Węglowodany - opracowanie, Medycyna, Biochemia ŚUM Katowice, Kolokwium węglowodany cykl Krebsa
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Opracowane przez Michała Kosowskiego na podstawie wykładów Francais udostępnionych przez Grzegorza Szkwarka – dziękujemy! 11/12 I termin Biała kartka: 1. Glut 2 - występowanie, mechanizm działania, funkcja Glut 2 jest transporterem glukozy występującym w wątrobie, komórkach beta trzustki, jelicie cienkim i nerkach, odpowiada za transport glukozy obustronny niezależny od insuliny, ma wysoką stałą Michaelisa i jedynym jego regulatorem jest stężenie glukozy, odpowiada za wydzielanie insuliny z komórek beta trzustki, które reagują na wysokie stężenie glukozy we krwi, która przez transporter GLUT 2 wnika do wnętrza komórek powodując uwolnienie insuliny w reakcji na hiperglikemię. 2. Ładunek glikemiczny - definicja, sposoby wyznaczania, znaczenie Jest to sposób oceny zawartości węglowodanów. Jest to iloczyn zawartości węglowodanów w porcji w gramach oraz indeksu glikemicznego wyrażony w procentach. Jest to o wiele lepsza dla diabetyków wartość pozwalająca im dobrać odpowiednią dietę. Trzeba bowiem pamiętać, że produkty o niskim IG, ale spożywane w dużych ilościach dają taki sam efekt jeśli chodzi o wyrzut insuliny jak produkty o wysokim IG ale spożywane w ilościach małych. 3. Inkretyny - katabolizm, funkcja Funkcją inkretyn, do których zaliczamy dwa ważne biologicznie związki czyli GLP-1 i GIP (powstają z genu dla proglukagonu w wyniku alternatywnego splicingu), jest pobudzenie komórek B trzustki do wydzielania insuliny w wyniku pobudzenia komórek L układu APUD (wydzielających inkretyny) pod wpływem glukozy znajdującej się w jelicie po spożyciu pokarmu przy czym jest to wydzielanie zależne od glikemii, stąd samo działanie inkretyny na komórkę beta nie wystarczy aby insulinę wydzielić. Poza tym inkretyny spowalniają opróżnianie żołądka powodując spadek indeksu glikemicznego (węglowodany wchłaniają się wolniej + spożywamy mniej pokarmu), zwiększają one także insulinowrażliwość. Efekty długoterminowe to supresja wydzielania glukagonu, więc zabezpieczają nas przed hipoglikemią, oraz zwiększają ilość i poprawiają działanie komórek beta trzustki. Okres półtrwania głównej inkretyny czyli GLP-1 wynosi 1-2 min, czyli jest on bardzo krótki. 50% tego hormonu inaktywowana jest w obrębie samej komórki L, 80% za to już w wątrobie stąd na obwód dostają się niewielkie ilość tej inkretyny. Enzymem rozkładającym GLP-1 jest dipeptydylopeptydaza 4, należąca do rodziny dipeptydylopeptydaz które są enzymami błonowymi leukocytów i odpowiadają za reakcje immunologiczne. W terapii cukrzycy typu drugiego stosować możemy inhibitory tego enzymu, które blokują rozpad GLP-1, a rosnące jego stężenie będzie powodowało sprawniejsze wydzielanie insuliny przez trzustkę. Rozkład GLP-1 przez DPP-4 prowadzi do powstania nieaktywnej formy GLP-1, która wykazuje jednak pewne działanie biologiczne, odpowiada bowiem za remodeling miokardium. 4. Regulacja glikogenogenezy regulacja glikogenogenezy odbywa się poprzez zmiany stężenia cAMP w komórce. cAMP jest aktywatorem kinazy białkowej A, która fosforyluje kolejna kinazę doprowadzając do kaskady kinaz. W rezultacie dochodzi do fosforylacji enzymów odpowiedzialnym za szlaki przemian glikogenu. Fosforylaza glikogenowa powodująca glikogenolize jest aktywna w formie ufosforylowanej, syntaza glikogenowa w formie zdefosforylowanej stąd spadek stężenia cAMP, a co za tym idzie zahamowanie Opracowane przez Michała Kosowskiego na podstawie wykładów Francais udostępnionych przez Grzegorza Szkwarka – dziękujemy! kaskady fosforylacji powoduje zahamowanie glikogenolizy z jednoczesnym uaktywnieniem glikogenogenezy zależnej od aktywności syntazy glikogenowej. 