B. Fructose- en galactosemetabolisme

Home / - Verdere secties / B. Fructose- en galactosemetabolisme

Het metabolisme van fructose wordt uitgevoerd door het om te zetten in glucose (in het diagram aan de linkerkant). Aanvankelijk fructose gefosforyleerd door het enzym ketogeksokinazy (fructokinase) [1] onder vorming van fructose-1-fosfaat, dat verder aldolase wordt gesplitst glyceraldehyde (glitseralya) en dihydroxyaceton-3-fosfaat [2]. Dit laatste is al een tussenproduct van glycolyse (in het centrum van het schema) en glycerol wordt gefosforyleerd in aanwezigheid van triokinase, waardoor glyceral-3-fosfaat wordt gevormd [3].

Vervolgens wordt glyceraldehyde gedeeltelijk gereduceerd tot glycerol [4] of geoxideerd tot glyceraat. Na fosforylering worden beide verbindingen opnieuw opgenomen in glycolyse (niet getoond in het diagram). Wanneer glyceraldehyde wordt verminderd [4], wordt NADH (NADH) verbruikt. Omdat de conversiefactor een lage verhouding is van HAD + / NADH (NAD + / NADH) -concentraties tijdens de conversie, wordt dit proces versneld in de aanwezigheid van fructose (zie Ethanolmetabolisme).

Bovendien wordt de lever gerealiseerd polyol pathway omzetting van fructose tot glucose (schema niet gereduceerd) door het herstel van fructose C-2 wordt omgezet sorbitol en de daaropvolgende dehydrogenering van C1 - in glucose.

Het galactosemetabolisme begint ook met fosforylatie om galactose-1-fosfaat te vormen [5] (in het diagram rechts). Dit wordt gevolgd door epimerisatie van C-4 met de vorming van een derivaat van glucose. De biosynthese van UDP-glucose (UDP-glucose), glucosemetabolisme tussenproduct wordt op een omweg uitgevoerd - met UDP-galactose (UDP-galactose) en daaropvolgende epimerisatie van [6, 7]. Op dezelfde manier gaat de biosynthese van galactose zelf, omdat alle reacties behalve [5] omkeerbaar zijn.

Fructose en galactose moeten in glucose veranderen.

Aangezien alle in de darmen geabsorbeerd uit voedsel monosachariden (fructose, galactose, mannose, etc.) voordat het lichaam is er een probleem zijn beurt afgeleid hexosen glucose voor de verdere toepassing bij metabolische reacties - suikers worden omgezet. Wanneer het defect van de overeenkomstige enzymen optreedt, de accumulatie van monosacchariden in de bloedgalactosemie en fructosemie.

De transformatie van monosacchariden

Het doel van dit proces is het creëren van slechts één substraat voor metabole reacties, namelijk α-D-glucose, dat bronnen bespaart en niet veel enzymen vormt voor elk type monosaccharide. De vorming van vrije glucose vindt plaats in het darmepitheel en, hoofdzakelijk, in hepatocyten.

Galactose transformatie

Galactose fosforyleert eerst op het 1e koolstofatoom. Een onderscheidend kenmerk is de omzetting in glucose niet direct, maar door de synthese van UDP-galactose uit galactose-1-fosfaat. De bron van MFI's is de udf-glucose die in de cel aanwezig is. Gevormde UDP-galactose wordt vervolgens geïsomeriseerd tot UDP-glucose en dan is het lot anders.

  • deel te nemen aan de overdracht van UMP naar galactose-1-fosfaat,
  • verander in vrije glucose en ga uit in het bloed,
  • ga naar de synthese van glycogeen.
De omzetting van galactose in glucose
(de reversibiliteit van beide uridyltransferasereacties is niet aangegeven)

De biochemische complicatie van de schijnbaar eenvoudige epimerisatiereactie wordt blijkbaar veroorzaakt door de synthese van UDP-galactose uit glucose in de borstklier om lactose te produceren tijdens de vorming van melk. Galactose wordt ook gebruikt bij de synthese van de overeenkomstige hexosaminen in heteropolysacchariden.

Galactose transformatie stoornissen

Aandoeningen van het galactosemetabolisme kunnen worden veroorzaakt door een genetisch defect in een van de enzymen:

  • galactokinase, de frequentie van het defect 1: 500000,
  • galactose-1-fosfaat-uridyltransferase, defectfrequentie 1: 40.000,
  • epimerase, de frequentie van het defect is minder dan 1: 1.000.000.

De ziekte die optreedt tijdens deze schendingen, genaamd galactosemie.

Diagnose. Kinderen weigeren te eten. De concentratie van galactose in het bloed stijgt tot 11,1-16,6 mmol / l (de norm is 0,3-0,5 mmol / l), galactose-1-fosfaat verschijnt in het bloed. Laboratoriumcriteria omvatten ook bilirubinemie, galactosurie, proteïnurie, hyperaminoacidurie, accumulatie van geglycosyleerd hemoglobine.

Pathogenese. Overtollige galactose wordt omgezet in alcohol galactitol (dulcitol), zich ophoopt in de lens en osmotisch water hier aantrekt. De zoutsamenstelling verandert, de eiwitconformatie van de lens wordt verstoord, wat op jonge leeftijd tot cataract leidt. Staar is mogelijk, zelfs bij foetussen van moeders met galactosemie die tijdens de zwangerschap melk consumeerden.

Wanneer defect galactose-1-fosfaat transferase ATP uridil de fosforylering van galactose en energietekort voortdurend verbruikt remt de activiteit van vele enzymen "toxisch" werken op neuronen, hepatocyten, nephrocytes. Als gevolg hiervan zijn psychomotorische retardatie, mentale retardatie, hepatocytenecrose en levercirrose mogelijk. In de nieren en darmen remt een overmaat aan galactose en zijn metabolieten de absorptie van aminozuren.

Basisprincipes van de behandeling. Uitsluiting van het dieet van melk en andere bronnen van galactose helpt de ontwikkeling van pathologische symptomen te voorkomen. Het behoud van het intellect kan echter pas vroeg worden bereikt, uiterlijk in de eerste 2 maanden van het leven, de diagnose en de behandeling zijn in de tijd begonnen.

Fructose conversie

Over het algemeen wordt de overdracht van fructose naar glucose in twee richtingen uitgevoerd. Eerst wordt fructose geactiveerd door fosforylatie van ofwel het 6e koolstofatoom met deelname van hexokinase, ofwel het eerste atoom met deelname van fructokinase.

Beide enzymen zijn aanwezig in de lever, maar hexokinase heeft een veel lagere affiniteit voor fructose en wordt er slecht in uitgedrukt. Het door hem gevormde fructose-6-fosfaat wordt verder geïsomeriseerd en glucose-6-fosfatase splitst het reeds onnodige fosfaat om glucose te produceren.

Als fructokinase werkt, wordt fructose-1-fosfaat gevormd, onder de werking van het overeenkomstige aldolase, wordt het omgezet in glyceraldehyde en dioxyacetonefosfaat. Gefosforyleerd glyceraldehyde glitseraldegidfosfata en met hen dioksiatsetonfosfatom verdere reacties of gebruikt glycolyse of gluconeogenese in reacties omgezet in fructose-6-fosfaat en vervolgens in glucose.

Een kenmerk van de spieren is de afwezigheid van fructokinase, daarom wordt fructose daarin onmiddellijk omgezet in fructose-6-fosfaat en komt in de reactie van glycolyse of glycogeensynthese.

