nepamiršti, kad angliavandenių metabolizme dalyvauja ir kiti monosacharidai bei jų dariniai.

Mutantas arba anomerizacija - monosacharidų anomerinių formų, anomerų α ir β formų tarpusavio konversija yra pusiausvyros tirpale. Kai pasiekiama ši pusiausvyra, atsiranda mutarotacija - pirano žiedo atidarymas ir uždarymas ir atitinkamai pakeičiant H ir OH grupių vietą pirmojoje monosacharido anglies angoje.

Glikozidų susidarymas. Glikozidinė jungtis turi svarbią biologinę reikšmę, nes per šį ryšį vyksta kovalentinis monosacharidų surišimas oligo- ir polisacharidų sudėtyje. Kai susidaro glikozidinė jungtis, vieno monosacharido anomerinė OH grupė sąveikauja su kitos grupės OH grupe.

Fig. 7-1. Svarbiausi monosacharidai.

Fig. 7-2. Gliukozės D ir L izomerai.

Fig. 7-5. Monosacharidų reakcijos.

monosacharido arba alkoholio. Kai tai įvyksta, vandens molekulės pašalinimas ir O-glikozidinės jungties susidarymas. Visi tiesiniai oligomerai (išskyrus disacharidus) arba polimerai turi monomerinių liekanų, dalyvaujančių formuojant dvi glikozidines jungtis, išskyrus galines liekanas, kurios sudaro tik vieną glikozidinę jungtį. Kai kurios glikozidinės liekanos gali sudaryti tris glikozidines jungtis, kurios būdingos šakotiems oligo- ir polisacharidams. Oligo- ir polisacharidai gali turėti monosacharido galinę liekaną su laisva anomerine OH grupe, kuri nėra naudojama glikozidinės jungties formavimui. Tokiu atveju, kai ciklas yra atidarytas, galima susidaryti laisvai karbonilo grupei, galinčiai oksiduoti. Tokie oligo- ir polisacharidai turi mažesnes savybes ir todėl yra vadinami redukcija arba redukcija (7-6 pav.).

Monosacharido anomerinė OH grupė gali sąveikauti su NH2-kitų junginių grupė, dėl kurios susidaro N-glikozidinės jungtys. Panaši nuoroda yra nukleotiduose ir glikoproteinuose (7-7 pav.).

Esterifikacija. Tai yra esterio jungties su monosacharidais ir įvairiomis rūgštimis OH grupių susidarymo reakcija. Angliavandenių metabolizme svarbų vaidmenį atlieka fosforesteriai - monosacharidų ir fosforo rūgšties esteriai. Gliukozės metabolizme - ypatinga vieta

Fig. 7-6. Polisacharido struktūra. A. Švietimas α-1,4 ir α-1,6-glikozidinių ryšių. B. Linijinio polisacharido struktūra: 1 - α-1,4-glikozidiniai ryšiai tarp monomerų; 2 - nesumažinantis galas (laisvos karbonilo grupės susidarymas anomerinėje anglies dalyje yra neįmanomas); 3 - atkuriamas galas (galbūt atidarant ciklą suformuojant laisvą karbonilo grupę anomerinėje anglies dalyje).

Fig. 7-7. O- ir N-glikozidinių jungčių susidarymas glikoproteinuose. 1 - N-glikozidinė jungtis tarp asparagino amido grupės ir monosacharido OH grupės; 2 - O-glikozidinė jungtis tarp serino OH grupės ir monosacharido OH grupės.

gliukozės-6-fosfato. Gliukozės-6-fosfato susidarymas vyksta priklausomai nuo reakcijos į ATP, dalyvaujant kinazių grupei priklausantiems fermentams. Šioje reakcijoje ATP veikia kaip fosfato grupės donoras. Monosacharidų fosfoesteriai gali būti formuojami nenaudojant ATP. Pavyzdžiui, gliukozės-1-fosfatas susidaro iš glikogeno, dalyvaujant H3Ro4. Fosforo fosforo monosacharidų fiziologinė reikšmė yra tai, kad jos yra metaboliškai aktyvios struktūros. Monosacharidų fosforilinimas yra svarbus metabolizmui, nes ląstelių membrana nėra pralaidi šiems junginiams, t.y. ląstelė išlaiko monosacharidus, nes jie yra fosforilintoje formoje.