5. Insulina - mechanizm działania, funkcja Insulina powoduje magazynowanie substancji zapasowych, wpływa na metabolizm lipidów węglowodanów i białek, hamuje sekrecje glukagonu, jest jedynym enzymem hipoglikemizującym, reguluje także wzrost, zwiększa wychwyt glukozy głównie w mięśniach szkieletowych, hamuje glikogenolize i glukoneogenezę w wątrobie, zwiększa wychwyt glukozy i nasila syntezę glikogenu, aktywuje glukokinazę oraz hamuje wątrobową fosforylazę która jest enzymem powodującym odwrócenie wszystkich efektów wątrobowych, nasila syntezę wolnych kwasów tłuszczowych, które w wątrobie metabolizowane są do trójglicerydów i następnie do VLDL, obniża zużytkowanie tłuszczy i powoduje ich odkładnie, hamuje też lipazę wrażliwą na hormony hamuje to lipolizę w tkance tłuszczowej i uwalnianie FA, nasila transport aminokwasów do wnętrza komórki, translacje, syntezę białek, ekspresję wybranych genów (głownie odpowiedzialnych za anabolizm), hamuje katabolizm białek. Insulina działa wiążąc się z receptorem błonowym złożonym z dwóch podjednostek alfa i dwóch beta. Wewnątrzkomórkowa część podjednostki beta wykazuje aktywność kinazy tyrozynowej. Dochodzi do autofosforylacji grup tyrozynowych. Proces ten rozpoczyna fosforylację białek substratu receptora (IRS), defosforylacje innych zwłaszcza reszt serynowych i treoninowych. W wyniku kaskady kinaz następuje fuzja pęcherzyków endocytarnych zawierających GLUT-4 z błoną komórkową Anaboliczny wpływ na białka odbywa się przez kinazę 3-fosfoinozytolu. 6. Siarczan heparanu - występowanie, budowa, funkcje Występuje on w hepatocytach fibroblastach, neuronach, komórkach nowotworowych, ścianach tętnic, błonie podstawnej kłębuszków nerkowych i jest proteoglikanem zarówno związanym z powietrznią komórek jak i występującym pozakomórkowo. Zawiera zarówno N-acetyloglukozaminę jak i kwas uronowy (lub iduronowy), które zestryfikowane są licznymi resztami siarczanowymi. Bierze udział w adhezji i migracji komórek, wchodzi w interakcji z fibronektyną, laminina i kolagenami I, III, V, oraz bierze udział w transporcie do i z komórki w filtracji kłębuszkowej . 7. Metabolizm i wchłanianie galaktozy Galaktoza wchłaniana jest w jelicie cienkim do krwi na drodze transportu aktywnego. Powstaje ona w jelicie z laktozy pod wpływem działania laktazy (enzym hydrolizujący), która jest enzymem rąbka szczoteczkowego enterocyta. Pod wpływem galaktokinazy której koenzymem jest ATP galaktoza w komórce przekształcona zostaje do galaktozo-1-fosforanu. Pod wpływem reakcji galaktozo-1- fosforanu z UDP-glukozą, katalizowanej przez urydylilotransferaze 1-fosfogalaktozową, dochodzi do przeniesienia UGP z glukozy na galaktozę w wyniku czego powstaje glukozo-1-fosforan i UDP- galaktoza. Pod wpływem 4-epimerazy urydynodifosfogalaktozowej dochodzi do przekształcenia UDP- galaktozy w UDP-glukozę, która może być użyta w reakcji katalizowanej przez syntezę glikogenową do syntez glikogenu. 