Manieren van fructose metabolisme en zijn omzetting in glucose

Aandoeningen van fructose metabolisme

Essentiële fructosurie

Het genetische defect van fructokinase leidt tot goedaardige essentiële fructosurie, die verloopt zonder negatieve symptomen.

Erfelijke fructosurie

De ziekte wordt gevormd als gevolg van erfelijke autosomale recessieve defecten van andere enzymen van het metabolisme van fructose. Frequentie 1: 20.000.

Defect fructose-1-fosfataldolase, dat normaal aanwezig is in de lever, darmen en corticale substantie van de nieren, verschijnt na de introductie in het zuigelingendieet van sappen en fruit met fructose. Pathogenese is geassocieerd met een afname in glycogeen mobilisatie als gevolg van de remming van fructose-1-fosfaatglycogeen fosforylase en een verzwakking van de gluconeogenese, sinds een defect enzym kan deelnemen aan reacties vergelijkbaar met fructose-1,6-difosfaat aldolase. De ziekte manifesteert zich in een afname van de concentratie van fosfaten in het bloed, hyperfructosemie, ernstige post-nutritionele hypoglycemie. Er is lethargie, verminderd bewustzijn, renale tubulaire acidose. De diagnose wordt gesteld op basis van "onbegrijpelijke" leverziekte, hypofosfatemie, hyperurikemie, hypoglykemie en fructosurie. Ter bevestiging wordt een fructose-tolerantietest uitgevoerd. De behandeling omvat een dieet dat snoep, fruit en groenten beperkt.

Defect fructose-1,6-difosfatase lijkt op het vorige, maar niet zo moeilijk.

Fructose en galactose metabolisme.

Fructose metabolisme is een integraal onderdeel van het glucosemetabolisme (Fig. 9.11). De transformaties van deze verbindingen kunnen op verschillende manieren verlopen, hetgeen culmineert in de vorming van fosfotriosis en in sommige gevallen fructosedifosfaat.

Fig. 9.11. Metabolisme van glucose, fructose en galactose in de lever

Fructose metabolisme (Fig. 9.12) komt voornamelijk voor in de lever. Eerst wordt, in aanwezigheid van het fructokinase-enzym, fructose gefosforyleerd tot positie 1:

Vervolgens wordt fructose-1-fosfaat blootgesteld aan aldolase:

De lever-aldolase werkt, in tegenstelling tot de fructose-1,6-difosfaat-specifieke aldolase-spier, goed met fructose-1-fosfaat en fructose-1,6-difosfaat. Het niveau van activiteit van lever aldolase is echter 10 keer lager dan in spieren.

Fig. 9.12. Fructose metabolisme

De volgende stadia van fructosemetabolisme zijn de stadia van glycolyse (zie fig. 9.2).

De groep van co-enzymen afgeleid van uracil neemt deel aan het metabolisme van galactose. Galactose is van groot belang in termen van de processen die plaatsvinden in het lichaam van baby's, omdat de belangrijkste suiker van melk lactose is.

De metabole route van galactose omvat een reeks reacties (Fig. 9.13).

Fig. 9.13. Galactose metabolisme

De reactie wordt gekatalyseerd door leverenzym galactokinase. Dit enzym is veel bij zuigelingen. Het gehalte stijgt in het geval van een dieet dat rijk is aan lactose.

Galactose-1-fosfaat reageert met UDPG en UDF-Gal wordt gevormd (op het co-enzym wordt glucose vervangen door galactose):

Glucose 1-fosfaat kan verder worden gebruikt bij glycolyse of voor de synthese van glycogeen.

UDP-Gal onder de actie van UDP-glucose-episamerase kan veranderen in UDPG. Tegelijkertijd vindt isomerisatie van galactose in glucose direct op het co-enzym plaats:

UDPG is een voorloper van glycogeen, cerebrosiden, glucuronzuren.

Het enzym UDP-galactose-pyrofosforylase, dat direct UDP-Gal vormt in de reactie met deelname van UTP, wordt aangetroffen in de lever van volwassenen:

Fructose metabolisme;

METABOLISCH FRUIT EN GALACTOSE

Regulatie van glycolyse

Plasticwaarde van glucosekatabolisme

ATP-afgifte tijdens anaerobe glycolyse

Anaërobe glycolyse is minder effectief dan aerobe. Het katabolisme van 1 glucose gaat gepaard met de besteding van 2 ATP-moleculen voor substraatfosforylatie, de vorming van 4 ATP-moleculen in substraatfosforyleringsreacties en de synthese van 2 lactaatmoleculen. Het uiteindelijke energie-effect van anaërobe glycolyse is dus 2 ATP-moleculen.

Bij katabolisme kan glucose plastic functies uitvoeren. Glycolysemetabolieten worden gebruikt om nieuwe verbindingen te synthetiseren. Dus fructose-6f en 3-PHA zijn betrokken bij de vorming van ribose-5-f (nucleotide-component); 3-fosfoglyceraat kan worden omvat in de synthese van aminozuren, zoals de reeks, glycine, cysteïne. In de lever en het vetweefsel wordt Acetyl-CoA gebruikt in de biosynthese van vetzuren, cholesterol en DAP voor de synthese van glycerol-3f.

Het effect van Pasteur - verlaagt de glucosespiegel en de ophoping van lactaat in aanwezigheid van zuurstof.

Het effect van Pasteur wordt verklaard door de aanwezigheid van concurrentie tussen de aërobe enzymen (malate DG, glycerol-6f DG, PVK DG) en de anaërobe (LDH) oxidatieroute voor een gemeenschappelijke metaboliet van PVC en co-enzym NADH2. Zonder zuurstof verbruiken mitochondriën PAC en NADH niet.2, als gevolg hiervan neemt hun concentratie in het cytoplasma toe en gaan ze naar de vorming van lactaat. In aanwezigheid van zuurstof pompen mitochondriën PVC en NADH uit2 van het cytoplasma, waardoor de lactaatvormingsreactie wordt onderbroken. Aangezien anaërobe glycolyse weinig ATP produceert, is een overmaat aan AMP (ADP + ADP = AMP + ATP) mogelijk, die door fosfofructokinase 1 glycolyse stimuleert. Wanneer aëroob katabolisme van glucose-ATP veel wordt gevormd, remt een mogelijke overmaat aan ATP door fosfofructokinase 1 en pyruvaatkinase daarentegen de glycolyse. De accumulatie van glucose 6f remt hexokinase, wat de glucoseopname door cellen vermindert.

Fructose en galactose samen met glucose worden gebruikt voor energie of de synthese van stoffen: glycogeen, TG, GAG, lactose, enz.

Een aanzienlijke hoeveelheid fructose, gevormd door de afbraak van sucrose, wordt al in de cellen van de darm omgezet in glucose. Een deel van de fructose komt de lever binnen.

Het metabolisme van fructose in de cel begint met de fosforyleringsreactie:

1. Fructokinase (ATP: fructose-1-fosfotransferase) fosforyleert alleen fructose, heeft er een hoge affiniteit voor. Bevat in de lever, de nieren en de darmen. Insuline heeft geen invloed op de activiteit.

2. Aldolase B (fructose: HA-lyase) is aanwezig in de lever, het breekt fructose-1f (fructose-1.6f) af naar glycerolaldehyde (HA) en dioxyacetonfosfaat (DAP).

3. Triozokinase (ATP: HA-3-fosfotransferase). Veel in de lever.

DAP en HA afgeleid van fructose worden voornamelijk in de lever opgenomen in gluconeogenese. Een deel van DAP kan worden gereduceerd tot glycerol-3-f en deelnemen aan de synthese van TH.