Oksidacija ir redukcija. Su gliukozės-CHO ir -CH galinių grupių oksidacija2OH sudaro 3 skirtingus darinius. -CHO grupės oksidacijos metu susidaro gliukono rūgštis. Jei galinė grupė -CH yra oksiduojama2Sudaro OH, gliukurono rūgštis. Ir jei abi galinės grupės yra oksiduotos, susidaro cukraus rūgštis, kurioje yra 2 karboksilo grupės. Pirmojo anglies redukcija sukelia cukraus alkoholio - sorbitolio susidarymą.

Oligosacharidai turi keletą (nuo dviejų iki dešimties) monosacharidų liekanų, susietų su glikozidine jungtimi. Disacharidai yra labiausiai paplitę oligomeriniai angliavandeniai, esantys laisvoje formoje, t.y. nesusiję su kitais junginiais. Cheminiu būdu disacharidai yra glikozidai, kuriuose yra 2 monosacharidai, susieti glikozidiniu ryšiu α- arba β-konfigūracijoje. Maisto sudėtyje yra daugiausia disacharidų, tokių kaip sacharozė, laktozė ir maltozė (7-8 pav.).

Sacharozė yra disacharidas, susidedantis iš α-D-gliukozės ir β-D-fruktozės, sujungtas α, β-1,2-glikozidiniu ryšiu. Sacharozėje gliukozidinės jungties formavime dalyvauja abi gliukozės ir fruktozės liekanų anomerinės OH grupės. Todėl sacharozė netaikoma redukuojantiems cukrams. Sacharozė yra tirpus disacharidas, turintis saldų skonį. Sacharozės šaltinis yra augalai, ypač cukranendrių, cukranendrių. Pastarasis paaiškina trivialus pavadinimas sacharozė - „cukranendrių cukrus“.

Laktozės pieno cukrus; svarbiausias žinduolių pieno disacharidas. Karvės piene yra iki 5% laktozės, moterų piene - iki 8%. Laktozėje D-galaktozės liekanos pirmojo anglies atomo anomerinė OH grupė yra susieta β-glikozidiniu ryšiu su ketvirtuoju D-gliukozės anglies atomu (β-1,4-ryšiu). Kadangi gliukozės liekanos anomerinis anglies atomas nedalyvauja glikozidinės jungties formavime, laktozė reiškia redukuojančius cukrus.

Maltose yra produktų, kuriuose yra iš dalies hidrolizuoto krakmolo, pavyzdžiui, salyklo, alaus. Maltozę taip pat sudaro žarnų krakmolo skaidymas. Maltozę sudaro dvi D-gliukozės liekanos, susietos su a-1,4-glikozidine jungtimi.

Izomaltozė yra tarpinis produktas, gaunamas išardant krakmolą žarnyne. Jis susideda iš dviejų D-gliukozės liekanų, tačiau šie monosacharidai yra jungiami a-1,6-glikozidiniu ryšiu.

Struktūrinius skirtumus tarp polisacharidų lemia:

monosacharidų, sudarančių grandinę, struktūra;

glikozidinių jungčių, jungiančių monomerus į grandines, tipas;

monosacharidų liekanų seka grandinėje.

Priklausomai nuo monosacharidų liekanų struktūros, polisacharidai gali būti suskirstyti į nopolizacharidus (visi monomerai yra identiški) ir heteropolisacharidai (monomerai yra skirtingi). Abu polisacharidų tipai gali turėti tiek linijinį monomerų išdėstymą, tiek šakotą.

Priklausomai nuo jų atliekamų funkcijų, polisacharidai gali būti suskirstyti į 3 pagrindines grupes:

rezervuoti polisacharidus, kurie atlieka energijos funkciją. Šie polisacharidai tarnauja kaip gliukozės šaltinis, kuriuos organizmas naudoja kaip reikia. Šių angliavandenių rezervinė funkcija užtikrinama jų polimerine prigimtimi. Polisacharidai

Fig. 7-8. Disacharido maistas.

mažiau tirpus nei monosacharidai, todėl jie neturi įtakos osmosiniam slėgiui ir todėl gali kauptis ląstelėje, pavyzdžiui, krakmolas - augalų ląstelėse, glikogenas - gyvūnų ląstelėse;

struktūriniai polisacharidai, kurie suteikia ląsteles ir organus mechaniniu stiprumu (žr. 15 skyrių);

polisacharidai, kurie yra ekstraląstelinės matricos dalis, dalyvauja audinių formavime, taip pat ląstelių proliferacijoje ir diferenciacijoje. Ekstraląsteliniai matriciniai polisacharidai yra vandenyje tirpūs ir labai hidratuoti (žr. 15 skyrių).