8. Cykl pentozowy w erytrocycie, produkty i znaczenie Cykl pentozowy jest niezbędny w erytrocycie do produkcji siły redukującej jaką jest NADPH, który używany jest następnie do redukcji glutationu z formy GSSG do GSH, co po pierwsze umożliwia Opracowane przez Michała Kosowskiego na podstawie wykładów Francais udostępnionych przez Grzegorza Szkwarka – dziękujemy! działanie peroksydazy glutationowej broniąc erytrocyt przed działaniem wolnych rodników np.H2O2, a po drugie zabezpiecza hemoglobinę przed jej utlenieniem do formy methemoglobiny, która ma mniejsze powinowactwo do tlenu niż hemoglobina i nie może sprawnie przeprowadzać jego transportu. Substratem cyklu pentozowego jest glukozo-6-fosforan, który pod wpływem dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej, której koenzymem jest NADP+, przekształcany do NADPH, przekształca się do 6-fosfoglukonolaktonu, który następnie wpływem działania 6- fosfoglukonolaktonazy, która jest enzymem hydrolitycznym, przekształca się do 6-fosfoglukonianu, ten pod wpływem działania dehydrogenazy 6-fosfoglukonianowej, której koenzymem jest znów NADP+ przekształcany do NADPH, przekształcany jest w rybulozo-5-fosforan, który może być użyty do produkcji kwasów nukleinowych niebieska 1. GLUT-4 - występowanie, mechanizm działania??????, funkcja Występuje w komórkach mięśniowych szkieletowych, serca i adipocytach, transportuje glukozę do wnętrza komórki na zasadzie dyfuzji ułatwionej, jednak jest to transport insulino zależny, gdyż w przypadku braku insuliny, geny dla tego transportera nie są transkrybowane i nie dochodzi do syntezy tego transportera. 2. Indeks glikemiczny - definicja, sposoby wyznaczania, znaczenie Jest to procentowy wzrost stężenia glukozy po spożyciu produktu zawierającego 50 g węglowodanów, do wzrostu stężenia cukru we krwi po spożyciu 50 g glukozy. Umożliwia porównanie wpływu rożnych pokarmów na glikemię, ma to znaczenie w ustalaniu diety dla chorych na m. in. cukrzycę. W grupie badanej podaje się dawkę testową pokarmu o zawartości węglowodanów równej 50 g, a w kolejnej odsłonie podaje im się 50 g czystej glukozy i mierzymy ich glikemie w kolejnych punktach czasowych. 3. Wchłanianie i metabolizm fruktozy. Fruktoza wchłaniana jest w jelicie cienkim do krwi na drodze dyfuzji ułatwionej. Pochodzi z hydrolizy sacharozy, katalizowanej przez sacharaze. W tkankach gdzie stężenie glukozy jest wysokie (wątroba, nerki, jelito) na fruktoze działa fruktokinaza, wprowadzając fruktoza w jej główny szlak przemian metabolicznych fosforylując ją do fruktozo-1-fosforan, który następnie pod wpływem działania aldolazy B rozkładany jest do aldehydu glicerynowego i fosfodihydroksoacetonu, pierwszy z nich ulega działaniu tiokinazy, która fosforyluje go do aldehydu 3-fosfoglicerynowego, za to na fosfodihyroksoaceton działa izomeraza fosfotriozowa, przekształcając go także do aldehydu 3- fosfoglicerynowego, który jest jednym z produktów pośrednich glikolizy i dalej przekształcany jest on na drodze glikolizy do pirogronianu, ten szlak metabolizmu omija miejsce regulacyjne glikolizy uniezależniając metabolizm fruktozy od insuliny. Drugi szlak którego pierwszym enzymem jest heksokinaza uaktywnia się w tkankach gdzie stężenie glukozy jest niskie np. mięśnie, pod wpływem heksokinazy fruktoza fosforylowana jest do fruktozo-6-fosforanu, który dalej podlega przemianą glikolizy, nie omijając jednak punktu regulacyjnego. 