Fructose metabolisme

Een dieet bestaande uit een grote hoeveelheid sucrose (een disacharide van glucose en fructose) kan worden gebruikt, zodat fructose de belangrijkste energiebron is. De manier waarop fructose wordt gebruikt, is anders in de lever en de spieren. Spieren die alleen hexokinase bevatten (geen glucokinase) kunnen fructose fosforyleren tot fructose-6-fosfaat, een tussenproduct van glycolyse.
In de lever wordt fructose gefosforyleerd op de C-1-positie met behulp van fructokinase, waarbij fructose-1-fosfaat wordt gevormd. Er is aldolase B in de lever, die zowel Фр-1,6-фф als фр-1-ф als substraat kan gebruiken. Als het substraat fr-1-f is, dan zijn de reactieproducten FDA en glyceraldehyde. FDA met de hulp van het enzym triozofosfatisomerazy verandert in 3-PHA, die in glycolyse gaat. Glyceraldehyde kan worden gefosforyleerd tot 3-PHA door glyceraldehyde kinase of omgezet in FDA met behulp van ADH, glycerol kinase en glycerol fosfaat DG.

Klinische aandoeningen van het metabolisme van fructose
Er zijn drie erfelijke afwijkingen in het fructosemetabolisme bekend.
Idiopathische fructosurie - geen fructokinase, dat normaal aanwezig is in de lever, pancreatische eilandjes en corticale substantie van de nieren. Fructose in de urine wordt gedetecteerd door de consumptie van fructose en sucrose. De ziekte kan zonder symptomen optreden.
Congenitale fructose-intolerantie treedt op met een tekort aan aldolase B, dat normaal aanwezig is in de lever, dunne darm en de cortex van de nieren. De ziekte wordt gekenmerkt door ernstige hypoglykemie en misselijkheid na consumptie van fructose. Langdurig gebruik van fructose bij kinderen leidt tot misselijkheid, hepatomegalie, bloedingen en de dood. Hypoglycemie is een gevolg van het feit dat fructose-1-fosfaat een remmer is van glycogenolyse (in de fosforylase-reactie) en gluconeogenese (sinds gebrek aan aldolase). Behandeling - een dieet ontdaan van fructose en sucrose.
Erfelijke fructose-1,6-difosfatasedeficiëntie leidt tot verminderde gluconeogenese en daaropvolgende hypoglycemie, lactaatacidose en hyperventilatie. Deze symptomen kunnen dodelijk zijn in de neonatale periode.


Galactose metabolisme
Galactose, dat hoofdzakelijk met melksuiker binnenkomt, lactose (disaccharide van glucose en galactose), komt pas na zijn omzetting in glucose-1-fosfaat in glycolyse. Dit gebeurt in verschillende fasen. In de eerste fase wordt galactose gefosforyleerd met behulp van galacto-kinase aan galactose-1-fosfaat. Epimerisatie van galactose-1-fosfaat tot gl-1-f vereist de overdracht van UDP uit uridinedifosfaat glucose (UDP-glucose). Deze reactie wordt gekatalyseerd door het enzym galactose-1-fosfaturide transferase. Tegelijkertijd worden UDP-galactose en ch-1-f gevormd. Udf-galactose wordt geepimeriseerd tot UDP-glucose door UDP-galactose-4 epimemeris. Glucose-1-fosfaat wordt vervolgens omgezet in gl-6-f met behulp van fosfoglucose-mutase.


Klinische stoornissen van galactosemetabolisme
Verstoring van het galactosemetabolisme gaat gepaard met galactosemie (verhoogde niveaus van galactose in het bloed) Galactosemie kan worden veroorzaakt door een erfelijk defect in een metabolisme van galactose.
Klassieke galactosemie wordt gekenmerkt door het ontbreken van twee enzymen: galactose-1-fosfaturideyltransferase en galactokinase. Galactosemie wordt gekenmerkt door braken en diarree na het drinken van melk, hepatomegalie, geelzucht, mentale retardatie. De laesies die worden waargenomen bij galactosemie zijn niet het gevolg van de afwezigheid van enige noodzakelijke verbinding voor het lichaam, maar van de accumulatie van toxische stoffen. Een van deze toxische stoffen is galactitol, dat tijdens het herstel van galactose wordt gevormd door middel van het enzym aldoreductase.


Glycerolmetabolisme
De belangrijkste bron van glycerol is vetweefsel. Het glycerolmolecuul is de basis voor triacylglycerolen. Glycerol gevormd uit TAG gaat naar de lever waar het wordt gefosforyleerd door glycerol kinase. Als een resultaat wordt glycerol-3-fosfaat gevormd, dat wordt geoxideerd tot PDA met behulp van het enzym glycerol-3-fosfaat-DG. De FDA gaat dan ofwel naar glycolyse of naar gluconeogenese, afhankelijk van of energie nodig is of niet.


Glucuronic Acid Metabolism
Glucuronate is een zeer polair molecuul, dat wordt gevonden in proteoglycanen, in combinatie met bilirubine en steroïde gomonami, het kan ook worden verbonden met sommige geneesmiddelen, waardoor hun oplosbaarheid toeneemt.

Glucuronate wordt gevormd uit glucose in de glucuroncyclus. De glucuronic pathway is een alternatieve manier om glucose te oxideren. Het gaat zonder de vorming van ATP, maar wordt gebruikt om de actieve vorm van glucoronaat, UDP-glucoronaat, te verkrijgen.

Datum toegevoegd: 2016-02-24; Weergaven: 364; SCHRIJF HET WERK OP

Fructose metabolisme

De inhoud

Fructose - fruitsuiker. Fructose in combinatie met glucose maakt deel uit van sucrose, d.w.z. gewone tafelsuiker. In de darm wordt sucrose gehydrolyseerd met sucrose, gesplitst in fructose en glucose. Vervolgens wordt fructose getransporteerd van de darm naar de lever, waar het de metabole route ingaat die wordt getoond in Fig. 22.1. Fructose komt de levercellen binnen met behulp van een transporter die tevergeefs een glucosetransporteur 5 (GLUT5) wordt genoemd. Het fructokinase fosforyleert fructose en fructose-1-fosfaat wordt gevormd. Fructose-1-fosfaat wordt gespleten tot dihydroxyacetonefosfaat en glyceraldehyde; Deze reactie wordt gekatalyseerd door aldolase B. Vervolgens wordt glyceraldehyde gefosforyleerd, omgezet in glyceraldehyde-3-fosfaat, en deze stof treedt samen met digtsidroxyacetonefosfaat in glycolyse. Gedurende de periode van digestie kunnen glycogeen en / of triacylglycerolen worden gesynthetiseerd uit fructose (opmerking: "aldolase" katalyseert ook de reversibele afbraak van fructose-1,6-bisfosfaat in dihydroxyacetonfosfaat en glyceraldehyde-3-fosfaat).

Het metabolisme van fructose in de spieren wordt getoond in Fig. 22.2 Fructose wordt gefosforyleerd door hexokinase om fructose-6-fosfaat te vormen. Fructose-6-fosfaat wordt dan gebruikt om glycogeen te synthetiseren, en als de glycogeenvoorraden vol zijn, dan in het energiemetabolisme (in glycolyse).