Žmonių maiste daugiausia yra augalinės kilmės polisacharidų - krakmolo, celiuliozės. Gyvūnų polisacharidas, glikogenas, yra mažesnis.

Krakmolas - svarbiausias angliavandenių komponentas. Tai yra augalų atsarginis polisacharidas, kurio didžiausias kiekis (iki 45% sausosios medžiagos masės) yra grūdų (kviečių, kukurūzų, ryžių ir kt.), Taip pat svogūnėlių, stiebų ir gumbavaisių (bulvių apytiksliai 65%). Krakmolas yra šakotas polisacharidas, susidedantis iš gliukozės liekanų (homoglikano). Jis yra augalų ląstelėse granulių pavidalu, praktiškai netirpus vandenyje.

Krakmolas susideda iš amilozės ir amilopektino (7-9 pav.). Amilozė yra šakotoji polisacharidas, apimantis 200-300 gliukozės liekanų, susietų su a-1,4-glikozidiniu ryšiu. Dėl gliukozės likučio a-konfigūracijos polisacharido grandinėje yra spiralinė konformacija. Mėlyna spalva, kai jodas pridedamas prie krakmolo tirpalo, atsiranda dėl tokio spirito. Amilopektinas turi šakotą struktūrą. Filialų suskirstymo vietose gliukozės liekanos yra sujungtos α-1,6-glikozidinėmis jungtimis. Linijinėse vietose yra maždaug 20-25 gliukozės likučių. Šiuo atveju susidaro medžio struktūra, kurioje yra tik viena anomerinė OH grupė. Krakmolas - aukšto molekulinio junginio, įskaitant šimtus tūkstančių gliukozės likučių. Jo molekulinė masė yra apie 10 5 -10 8 D.

Celiuliozė (celiuliozė) yra pagrindinis augalų struktūrinis polisacharidas. Tai yra labiausiai paplitęs organinis junginys žemėje. Celiuliozės dalis augalų ląstelių sienelėse yra 40-50%. Celiuliozės molekulinė masė yra apie 10 6 D, molekulės ilgis gali būti iki 6-8 mikronų.

Celiuliozė yra linijinis polisacharido homoglikanas, pastatytas iš gliukozės liekanų, jungiamų β-1,4-glikozidinėmis jungtimis. Žmogaus virškinimo sistema neturi fermentų, hidrolizuojančių β-ryšius polisachariduose. Todėl celiuliozė yra nepanaudotas angliavandenis, tačiau šis maisto komponentas yra būtinas normaliam virškinimui.

Glikogenas yra gyvūnų ir žmonių polisacharidas. Kaip ir krakmolas augaluose, glikogenas gyvūnų ląstelėse atlieka atsarginę funkciją, tačiau kadangi maiste yra tik nedidelis glikogeno kiekis, jis neturi maistinės vertės.

Fig. 7-9. Krakmolo struktūra.

Glikogenas yra struktūrinis krakmolo analogas, tačiau jis turi didesnį šakos laipsnį: maždaug 10 gliukozės liekanų yra viena α-1,6-glikozidinė jungtis.

