Transport fruktoze u stanice. Prijenos tvari kroz stanične membrane. Tečaj predavanja iz biokemije
Unos glukoze u stanice iz krvotoka također se događa olakšanom difuzijom. Stoga brzina transmembranskog toka glukoze ovisi samo o gradijentu njezine koncentracije. Izuzetak su stanice mišića i masnog tkiva, gdje je olakšana difuzija regulirana inzulinom.
Transporteri glukoze(GLUT) nalaze se u svim tkivima. Postoji nekoliko varijanti GLUT-ova, a numerirani su prema redoslijedu kojim su otkriveni. Opisanih 5 tipova GLUT-ova imaju sličnu primarnu strukturu i organizaciju domene. GLUT-1 osigurava stabilan protok glukoze u mozak. GLUT-2 se nalazi u stanicama organa koji izlučuju glukozu u krv (jetra, bubrezi). Upravo uz sudjelovanje GLUT-2 glukoza prelazi u krv iz enterocita i jetre. GLUT-2 je uključen u transport glukoze u β-stanice gušterače. GLUT-3 se nalazi u mnogim tkivima i ima veći afinitet za glukozu od GLUT-1. Također osigurava stalnu opskrbu stanicama živčanog i drugih tkiva glukozom. GLUT-4 je glavni prijenosnik glukoze u stanice mišića i masnog tkiva. GLUT-5 se prvenstveno nalazi u stanicama tanko crijevo. Njegove funkcije nisu dobro poznate.
Sve vrste GLUT-a mogu se naći iu plazma membrani iu citosolnim vezikulama. GLUT-4 (u manjoj mjeri GLUT-1) gotovo je u potpunosti smješten u citoplazmi stanice. Učinak inzulina na takve stanice dovodi do kretanja vezikula koje sadrže GLUT do plazma membrane, spajanja s njom i ugradnje transportera u membranu. Nakon toga moguć je olakšani transport glukoze u te stanice. Nakon smanjenja koncentracije inzulina u krvi, transporteri glukoze ponovno prelaze u citoplazmu, te prestaje dotok glukoze u stanicu.
Glukoza prolazi u stanice jetre uz sudjelovanje GLUT-2, neovisno o inzulinu. Iako inzulin ne utječe na transport glukoze, on neizravno pojačava dotok glukoze u hepatocit tijekom probave inducirajući sintezu glukokinaze i time ubrzavajući fosforilaciju glukoze.
Transport glukoze iz primarnog urina u stanice tubula bubrega odvija se sekundarnim aktivnim transportom. Zbog toga glukoza može ući u stanice tubula čak i ako je njezina koncentracija u primarnom urinu manja nego u stanicama. Glukoza se reapsorbira iz primarnog urina gotovo potpuno (99%) u terminalnom dijelu tubula.
Poznati su razni poremećaji u radu transportera glukoze. Nasljedni defekt u tim proteinima može biti u osnovi neovisnosti o inzulinu dijabetes.
Kraj posla -
Ova tema pripada:
Tečaj predavanja iz biokemije
Obrazovna ustanova. Grodno State Medical University..
Ako trebate dodatne materijale o ovoj temi ili niste pronašli ono što ste tražili, preporučamo pretraživanje naše baze radova:
Što ćemo učiniti s primljenim materijalom:
Ako se ovaj materijal pokazao korisnim za vas, možete ga spremiti na svoju stranicu na društvenim mrežama:
| cvrkut |
Sve teme u ovom odjeljku:
Tečaj predavanja iz biokemije
Priručnik za studente medicinskog i pedijatrijskog fakulteta Grodno UDC BBK K93
Modificirane aminokiseline prisutne u proteinima
Modifikacija aminokiselinskih ostataka provodi se već u sastavu proteina, tj. tek nakon završetka njihove sinteze. Molekula kolagena sadrži: 4-g
Peptidi
Peptid se sastoji od dva ili više aminokiselinskih ostataka povezanih peptidnim vezama. Peptidi koji sadrže do 10 aminokiselina nazivaju se oligopeptidi. Često u na
Razine strukturne organizacije proteina
Primarna struktura je strogo definiran linearni slijed aminokiselina u polipeptidnom lancu. Strateški principi proučavanja primarne strukture proteina
Metode određivanja C-terminalnih aminokiselina
1. Akabori metoda. 2. Metoda s karboksipeptidazom. 3. Metoda s natrijevim borhidridom. Opći obrasci u vezi s ami
Uloga šaperona u zaštiti staničnih proteina od denaturirajućeg stresa
Šaperoni uključeni u zaštitu staničnih proteina od učinaka denaturacije, kao što je gore spomenuto, nazivaju se proteini toplinskog šoka (HSP) i često se u literaturi nazivaju HSP.