Fructokinasedeficiëntie (idiopathische fructosurie) Bewerken

Fructokinasedeficiëntie in de lever (Fig. 22.3) is een zeldzame ziekte waarbij fructose zich ophoopt in het bloed en de urine. De meest voorkomende ziekte in Joodse gezinnen. Fructosurie is niet gevaarlijk voor de gezondheid: patiënten hebben een normale levensverwachting. Soms wordt fructose bij het analyseren van urine verward met glucose en verkeerd gediagnosticeerd voor diabetes.

Erfelijke fructose-intolerantie of aldolase B-deficiëntie

Erfelijke fructose-intolerantie wordt op een autosomaal recessieve manier overgedragen. De oorzaak van deze ernstige ziekte is het ontbreken van een enzymleverd aldolase B (Fig. 22.3). De ziekte treedt meestal op wanneer de baby wordt overgebracht van moedermelk naar voedingsmiddelen die fructose bevatten. Reeds in de eerste 20 minuten na het begin van de voeding begint hij te braken en ontwikkelt zich hypoglykemie. Door de ophoping van melkzuur ontstaan ​​metabole acidose en compensatoire hyperventilatie. Zonder behandeling, komt het kind niet aan, is het lichaam uitgeput en ontwikkelt zich cirrose als gevolg van permanente leverschade.

De ziekte ontwikkelt zich vanwege het feit dat fructose-1-fosfaat zich ophoopt in de lever na het eten van fructosebevattende producten. Dit veroorzaakt vrijwel onmiddellijk remming van metabole routes: in het bijzonder glycogenolyse, gluconeogenese en gerelateerde routes.

De ophoping van fructose-1-fosfaat leidt tot de volgende consequenties.

  • Voorraden anorganisch fosfaat (Fn) zijn uitgeput, waardoor glycogeenfosforylase en ATP-synthese worden geremd.
  • Het blokkeren van deze processen verstoort de vorming van glucose in de lever en leidt tot hypoglykemie.
  • Cumulatief AMP ontleedt tot urinezuur. Hyperuricemie treedt op.

Als gevolg hiervan stopt het metabolisme in de lever bijna. In andere weefsels (bijvoorbeeld in erytrocyten) gaat het anaerobe metabolisme echter door en komt melkzuur de lever binnen. Omdat het gebruik op de gebruikelijke manier in de Corey-cyclus onmogelijk is, ontwikkelt zich melkzuuracidose.

Om de ziekte niet te laten vorderen, hoeft u voedingsmiddelen met fructose en stoffen die zich splitsen in fructose (bijvoorbeeld sucrose, sorbitol) gewoon uit te sluiten. Kinderen ontwikkelen een natuurlijke aversie tegen snoep, en in de toekomst vermijden ze fructosebevattend voedsel. Deze ziekte heeft een positieve kant: kinderen met erfelijke fructose-intolerantie weten niet wat cariës is.

Elke / METABOLISME FRUCTOSE EN GALACTOSES

METABOLISCH FRUIT EN GALACTOSE

Het metabolisme van fructose en galactose omvat manieren om ze te gebruiken voor de synthese van andere stoffen (heteropolysacchariden, lactose, enz.) En deelname aan de energievoorziening van het lichaam. In het laatste geval worden fructose en galactose in de lever omgezet in glucose of in de tussenproducten van het metabolisme. Zo kunnen fructose en galactose, samen met glucose, worden geoxideerd tot CO.2 en H2Over of gebruikt op de synthese van glycogeen en triacylglycerolen.

De oorzaak van een verminderd metabolisme van fructose en galactose kan een defect zijn in enzymen die de tussenliggende reacties van hun metabolisme katalyseren. Deze stoornissen zijn relatief zeldzaam, maar ze kunnen vrij ernstig zijn omdat geaccumuleerde intermediaire metabolieten van fructose en galactose toxisch zijn.

A. Fructose metabolisme

Een aanzienlijke hoeveelheid fructose, gevormd door de afbraak van sucrose, voordat het poortadersysteem wordt ingevoerd, wordt al in de darmcellen omgezet in glucose. Het andere deel van fructose wordt geabsorbeerd met behulp van een overdrachtseiwit, d.w.z. door licht diffusie.

Fructose metabolisme (Fig. 7-69) begint met een fosforyleringsreactie (reactie 1), gekatalyseerd door fructokinase om fructose-1-fosfaat te vormen. Het enzym wordt aangetroffen in de lever, maar ook in de nieren en darmen. Dit enzym heeft absolute specificiteit en daarom heeft insuline, anders dan glucokinase, geen invloed op de activiteit. De laatste omstandigheid verklaart waarom het niveau van fructose-uitscheiding in de urine bij patiënten met diabetes en gezond niet verschilt. Fructose-1-fosfaat kan niet worden omgezet in fructose-6-fosfaat vanwege het ontbreken van een overeenkomstig enzym. In plaats daarvan wordt fructose-1-fosfaat verder gesplitst door fructose-1-fosfataldolase (aldolase B) in glyceraldehyde en dihydroxyaceton-3-fosfaat (reactie 2). Het laatste is een tussenproduct van glycolyse en wordt gevormd tijdens de reactie gekatalyseerd door fructose-1,6-bisfosfaat aldolase (aldolase A). Glyceraldehyde kan worden opgenomen in glycolyse na zijn fosforylatie met de deelname van ATP (reactie 3). Twee triosefosfaatmoleculen breken zich af langs de glycolytische route, of condenseren om fructose-1,6-bisfosfaat te vormen en nemen vervolgens deel aan gluconeogenese (reacties 8, 7, 5, 9). Fructose in de lever wordt voornamelijk op de tweede manier opgenomen. Een deel van het dihydroxyaceton-3-fosfaat kan worden gereduceerd tot glycerol-3-fosfaat en deelnemen aan de synthese van triacylglycerolen.

Opgemerkt moet worden dat de opname van fructose in het metabolisme door fructose-1-fosfaat het stadium overstijgt dat wordt gekatalyseerd door fosfofructokinase (reactie 6), hetgeen het punt is van de metabole

Fig. 7-69. Fructose metabolisme. a - de omzetting van fructose in dihydroxyaceton-3-fosfaat en glyceraldehyde-3-fosfaat; b - het pad naar de opname van fructose in glycolyse en gluconeogenese; in - het pad van opname van fructose in de synthese van glycogeen.

controle van de snelheid van glucose katabolisme. Deze omstandigheid kan verklaren waarom een ​​toename van de hoeveelheid fructose in de lever de processen versnelt die tot de synthese van vetzuren leiden, evenals hun verestering met de vorming van triacylglycerolen.

B. Aandoeningen van het metabolisme van fructose

Aandoeningen van fructosemetabolisme, veroorzaakt door een defect van enzymen, zijn weergegeven in de tabel. 7-5.

Gebrek aan fructokinase is niet klinisch gemanifesteerd. Fructose hoopt zich op in het bloed en wordt uitgescheiden in de urine, waar het via laboratoriummethoden kan worden gedetecteerd. Het is erg belangrijk om deze onschadelijke anomalie niet te verwarren met diabetes. Deze ziekte staat bekend als goedaardige essentiële fructosurie en komt voor met een frequentie van 1: 130.000.

Erfelijke fructose-intolerantie, die optreedt met een genetisch bepaald defect van fructose-1-fosfataldolase, manifesteert zich niet terwijl de baby zich voedt met moedermelk, d.w.z. totdat voedsel fructose bevat. Symptomen treden op wanneer fruit, sappen en sucrose aan het dieet worden toegevoegd. Braken, buikpijn, diarree, hypoglycemie en zelfs coma en krampen komen 30 minuten na inname van voedsel dat fructose bevat, voor. Jonge kinderen en adolescenten die fructose blijven innemen, ontwikkelen chronische aandoeningen van de lever en de nieren. Fructose-intolerantie is een vrij frequente autosomaal recessieve vorm van pathologie.