4. Insulina - mechanizm działania, funkcja Opracowane przez Michała Kosowskiego na podstawie wykładów Francais udostępnionych przez Grzegorza Szkwarka – dziękujemy! Insulina powoduje magazynowanie substancji zapasowych, wpływa na metabolizm lipidów węglowodanów i białek, hamuje sekrecje glukagonu, jest jedynym enzymem hipoglikemizującym, reguluje także wzrost, zwiększa wychwyt glukozy głównie w mięśniach szkieletowych, hamuje glikogenolize i glukoneogenezę w wątrobie, zwiększa wychwyt glukozy i nasila syntezę glikogenu, aktywuje glukokinazę oraz hamuje wątrobową fosforylazę która jest enzymem powodującym odwrócenie wszystkich efektów wątrobowych, nasila syntezę wolnych kwasów tłuszczowych, które w wątrobie metabolizowane są do trójglicerydów i następnie do VLDL, obniża zużytkowanie tłuszczy i powoduje ich odkładnie, hamuje też lipazę wrażliwą na hormony hamuje to lipolizę w tkance tłuszczowej i uwalnianie FA, nasila transport aminokwasów do wnętrza komórki, translacje, syntezę białek, ekspresję wybranych genów (głownie odpowiedzialnych za anabolizm), hamuje katabolizm białek. Insulina działa wiążąc się z receptorem błonowym złożonym z dwóch podjednostek alfa i dwóch beta. Wewnątrzkomórkowa część podjednostki beta wykazuje aktywność kinazy tyrozynowej. Dochodzi do autofosforylacji grup tyrozynowych. Proces ten rozpoczyna fosforylację białek substratu receptora (IRS), defosforylację innych zwłaszcza reszt serynowych i treoninowych. W wyniku kaskady kinaz następuje fuzja pęcherzyków endocytarnych zawierających GLUT-4 z błoną komórkową Anaboliczny wpływ na białka odbywa się przez kinazę 3-fosfoinozytolu. 5. Inkretyny - mechanizm działania, funkcja Funkcją inkretyn, do których zaliczamy dwa ważne biologicznie związki czyli GLP-1 i GIP (powstają z genu dla proglukagonu w wyniku alternatywnego splicingu), jest pobudzenie komórek B trzustki do wydzielania insuliny w wyniku pobudzenia komórek L układu APUD (wydzielających inkretyny) pod wpływem glukozy znajdującej się w jelicie po spożyciu pokarmu przy czym jest to wydzielanie zależne od glikemii, stąd samo działanie inkretyny na komórkę beta nie wystarczy aby insulinę wydzielić. Poza tym inkretyny spowalniają opróżnianie żołądka powodując spadek indeksu glikemicznego (węglowodany wchłaniają się wolniej + spożywamy mniej pokarmu), zwiększają one także insulinowrażliwość. Efekty długoterminowe to supresja wydzielania glukagonu, więc zabezpieczają nas przed hipoglikemią, oraz zwiększają ilość i poprawiają działanie komórek beta trzustki. GLP-1 i GIP działa na komórki beta trzustki przez receptor błonowy, którego aktywacja powoduje wzrost wewnątrzkomórkowego stężenia cAMP, które powoduje aktywacje kinazy białkowej A i co za tym idzie przyspieszenie uwalniania insuliny z komórki. 6. Regulacja glikogenolizy. regulacja glikogenolizy odbywa się poprzez zmiany stęzenia cAMP w komórce. cAMP jest aktywatorem kinazy białkowej A, która fosforyluje kolejna kinazę doprowadzając do kaskady kinaz. W rezultacie dochodzi do fosforylacji enzymów odpowiedzialnym za szlaki przemian glikogenu. Fosforylaza glikogenowa powodująca glikogenolize jest aktywna w formie ufosforylowanej, syntaza glikogenowa w formie zdefosforylowanej stąd wzrost stężenia cAMP, a co za tym idzie aktywacja kaskady fosforylacji powoduje uaktywnienie glikogenolizy z jednoczesnym zahamowaniem glikogenogenezy zależnej od aktywności syntazy glikogenowej. W wątrobie występuje także regulacja niezależna od cAMP. Aktywująca na glikogenolize działają tu adrenalina i noradrenalina, poprzez receptory alfa1, co powoduje transport jonów wapnia z mitochondrium do cytosolu i aktywacje kinazy CaM, która aktywuje następnie kinazę fosforylazy, prowadząc do fosforylując fosforylaze glikogenową uaktywnia ją i aktywuje glikogenolizie. Opracowane przez Michała Kosowskiego na podstawie wykładów Francais udostępnionych przez Grzegorza Szkwarka – dziękujemy! 