Gliukozės keitimas ląstelėje prasideda nuo jo fosforilinimo, o gliukozės įėjimas į bet kurią ląstelę prasideda nuo fosforilinimo. Ši reakcija išsprendžia keletą problemų, kurių pagrindinės yra gliukozės „gaudymas“ intraceliuliniam naudojimui ir jo aktyvavimas. Fosforilinta gliukozės forma nepraeina per plazmos membraną, ji tampa ląstelės „nuosavybe“ ir yra naudojama beveik visuose gliukozės mainų keliuose. Vienintelė išimtis yra atkūrimo kelias (5.2 pav.). Fosforilinimo reakciją katalizuoja du fermentai: heksokinazė ir gliukinazė. Nors gliukokinazės yra viena iš keturių izofermentų gesokinazy (heksokinazės 4), tarp heksokinazės ir gliukokinazės yra svarbūs skirtumai: 1) heksokinazės galėtų fosforilinti ne tik gliukozės, bet ir kitų heksozėms (fruktozės, galaktozės, manozės), o gliukokinazės aktyvuoja tik gliukozės ; 2) heksokinazė yra visuose audiniuose, gliukokazėje - hepatocituose; 3) heksokinazė turi didelį afinitetą gliukozei (KM 3–104 kDa (iki 120 000 gliukozės liekanų molekulėje), sudaro ląsteles, kurių skersmuo yra iki 40 nm. Glikogeno molekulės linijinės dalys yra sudarytos iš gliukozės molekulių, susietų su α (1 → 4) glikozidinėmis jungtimis, o šakos taškai molekulėje susidaro a (1 → 6) glikozidinių ryšių. Glikogeno sintezė (glikogenezė) atsiranda beveik visose ląstelėse, tačiau dideliais kiekiais susidaro glikogenas ir kaupiasi kepenyse (iki 10% organo masės) ir raumenų audinyje (1,5-2,0%). Fig. 5.3. Glikogeno sintezės schema Ląstelėje susidaręs gliukozės-6-fosfatas (5.3 pav.) Patenka į glikogeno sintezės kelią, veikiant fosfoglukomutazei, kuri katalizuoja jo konversiją į gliukozės-1-fosfatą. Ši reakcija vyksta per gliukozės-1,6-difosfato susidarymą aktyviame fermento centre. Gliukozė-1-fosfatas sąveikauja su UTP, todėl susidaro kita aktyvi gliukozės forma - UDP-gliukozė. Reakciją katalizuoja UDP-gliukozės pirofosforilazės fermentas. Glikogeno sintezei - fermentui, skatinančiam glikogeno susidarymą, reikia gruntavimo (gruntas). Gruntavimo funkciją atlieka specialus glikozilinimo baltymas, glikogeninas. Glikogeninas, panaudojant UDP-gliukozę kaip substratą, sudaro oktosacharidą, prijungdamas pirmąją gliukozės molekulę į tiroziną (Tyr-194), naudojant fermentą tirozilglikoziltransferazę. Šis procesas vyksta kartu su glikogeno sinteze, kuri po to, kai susidaro oktosacharidas, toliau sukaupia grandinę ir sudaro a (1 → 4) -glikozidines jungtis. Filialų susidarymas suteikia šakotąjį fermentą, amil- (1,4 → 1,6) -transglukozidazę. Jis sudaro  (1 → 6) - glikozidinę jungtį, perkelia septynias gliukozės liekanas iš vienos iš ilgų glikogeno šoninių grandinių ir sudaro naują šaką (5.4 pav.). Naujos šakos susidarymas vyksta mažiausiai keturių gliukozės liekanų atstumu iš kaimyninės grandinės. 5.4 pav. Filialo fermento veikimas: a - šakos fermento veikimo vieta; b) septynių gliukozės liekanų grandinės pritvirtinimo taškas ir papildomos šakos vietos sukūrimas glikogeno struktūroje, o filialas padidina glikogeno molekulės hidrofilumą, o taip pat padidina nesuskaitomųjų galinių liekanų - glikogeno sintazės ir fosforilazės - veikimo vietas, kitaip tariant, šakojasi padidina glikogeno sintezės greitį ir suskirstymą. ^ Nb! Glikogenolizė - glikogeno skaidymo procesas Glikogenolizės pradinis mechanizmas yra pradinė hipoglikemija. Pasninkas per dieną sukelia beveik visišką glikogeno atsargų išsekimą kepenyse; labai greitai jis suvartojamas intensyvios fizinės jėgos ir įtemptose situacijose. Glikogeno skilimas atliekamas dviem būdais: 1) hidroliziškai dalyvaujant α-amilazei; 2) fosforolitinis su glikogeno fosforilaze. Pagrindinis būdas ląstelėse yra antrasis kelias. Dalyvaujant fosforo rūgščiai, glikogeno fosforilazė nuosekliai išskirsto linijines α (1 → 4) - glikozidines jungtis su gliukozės-1-fosfato išsiskyrimu (5.5 pav.)