Het fructose-1-fosfaat aldolase defect gaat gepaard met de accumulatie van fructose-1-fosfaat, die de activiteit van fosfogluco-mutase remt, die glucose-1-fosfaat omzet in glucose-6-fosfaat en zorgt voor de opname van het product van glycogeen fosforylase reactie

Tabel 7-5. Aandoeningen van fructose metabolisme

Klinische manifestaties en laboratoriumgegevens

Fructose + ATP → Fructose-1-fosfaat + ADP

Lever Nier enterocyten

Fructose-1-fosfaat → Dihydroxyaceton-3-fosfaat + glyceraldehyde

Braken, buikpijn, diarree, hypoglycemie, hypofosfatemie, fructosemie, hyperurikemie, chronische leverinsufficiëntie, nieren.

in metabolisme. Daarom wordt glycogeenafbraak geremd in het stadium van de vorming van glucose-1-fosfaat, waardoor hypoglykemie ontstaat. Dientengevolge worden lipidemobilisatie en vetzuuroxidatie versneld. Metabole acidose (zie Paragraaf 8) kan een gevolg zijn van de versnelling van vetzuuroxidatie en de synthese van ketonlichamen, die de energiefunctie van glucose vervangen, omdat ketonlichamen zuren zijn en de pH van het bloed in hoge concentraties verlagen.

Het resultaat van de remming van glycogenolyse en glycolyse is de reductie van ATP-synthese. Bovendien leidt de ophoping van gefosforyleerde fructose tot een aangetast anorganisch fosfaatmetabolisme en hypofosfatemie.

Om intracellulair fosfaat aan te vullen, wordt de afbraak van adenyl-nucleotiden versneld. De vervalproducten van deze nucleotiden worden opgenomen in katabolisme, waarbij ze de stadia van vorming van hypoxanthine, xanthine en ten slotte urinezuur doorlopen. Een toename van de hoeveelheid urinezuur en een afname van de uitscheiding van uraten onder de omstandigheden van metabole acidose manifesteren zich als hyperuricemie. Hyperuricemie kan zelfs op jonge leeftijd aanleiding geven tot jicht (zie rubriek 10).

B. Galactosemetabolisme

Galactose wordt gevormd in de darm als gevolg van hydrolyse van lactose. Om galactose in glucose om te zetten, is het noodzakelijk om de optische configuratie van de H- en OH-groepen C te wijzigen4 atoom in galactose, d.w.z. geleidende epimerisatiereactie. Deze reactie in de cel is alleen mogelijk met de van UDP afgeleide galactose. UDP-galactose wordt gevormd uit UDP-glucose (een metaboliet in glycogeensynthese) tijdens een reactie gekatalyseerd door uridylfosfaat-4-epimerase (Fig. 7-70, 7-71).

De opname van galactose in de beschreven epimerisatiereactie wordt echter voorafgegaan door zijn fosforylering met de vorming van galactose-1-fosfaat (reactie 1 in Fig. 7-70). Vervolgens vervangt galactose-1-fosfaat de glucose-rest in UDP-glucose om UDP-galactose te vormen (reactie 2), d.w.z. directe reactie van gefosforyleerd galactose met UTP komt niet voor.

Reactie 2 kan worden beschouwd als een overdracht van de uridylrest van UDP-glucose naar galactose, daarom wordt het enzym galactose-1-fosfaattridyltransferase (GALT) genoemd.

Vervolgens wordt de galactose in het nucleotide opgenomen in de epimerisatiereactie, waarbij epimerase is betrokken - een NAD-afhankelijk enzym dat de oxidatie en reductie van galactose in C katalyseert4koolstofatoom (reactie 3).

Epimerase kan in een andere richting werken en UDP-glucose in UDP-galactose transformeren. Deze omgekeerde epimerisatie is belangrijk voor de synthese van galactosylresiduen in glycolipiden en glycoproteïnen. Bovendien is galactose noodzakelijk voor de synthese van lactose in de borstklieren. Tijdens lactatie is galactose geen onmisbaar bestanddeel van voedsel, omdat het kan worden gevormd uit glucose.

Het glucose-1-fosfaat gevormd in reactie 2 kan worden opgenomen in verschillende metabole routes: 1) glycogeensynthese na reactie met UDP en vorming van UDP-glucose; 2) transformatie in de lever

Fig. 7-70. Galactose uitwisseling.

Fig. 7-71. Epimerisatiereactie van UDP-glucose met UDP-galactose.

in vrije glucose en handhaving van de concentratie in het bloed; 3) katabolisme gekoppeld aan ATP-synthese, etc. (zie fig. 7-70).

De term "koolhydraten", voorgesteld in de XIXe eeuw, was gebaseerd op de aanname dat alle koolhydraten 2 componenten bevatten - koolstof en water, en hun elementaire samenstelling kan worden uitgedrukt door de algemene formule Cm(H2O)n. Hoewel er uitzonderingen zijn op deze regel en deze niet absoluut accuraat is, maakt deze definitie het toch mogelijk om eenvoudig de klasse van koolhydraten als geheel te karakteriseren. Bovendien faalde de poging van de Commissie voor chemische nomenclatuur om de term "koolhydraten" te vervangen door "glyciden". De nieuwe term is niet breed geaccepteerd. De term "koolhydraten" is ingebakken en algemeen aanvaard.

Koolhydraten kunnen worden verdeeld in 3 hoofdgroepen, afhankelijk van het aantal samenstellende monomeren: monosacchariden, oligosacchariden en polysacchariden.

Monosacchariden zijn polyhydrische alcoholderivaten die een carbonylgroep bevatten. Afhankelijk van de positie in de carbonylgroep, worden monosacchariden verdeeld in aldosen en ketosen.

Aldosen bevatten een functionele aldehydegroep -HC = O, terwijl ketosen een ketongroep bevatten> C = O. De naam van een monosaccharide hangt af van het aantal koolstofatomen waaruit het bestaat, bijvoorbeeld aldotriose, ketotriose, aldohexose, ketohexose, enz.

Monosacchariden kunnen worden geclassificeerd als eenvoudige koolhydraten, omdat ze tijdens de vertering niet hydrolyseren, in tegenstelling tot complexe koolhydraten, die tijdens hydrolyse afbreken tot eenvoudige koolhydraten. De structuur van de hoofdvertegenwoordigers van monosacchariden wordt getoond in Fig. 7-1.

Menselijk voedsel (fruit, honing, sappen) bevat een kleine hoeveelheid monosacchariden, voornamelijk glucose en fructose.

Glucose is aldohexose. Het kan bestaan ​​in lineaire en cyclische vormen. De thermodynamisch geprefereerde cyclische vorm van glucose bepaalt de chemische eigenschappen van glucose. Zoals alle hexosen heeft glucose 4 asymmetrische koolstofatomen, die de aanwezigheid van stereoisomeren bepalen. 16 stereoisomeren kunnen worden gevormd, waarvan de belangrijkste D- en L-glucose zijn. Deze typen isomeren spiegelen elkaar (figuur 7-2).