Bolesti povezane s poremećenim savijanjem proteina
Proračuni su pokazali da samo mali dio teoretski mogućih varijanti polipeptidnih lanaca može imati jednu stabilnu prostornu strukturu. Većina ovih proteina
Aktivni centar proteina i selektivnost njegovog vezanja na ligand
Aktivno središte proteina je određeni dio proteinske molekule, obično smješten u njezinom udubljenju, formiran od radikala aminokiselina okupljenih u određenom prostoru.
Uloga metala u enzimatskoj katalizi
Jednako važna uloga pripisuje se metalnim ionima u provedbi enzimske katalize. Sudjelovanje metala u elektrofilnoj katalizi. H
Promjene energije u kemijskim reakcijama
Sve kemijske reakcije odvijaju se u skladu s dvama osnovnim zakonima termodinamike: zakonu održanja energije i zakonu entropije. Prema tim zakonima, ukupna energija kemijskog sustava i njegove okoline
Uloga aktivnog mjesta u enzimskoj katalizi
Kao rezultat istraživanja, pokazalo se da je molekula enzima, u pravilu, višestruko veća od molekule supstrata koja prolazi kroz kemijsku transformaciju ovim enzimom. VKontakte
kovalentna kataliza
Kovalentna kataliza temelji se na napadu nukleofilnih (negativno nabijenih) ili elektrofilnih (pozitivno nabijenih) skupina aktivnog mjesta enzima od strane molekula supstrata uz stvaranje kovala.
ireverzibilna inhibicija
Ireverzibilna inhibicija opaža se u slučaju stvaranja kovalentnih stabilnih veza između molekule inhibitora i enzima. Najčešće se aktivno mjesto enzima modificira. Kao rezultat
Reverzibilna inhibicija
Reverzibilni inhibitori vežu se za enzim slabim nekovalentnim vezama i pod određenim uvjetima se lako odvajaju od enzima. Reverzibilni inhibitori su konkurentni i neki
Antimetaboliti kao lijekovi
Kao inhibitori enzima kompetitivnim mehanizmom u medicinska praksa koristiti tvari koje se nazivaju antimetaboliti. Ovi spojevi, budući da su strukturni analozi prirodnih supstrata
Regulacija katalitičke aktivnosti enzima interakcijama protein-protein
Neki enzimi mijenjaju svoju katalitičku aktivnost kao rezultat interakcija protein-protein. Postoje 2 mehanizma aktivacije enzima pomoću interakcija protein-protein:
Regulacija katalitičke aktivnosti enzima djelomičnom (ograničenom) proteolizom
Neki enzimi koji djeluju izvan stanica (u gastrointestinalnom traktu ili u krvnoj plazmi) sintetiziraju se kao neaktivni prekursori i aktiviraju se samo kao rezultat hidrolize jednog ili više
Enzimopatije
U srcu mnogih bolesti su kršenja funkcioniranja enzima u stanici - enzimopatije. Čini se da se stečene enzimopatije, kao i proteinopatije općenito, mogu vidjeti u svim bolestima.
Primjena enzima kao lijekova
Korištenje enzima kao terapijska sredstva ima mnoga ograničenja zbog svoje visoke imunogenosti. Ipak, enzimska terapija se aktivno razvija u sljedećem
Struktura i funkcije DNA
DNK ima primarnu, sekundarnu i tercijarnu strukturu. Primarna struktura DNA je redoslijed izmjene deoksiribonukleozid monofosfata (dNMP) u polinukleotidnom lancu. Ukratko, ovo
Organizacija ljudskog genoma
Ukupna duljina DNA haploidnog skupa od 23 ljudska kromosoma je 3,5×109 parova baza. Ova količina DNK dovoljna je za stvaranje nekoliko milijuna gena. Međutim, istina
Vrste i značajke strukturne organizacije RNA
Molekula RNK građena je od jednog polinukleotidnog lanca. Odvojeni dijelovi lanca tvore spiralizirane petlje - ukosnice, zbog vodikovih veza između komplementarnih dušikovih baza
Hibridizacija nukleinskih kiselina
sekundarna struktura nukleinske kiseline nastali zbog slabih međudjelovanja – vodikovi i hidrofobni. Kada se otopina DNA zagrijava, takve se veze uništavaju, a polinukleotidni lanci se razilaze.