..5.5. Glikogeno mobilizacijos schema kepenyse ir raumenyse Glikogeno fosforilazės, gautos iš glikogeno, rezultatas - susidaro trumpas polisacharidas, turintis trumpas oligosacharidų grandines - „ribojantis dekstriną“, kuris tampa specifinio fermento - amilo- (1 → 6) -glukozidazės substratu (5.6 pav.). Pav. Fermento fermento veikimas: a - fermento fermento transferazės aktyvumas; b - amil-1,6-gliukozidazės aktyvumas; c - fosforilazės arba amilazės veikimo vietos - šis fermentas katalizuoja dvi reakcijas. Pirma, ji perkelia 3 gliukozės likučius į kitą glikogeno šaką (transferazės aktyvumą), o tada hidrolizuoja α (1 → 6) -glikozidinę jungtį ir atpalaiduoja gliukozės molekulę šakos taške (gliukozidazės aktyvumas). Po fermento veikimo vėl aktyvuojama glikogeno fosforilazė. Gliukozės-1-fosfatas, kuris buvo išskirstytas glikogeno fosforilazės pavidalu, paverčiamas gliukozės-6-fosfatu (fermentas yra fosfoglukomutazė). Raumenyse gliukozės-6-fosfatas nekonvertuoja į laisvą gliukozę ir yra naudojamas kaip pagrindinis energijos šaltinis. Kepenyse (taip pat ir inkstuose) yra gliukozės-6-fosfatazės fermentas, kurio metu susidaro laisva gliukozė. Kadangi pastaroji gali pereiti pro ląstelių plazmos membraną į tarpląstelinę erdvę, kepenys yra pagrindinis organas, palaikantis normalų gliukozės kiekį kraujyje. ^ Nb! Glikogeno metabolizmo reguliavimas yra organinė, o citozolyje yra glikogeno kartu su fermentais, kurie sintetina ir naikina jį, todėl yra didelė tikimybė, kad apykaitos apykaitos medžiagų, kuriose glikogeno skilimo produktai bus nedelsiant panaudoti sintezei ir reikalingi smulkūs šių procesų dalyvių santykių reguliavimas. Pagrindiniai reguliuojami fermentai yra glikogeno sintezė ir fosforilazė. Kiekvienas iš šių fermentų gali būti dviejose konformacinėse būsenose: aktyvi (R, atsipalaidavusi) ir neaktyvi (T, pabrėžė) ir reguliuotojai remia šias valstybes abipusiškai. Jei vienas iš fermentų yra R konformacijoje, kitas yra T ir atvirkščiai. Kiekvienas fermentas turi savo allosterinius reguliatorius, o kovalentinis struktūros modifikavimas atlieka svarbų vaidmenį jų reguliavime. Glikogenofosforilazė yra homodimeras, kurio molekulinė masė yra 97 kDa. Abu padaliniai dalyvauja aktyvaus centro formavime. Svarbų vaidmenį glikogeno fosforolizės katalizėje vaidina fosfopiridoksalas, kuris yra kovalentiškai susietas su aktyvaus centro lizinu. Glikogenas kepenyse ir raumenyse yra naudojamas įvairiais būdais, ir tai turi įtakos fosforilazės aktyvumo šiose įstaigose reguliavimo principams. Raumenų fosforilazė gali būti dviejų formų: fosforilinto (R-formos, fosforilazės a) ir defosforilinto (T-formos, fosforilazės b). Vienos formos perėjimą į kitą katalizuoja fermento kinazės fosforilazė, kuri fosforilina serino fosforilazę. Atsipalaidavusiuose raumenyse vyrauja fosforilazė b. Mūšio fosforilazės AMP ir ATP allosteriniai reguliatoriai. Jie prisijungia prie specialaus nukleotidų surišimo centro. Susiejimas su AMP konvertuoja fosforilazę b į aktyvią R-konformaciją ir nuo ATP iki T-konformacijos. Gliukozės-6-fosfatas taip pat stabilizuoja T-konformaciją. Kepenų fosforilazė nėra jautri AMP veiklai, tačiau fosforilazės aktyvumas slopinamas gliukozės, kuri yra svarbi reguliuojant cukraus kiekį kraujyje, kurio šaltinis yra kepenų glikogenas. Glikogeno sintezė taip pat gali būti dviejose konformacinėse būsenose: glikogeno sintezė b yra neaktyvi, ją slopina ATP, ADP allosterinis mechanizmas ir glikogeno sintezė a yra aktyvi, aktyvuota gliukozės-6-fosfato. Kovalentinis pagrindinių glikogeno metabolizmo fermentų modifikavimas yra išreikštas „fosforilinimo-defosforilinimo“ cikle. Šiuos procesus katalizuoja specialios baltymų kinazės, kurios yra hormoninių ląstelių veikimo kaskados mechanizmų dalis. Glikogeno fosforilazės fosforilinimas vyksta dalyvaujant fosforilazės kinazei. Tai kompleksinis fermentas, kurio molekulinė masė yra 1200 kDa, susidedanti iš keturių tipų subvienetų:

Glikogenas ir jo funkcijos žmogaus organizme

Cholecistochankitito ir cholecistito gydymas vaistais, žolelėmis ir liaudies gynimo priemonėmis, kaip gydyti?