De locatie van de H- en OH-groepen ten opzichte van het vijfde koolstofatoom bepaalt het behoren van glucose tot de D- of L-reeks. Bij zoogdieren hebben monosacchariden de D-configuratie, omdat enzymen die de transformaties katalyseren specifiek zijn voor deze vorm van glucose. Tijdens de vorming van de cyclische vorm van het monosaccharide worden er 2 meer isomeren in de oplossing (α- en β-isomeren), de zogenaamde anomeren, gevormd, wat een bepaalde conformatie van de H- en OH-groepen ten opzichte van C betekent (figuur 7-3). In α-D-glucose bevindt de OH-groep zich onder het vlak van de ring en in β-D-glucose, in tegendeel, boven het vlak van de ring.

Fructose is ketohexose (ketogrug bevindt zich op het tweede koolstofatoom). Fructose, zoals glucose, bestaat in cyclische vorm en vormt α- en β-anomeren (figuur 7-4).

B. Reacties van monosacchariden

De aanwezigheid van hydroxyl-, aldehyde- en ketongroepen laat monosacchariden toe om reacties in te gaan die kenmerkend zijn voor alcoholen, aldehyden of ketonen. Deze reacties zijn vrij talrijk. In dit gedeelte worden slechts een paar van hen beschreven en de meeste hebben de grootste biologische betekenis.

In deze paragraaf worden de belangrijkste reacties van monosacchariden op het voorbeeld van D-glucose (figuur 7-5) beschouwd, hoewel er rekening mee moet worden gehouden dat andere monosacchariden, evenals hun derivaten, betrokken zijn bij het metabolisme van koolhydraten.

Mutant of anomerisatie - de onderlinge omzetting van anomere vormen van monosacchariden, de a- en p-vormen van anomeren bevinden zich in een evenwichtstoestand in oplossing. Wanneer dit evenwicht wordt bereikt, vindt mutarotatie plaats - openen en sluiten van de pyranring en dienovereenkomstig veranderen van de locatie van de H- en OH-groepen bij de eerste koolstof van het monosaccharide.

De vorming van glycosiden. De glycosidische binding heeft een belangrijke biologische betekenis, omdat door deze binding de covalente binding van monosacchariden in de samenstelling van oligo- en polysacchariden plaatsvindt. Wanneer een glycosidische binding wordt gevormd, interageert de anomere OH-groep van een monosaccharide met de OH-groep van een andere

Fig. 7-1. De belangrijkste monosachariden.

Fig. 7-2. D- en L-isomeren van glucose.

Fig. 7-5. Reacties van monosacchariden.

monosaccharide of alcohol. Wanneer dit gebeurt, de eliminatie van het watermolecuul en de vorming van de O-glycosidische binding. Alle lineaire oligomeren (behalve disachariden) of polymeren bevatten monomere residuen die betrokken zijn bij de vorming van twee glycosidebindingen, behalve terminale resten die slechts één glycosidebinding vormen. Sommige glycosidische residuen kunnen drie glycosidebindingen vormen, wat kenmerkend is voor vertakte oligo- en polysacchariden. Oligo- en polysacchariden kunnen een terminale rest van een monosaccharide met een vrije anomere OH-groep hebben die niet wordt gebruikt bij de vorming van een glycosidische binding. In dit geval is, wanneer de cyclus wordt geopend, de vorming van een vrije carbonylgroep die in staat is tot oxidatie mogelijk. Dergelijke oligo- en polysacchariden hebben reducerende eigenschappen en worden daarom reducerend of reducerend genoemd (afb. 7-6).

Anomerische OH-groepen van een monosaccharide kunnen een interactie aangaan met NH2-groep van andere verbindingen, wat leidt tot de vorming van N-glycosidebindingen. Een vergelijkbare link is aanwezig in nucleotiden en glycoproteïnen (figuur 7-7).

Verestering. Dit is de reactie van de vorming van de esterbinding tussen de OH-groepen van monosacchariden en verschillende zuren. In het metabolisme van koolhydraten speelt fosforzuuresters, monosachariden en fosforzuur, een belangrijke rol. In glucosemetabolisme, een speciale plaats

Fig. 7-6. De structuur van het polysaccharide. A. Onderwijs α-1,4 - en α-1,6-glycosidebindingen. B. De structuur van het lineaire polysaccharide: 1 - α-1,4-glycosidebindingen tussen monomeren; 2 - niet-reducerend uiteinde (de vorming van een vrije carbonylgroep in anomere koolstof is onmogelijk); 3 - hersteluiteinde (mogelijk de cyclus openen met de vorming van een vrije carbonylgroep in anomere koolstof).

Fig. 7-7. Vorming van O- en N-glycosidebindingen in glycoproteïnen. 1 - N-glycosidebinding tussen de amidegroep van asparagine en de OH-groep van het monosaccharide; 2 - O-glycosidebinding tussen de OH-groep van serine en de OH-groep van het monosaccharide.

neemt glucose-6-fosfaat. De vorming van glucose-6-fosfaat vindt plaats tijdens de ATP-afhankelijke reactie met de deelname van enzymen die behoren tot de groep van kinasen. ATP in deze reactie fungeert als donor van de fosfaatgroep. De fosfoesters van monosacchariden kunnen worden gevormd zonder het gebruik van ATP. Bijvoorbeeld, glucose-1-fosfaat wordt gevormd uit glycogeen met de deelname van H3RO4. De fysiologische betekenis van de monosaccharide fosfor phoesters is dat ze metabolisch actieve structuren zijn. De fosforylering van monosacchariden is belangrijk voor metabolisme omdat het celmembraan niet permeabel is voor deze verbindingen, d.w.z. de cel behoudt monosacchariden vanwege het feit dat ze in gefosforyleerde vorm zijn.

Oxidatie en reductie. Met de oxidatie van eindgroepen van glucose-CHO en -CH2OH vormt 3 verschillende derivaten. Tijdens de oxidatie van de -CHO-groep wordt gluconzuur gevormd. Als eindgroep -CH wordt onderworpen aan oxidatie2OH, glucuronzuur wordt gevormd. En als beide eindgroepen worden geoxideerd, wordt het suikerzuur gevormd, dat 2 carboxylgroepen bevat. De reductie van de eerste koolstof leidt tot de vorming van suikeralcohol - sorbitol.

Oligosacchariden bevatten verschillende (van twee tot tien) monosaccharideresten verbonden door een glycosidische binding. Disacchariden zijn de meest gebruikelijke oligomere koolhydraten die in vrije vorm worden aangetroffen, d.w.z. niet gebonden aan andere verbindingen. Door chemische aard zijn disacchariden glycosiden, die 2 monosacchariden gebonden door een glycosidische binding in de a- of P-configuratie bevatten. Voedsel bevat voornamelijk disachariden zoals sucrose, lactose en maltose (Fig. 7-8).

Sucrose is een disaccharide bestaande uit α-D-glucose en β-D-fructose, gekoppeld door een α, β-1,2-glycosideband. In sucrose zijn beide anomere OH-groepen van glucose en fructose-residuen betrokken bij de vorming van een glycosidische binding. Daarom is sucrose niet van toepassing op reducerende suikers. Sucrose is een oplosbare disaccharide met een zoete smaak. De bron van sucrose zijn planten, met name suikerriet, suikerriet. Dit laatste verklaart het voorkomen van de triviale naam sucrose - "rietsuiker".