7. Odmienność glikolizy w erytrocycie. W erytrocycie zachodzi proces glikolizy beztlenowej, gdyż nie posiada ona mitochondriów. Podczas tego procesu niezbędnym substratem do działanie jednego z enzymów tego szlaku, którym jest dehydrogenaza aldehydu 3-fosfoglicerynowego jest NAD+, który przekształca się w NADH. Musi on następnie zostać odtworzony, co ma miejsce w czasie przekształcenia pirogronianiu w mleczan pod wpływem LDH, której koenzymem jest NADH, przekształcany powrotnie do NAD+. Związek ten w erytrocycie odtwarzany jest także w czasie redukcji methemoglobiny do hemoglobiny pod wpływem reduktazy methemoglobiny. Druga odmiennością jest cykl Rappaporta-Luberinga. W wyniku niego glikoliza przebiega z zerowym zyskiem energetycznym. W cyklu tym 1,3-difosfoglicerynian, przekształcamy jest przez mutazę difosfoglicerynianową do 2,3-difosfoglicerynianu, zamiast normalnie pod wpływem działania kinazy difosfoglicerynianowej w 3-fosfoglicerynian. 2,3-DPG jest to związek który powoduje spadek powinowactwa hemoglobiny do tlenu, stąd cykl ten uaktywnia się w stanach hipoksji. 8. Glikozydy nasercowe - występowanie, budowa, mechanizm działania, funkcja. Zbudowane są z monosacharydu połączonego przez wiązanie O-glikozydowe, z aglikonem, którym jest pochodna steranu. Wiązanie występuje przy anomerycznym atomie węgla monosacharydu. Są to lekarstwa pochodzenia roślinnego występujące w naparstnicy purpurowej, wełniastej, skrętniku i konwalii majowej. Działają bezpośrednio hamując pompę sodowo-potasową, powodując wtórnie spadek stężenia jonów potasu i wzrost stężenia jonów sodu w komórce a co za tym idzie hamowana jest wymiana sodowo-wapniowa co powoduje jego wzrost stężenia wewnątrzkomórkowego, w jelicie hamują wtórnie transport glukozy, który zależny jest od jonów sodu. Używane są w leczeniu zaburzeń pracy serca wykazują bowiem działanie inotropowe dodatnie i chronotropowe ujemne, wzrost siły skurcz przy spadku jego częstotliwości powoduje wzrost wydajności pracy mięśnia sercowego, likwiduje to zastoje żylne, powoduje obkurczanie się obrzęków i przyspiesza wydalanie moczu. II Termin 1. Szlak kwasu uronowego - przebieg, znaczenie Fosfoglukomutaza katalizuje przekształcenie glukozo-6-fosforanu do glukozo-1-fosforanu, następnie pirofosforylaza UDP-glukozy łączy UTP z glukozo-1-fosforanem dając UDP-glukozę, dehydrogenaza UDP-glukozy której koenzymem jest NAD+ powoduje utlenienie UDP-glukozy do UDP-glukuronianiu. Ta aktywna forma glukuronianu może wchodzić w reakcje z hormonami sterydowymi, lekami i bilirubiną zmieniając ich rozpuszczalność co powoduje ich wydalenie z moczem lub żółcią. Następnie glukuronian jest redukowany do L-gulonianu w reakcji zależnej od NADPH, L-gulonian w reakcji zależnej od NAD+ utleniany jest do 3-keto-L-gulonianu który dekarboksylowany jest do L-ksylulozy która redukowana jest (NADPH)do ksylitolu, ksylitol utleniany jest (NAD+) do D-ksylulozy która przekształcana jest do ksylulozo-5-fosforanu, który metabolizowany jest w szlaku pentozofosforanowym. Dodatkowo u zwierząt syntezujących wit. c występuje enzym oksydaza L- gulonolaktonowa, która z gulonianu syntezuje L-askorbinian, enzym ten nie występuje jednak u człowieka. [ Pobierz całość w formacie PDF ] |