Lactose - melksuiker; de belangrijkste melk disaccharide van zoogdieren. In koemelk bevat tot 5% lactose, in vrouwenmelk - tot 8%. In lactose is de anomere OH-groep van het eerste koolstofatoom van de D-galactoserest verbonden door een P-glycosidebinding aan het vierde koolstofatoom van D-glucose (P-1,4-binding). Omdat het anomere koolstofatoom van de glucoserest niet deelneemt aan de vorming van de glycosidebinding, verwijst lactose daarom naar de reducerende suikers.

Maltose komt voor in producten die gedeeltelijk gehydrolyseerd zetmeel bevatten, zoals mout, bier. Maltose wordt ook gevormd door de afbraak van zetmeel in de darmen. Maltose bestaat uit twee D-glucose-residuen verbonden door een α-1,4-glycosideband.

Isomaltose is een tussenproduct dat het gevolg is van de afbraak van zetmeel in de darm. Het bestaat uit twee D-glucose-residuen, maar deze monosachariden zijn verbonden door een α-1,6-glycosideband.

Structurele verschillen tussen polysacchariden worden bepaald door:

de structuur van de monosacchariden die de keten vormen;

het type glycosidebindingen die de monomeren verbinden met ketens;

sequentie van monosaccharideresten in de keten.

Afhankelijk van de structuur van de monosaccharideresten kunnen polysacchariden worden verdeeld in nopolysacchariden (alle monomeren zijn identiek) en heteropolysacchariden (monomeren zijn verschillend). Beide typen polysacchariden kunnen zowel een lineaire rangschikking van monomeren hebben als vertakt zijn.

Afhankelijk van de functies die ze uitvoeren, kunnen polysacchariden worden onderverdeeld in 3 hoofdgroepen:

reservepolysacchariden die de energiefunctie uitvoeren. Deze polysacchariden dienen als een bron van glucose, die door het lichaam wordt gebruikt als dat nodig is. De reservefunctie van deze koolhydraten wordt geleverd door hun polymere aard. polysacchariden

Fig. 7-8. Disaccharide voedsel.

minder oplosbaar dan monosacchariden, daarom hebben ze geen invloed op de osmotische druk en kunnen ze daarom in de cel accumuleren, bijvoorbeeld zetmeel - in plantencellen, glycogeen - in dierlijke cellen;

structurele polysacchariden, die cellen en organen voorzien van mechanische sterkte (zie rubriek 15);

Polysacchariden die deel uitmaken van de extracellulaire matrix, zijn betrokken bij de vorming van weefsels, evenals bij celproliferatie en differentiatie. De extracellulaire matrixpolysacchariden zijn in water oplosbaar en sterk gehydrateerd (zie rubriek 15).

Menselijk voedsel bevat voornamelijk polysacchariden van plantaardige oorsprong - zetmeel, cellulose. Het dierlijke polysaccharide, glycogeen, komt in kleinere hoeveelheden.

Zetmeel - de belangrijkste koolhydraatcomponent van het dieet. Dit is een reservepolysaccharide van planten, bevat de grootste hoeveelheid (tot 45% van het gewicht van de droge stof) in graankorrels (tarwe, maïs, rijst, enz.), Evenals bollen, stengels en knollen (in aardappelen ongeveer 65%). Zetmeel is een vertakt polysaccharide dat bestaat uit glucoseresiduen (homoglycaan). Het bevindt zich in de cellen van planten in de vorm van korrels, vrijwel onoplosbaar in water.

Zetmeel bestaat uit amylose en amylopectine (figuur 7-9). Amylose is een onvertakt polysaccharide dat 200-300 glucoseresiduen omvat, verbonden door een a-1,4-glycosidebinding. Vanwege de a-configuratie van de glucose-rest heeft de polysaccharideketen een spiraalvormige conformatie. De blauwe kleur wanneer jodium aan de zetmeeloplossing wordt toegevoegd, is te wijten aan de aanwezigheid van een dergelijke helix. Amylopectine heeft een vertakte structuur. Op plaatsen van vertakking zijn glucoseresiduen verbonden door a-1,6-glycosidebindingen. Lineaire sites bevatten ongeveer 20-25 glucose-residuen. In dit geval wordt een boomstructuur gevormd waarin er slechts één anomere OH-groep is. Zetmeel - hoogmoleculaire verbinding, waaronder honderdduizenden glucoseresiduen. Het molecuulgewicht ervan is ongeveer 105-108 D.

Cellulose (cellulose) is het belangrijkste structurele polysaccharide van planten. Dit is de meest voorkomende organische verbinding op aarde. De hoeveelheid cellulose in de celwanden van planten is 40-50%. Cellulose heeft een molecuulgewicht van ongeveer 106 D, de lengte van het molecuul kan tot 6-8 micron zijn.

Cellulose is een lineair homoglycan van polysaccharide opgebouwd uit glucoseresiduen verbonden door P-1,4-glycosidebindingen. Het menselijke spijsverteringsstelsel heeft niet de enzymen die β-bindingen in polysacchariden hydrolyseren. Daarom is cellulose een ongebruikte koolhydraat, maar deze voedingscomponent is noodzakelijk voor een normale spijsvertering.

Glycogeen is een polysaccharide van dieren en mensen. Net zoals zetmeel in planten heeft glycogeen in dierlijke cellen een back-upfunctie, maar omdat voedsel slechts een kleine hoeveelheid glycogeen bevat, heeft het geen voedingswaarde.

Fig. 7-9. De structuur van het zetmeel.

Glycogeen is een structureel analoog van zetmeel, maar het heeft een grotere mate van vertakking: er is één α-1,6-glycosideband voor ongeveer 10 glucoseresiduen.

De uitwisseling van glucose in de cel begint met zijn fosforylering.De opname van glucose in een cel begint met zijn fosforylatie. Deze reactie lost verschillende problemen op, waarvan de belangrijkste de "opname" van glucose voor intracellulair gebruik en de activering ervan is. De gefosforyleerde vorm van glucose passeert niet door het plasmamembraan, het wordt de "eigenschap" van de cel en wordt in bijna alle glucose-uitwisselingsroutes gebruikt. De enige uitzondering is het herstelpad (Fig. 5.2.). De fosforyleringsreactie wordt gekatalyseerd door twee enzymen: hexokinase en glucokinase. Hoewel glucokinase is een van de vier iso-enzymen gesokinazy (hexokinase 4), tussen de hexokinase en glucokinase er belangrijke verschillen: 1) hexokinase kunnen niet alleen glucose maar ook andere hexosen (fructose, galactose, mannose) fosforyleren, terwijl glucokinase alleen glucose activeert ; 2) hexokinase is aanwezig in alle weefsels, glucokinase - in hepatocyten; 3) hexokinase heeft een hoge affiniteit voor glucose (K.M 3 4 -10 kDa (000-120 glucose residuen in het molecuul) vormen in het cytosol van de diameter celpellet tot 40 nm. Lineaire delen zijn vervaardigd van het glycogeen molecuul glucosemoleculen verbonden α (1 → 4) -glikozidnymi bindingen, vertakkingspunten in een molecuul gevormd α (1 → 6) - glucosidebindingen. Glycogeensynthese (glycogenese) wordt uitgevoerd in nagenoeg alle cellen uitgevoerd, maar grote hoeveelheden geproduceerd en geaccumuleerd glycogeen in de lever (10% lichaamsgewicht) en spierweefsel (1,5-2,0%) gehalte aan glycogeen in andere organen is veel lager. Fig. 5.3. Regeling glycogeensynthese resulteert in cel glucose-6-fosfaat (figuur 5.3) komt het pad van glycogeensynthese door inwerking van fosfoglucomutase, waarvan de omzetting in glucose-1-fosfaat katalyseert. Deze reactie gaat door het stadium van de vorming van glucose-1,6-difosfaat in het actieve centrum van het enzym. Glucose-1-fosfaat interageert met UTP, waardoor een andere actieve vorm van glucose wordt gevormd - UDP-glucose. De reactie wordt gekatalyseerd door het enzym UDP-glucosepyrofosforylase. Glycogeen synthase - een enzym dat de vorming van glycogeen katalyseert, heeft priming nodig (primer). De primerfunctie wordt uitgevoerd door een speciaal zelfglycosyleringsproteïne, glycogenine. Glikogenin via UDP-glucose als substraat vormt oktosaharid, verbonden aan de eerste glucosemolecuul tyrosine (Tyr-194) dmv enzyme-tyrosyl glycosyltransferase. Dit proces treedt op in een complex met glycogeen synthase dat na het vormen oktosaharida circuit blijft toenemen, vormen α (1 → 4) bindingen -glikozidnye. De vorming van vertakkingslocaties verschaft een vertakkingsenzym, amylo- (1,4 -> 1,6) -transglucosidase. Vormt  (1 → 6) - glycosidebinding draagt ​​zeven glucoseresiduen met een langketenige vertakking van glycogeen, en genereert nieuwe tak (figuur 5.4.). De vorming van een nieuwe vertakking vindt plaats op een afstand van ten minste vier glucoseresten van de naburige keten. Figuur 5.4. De werking van het enzym van de tak: a - de plaats van werking van het enzym van de tak; b- bevestigingspunt keten van zeven glucoseresten en het creëren van extra portie vertakkingsstructuur in glycogeen vertakking van glycogeen verhoogt de hydrofiliciteit van het molecuul, maar het verhoogt ook de hoeveelheid niet-reducerende terminale resten - locaties en glycogeenfosforylase, met andere woorden, vertakking verhoogt de snelheid van synthese en afbraak van glycogeen. ^ Nb! Glycogenolyse - het proces van glycogeenafbraak Het startmechanisme van glycogenolyse is de beginnende hypoglycemie. Vasten gedurende de dag leidt tot bijna volledige uitputting van glycogeenvoorraden in de lever; heel snel wordt het verteerd door intense fysieke inspanningen en stressvolle situaties. De ontleding van glycogeen wordt op twee manieren uitgevoerd: 1) hydrolytisch met de deelname van a-amylase; 2) fosforolytisch met glycogeenfosforylase. De belangrijkste manier in de cellen is het tweede pad. Glycogeen fosforylase a met de deelname van fosforzuur opeenvolgend splitst lineaire α (1 → 4) - glycosidebindingen glucose-1-fosfaat vrijgeven (Figuur 5.5.). Figuur 5.5. Schema mobilisering van glycogeen in de lever en spieren glycogeenfosforylase gevolg van de werking van glycogeenpolysaccharide is voorzien van zijdelingse korte oligosaccharide ketens - "grensdextrine", die een speciale onttakkend enzymsubstraat is - (. Figuur 5.6) amilo- (1 → 6) -glikozidazy. Figuur 5.6. Werking van het enzym enzym: a- de transferaseactiviteit van het enzym enzym; b - amylo-1,6-glucosidase-activiteit; c - werkingsplaatsen van fosforylase of -amylase Dit enzym katalyseert twee reacties. Aanvankelijk voert een glucose-residu op de 3 andere tak glycogeen (-activiteit), en vervolgens hydrolyseert α (1 → 6) -binding -glikozidnuyu en geeft glucosemolecuul aan het vertakkingspunt (glucosidase activiteit). Na de werking van het enzym wordt glycogeenfosforylase opnieuw geactiveerd. Gesplitst onder invloed van glycogeenfosforylase wordt glucose-1-fosfaat omgezet in glucose-6-fosfaat (enzyme - fosfoglucomutase). In spieren converteert glucose-6-fosfaat niet naar vrije glucose en wordt het als de belangrijkste energiebron gebruikt. In de lever (evenals in de nieren) bevindt zich een enzym glucose-6-fosfatase, onder de werking waarvan vrije glucose wordt gevormd. Omdat de laatste in staat is om door het plasmamembraan van cellen in de intercellulaire ruimte te passeren, is de lever het hoofdorgaan dat normale bloedglucosespiegels ondersteunt. ^ Nb! Regulatie van glycogeen metabolisme orgel-Glycogeen is gelegen in het cytosol, samen met de enzymen produceert, synthetiseert en destructief, dus er is een hoge waarschijnlijkheid van een vicieuze cirkel van de stofwisseling, waarin de producten van de afbraak van glycogeen direct worden gebruikt in de synthese daarvan en vereisen strakke regulering van de onderlinge relaties van de deelnemers aan deze processen. De belangrijkste gereguleerde enzymen zijn glycogeensynthase en fosforylase. Elk van deze enzymen kan in twee conformationele toestanden zijn: actief (R, ontspannen) en inactief (T, gestrest) en regelaars ondersteunen deze toestanden wederzijds. Als een van de enzymen zich in de R-conformatie bevindt, is de andere in T en omgekeerd. Elk van de enzymen heeft zijn eigen allosterische regulatoren, en ook de covalente modificatie van de structuur speelt een belangrijke rol in hun regulatie. Glycogenofosforylase is een homodimeer met een molecuulgewicht van 97 kDa. Beide subeenheden zijn betrokken bij de vorming van het actieve centrum. Een belangrijke rol in katalyse speelt fosfopiridoksal fosforolyse van glycogeen, dat covalent is gebonden aan de lysine actieve site. Glycogeen in de lever en spieren op verschillende manieren, en dit beïnvloedt de principes van de regulering van de fosforylase activiteit in deze organen. Spier fosforylase kan bestaan ​​in twee vormen van gefosforyleerd (R-vorm fosforylase a) en gedefosforyleerd (T-vorm, fosforylase b). De overgang van de ene vorm naar de andere wordt gekatalyseerd door het enzym kinasefosforylase, dat serinefosforylase fosforyleert. In rustende spieren overheerst fosforylase b. Allosterische regulatoren van spierfosforylase AMP en ATP. Ze binden aan een speciaal nucleotide-bindingscentrum. Koppelen AMP wordt omgezet fosforylase b actieve R-conformatie en ATP - T-conformatie. Glucose-6-fosfaat stabiliseert ook de T-conformatie. Lever fosforylase is niet gevoelig voor de inwerking van AMP en fosforylase activiteit, maar geremd door glucose, wat belangrijk is bij de regulatie van de bloedsuikerspiegel, die dient als een bron van leverglycogeen. Glycogeensynthase kan ook worden opgeslagen in twee conformatietoestanden: b -neaktivnaya glycogeensynthase wordt geremd door allosterische mechanisme van ATP, ADP en glycogeen synthase en -actieve geactiveerde glucose-6-fosfaat. Covalente modificatie leidt glycogeen metabolisme enzymen tot expressie gebracht in cycle "fosforylatie-defosforiilrovanie". Deze processen worden gekatalyseerd door specifieke eiwitkinasen die deel uitmaken van de cascade werkingsmechanisme van hormonen op de cellen. De fosforylering van glycogeen fosforylase optreedt met de deelname van fosforylase kinase. Dit is een complex enzym met een molecuulmassa van 1200 kDa, bestaande uit vier soorten subeenheden:

Als de alvleesklier niet werkt

Analogons ampullen Milgamma