Metode proučavanja strukture nukleinskih kiselina
Niz godina o primarnoj strukturi nukleinskih kiselina prosuđivano je neizravnim podacima (procijenjen je broj purinskih i pirimidinskih baza, raspodjela sporednih baza, značajke fizikalnih
Biosinteza DNA
Duplikacija DNA u eukariota ulazi u S-fazu staničnog ciklusa. Započinjanje replikacije regulirano je specifičnim signalnim proteinskim molekulama – faktorima rasta. Vežu se na receptore stanične membrane
popravak DNK
Visoka stabilnost DNA osigurava se ne samo konzervativnošću njezine strukture i visokom točnošću replikacije, već i prisutnošću posebnih sustava popravka u stanicama svih živih organizama.
Biosinteza RNA
Transkripcija je prvi korak u implementaciji genetske informacije u stanicu. Tijekom ovog procesa dolazi do sinteze lanca RNA, čiji je nukleotidni slijed komplementaran
Regulacija transkripcije
Transkripcija nije povezana s fazama staničnog ciklusa; može se ubrzati i usporiti ovisno o potrebi stanice ili organizma za određenim proteinom. Tako selektivna zabava
obrada RNA
Sve vrste RNA sintetizirane su kao prekursori i zahtijevaju obradu (sazrijevanje). Procesiranje mRNA počinje zatvaranjem
obrnuta transkripcija
Neki virusi koji sadrže RNA (virus Rousovog sarkoma, HIV) imaju jedinstveni enzim - RNA-ovisnu DNA polimerazu, često zvanu reverzna transkriptaza
Aktivacija aminokiselina
U fazi pripreme za sintezu, svaka od 20 proteinogenih aminokiselina vezana je α-karboksilnom skupinom na 2¢- ili 3¢-hidroksilni radikal akceptorskog kraja
Sinteza proteina u eukariota
Tijekom sinteze proteina, informacije se čitaju s mRNA u smjeru od 5¢- do 3¢-kraja, osiguravajući sintezu peptida od N- do C-kraja. Događaji na ribosomu uključuju korake inicijacije
Posttranslacijske promjene u proteinima
Mnogi proteini se sintetiziraju u neaktivnom obliku (prekurzori) i nakon konvergencije s ribosomima prolaze kroz postsintetske strukturne modifikacije. Ove konformacijske i strukturne promjene polip
Regulacija sinteze proteina
Somatske stanice svih tkiva i organa višestaničnog organizma sadrže iste genetske informacije, ali se međusobno razlikuju po sadržaju pojedinih proteina. za e
Inhibitori biosinteze matriksa
postoji velika grupa tvari koje inhibiraju sintezu DNA, RNA ili proteina. Neki od njih našli su primjenu u medicini za liječenje zaraznih bolesti i neoplastične bolesti, dok drugi jesu
Primjena DNA tehnologije u medicini
Dostignuća na području molekularne biologije značajno su utjecala na suvremenu medicinu: ne samo da su produbila znanja o uzrocima mnogih bolesti, već su pridonijela i razvoju novih pristupa njihovoj
Specifični i opći putovi katabolizma
U katabolizmu postoje tri faze: 1). Polimeri se pretvaraju u monomere (proteini u aminokiseline, ugljikohidrati u monosaharide, lipidi u glicerol i masne kiseline). Kemijski
Metaboliti u normalnim i patološkim stanjima
Svake sekunde u živoj stanici nastaje stotine metabolita. Međutim, njihove se koncentracije održavaju na određenoj razini, što je određena biokemijska konstanta ili re
Razine proučavanja metabolizma
Razine proučavanja metabolizma: 1. Cijeli organizam. 2. Izolirani organi (prokrvljeni). 3. Presjeci tkiva. 4. Kulture stanica. 5. Homo
Membranski lipidi
Membranski lipidi su amfifilne molekule, tj. molekula sadrži i hidrofilne skupine (polarne glave) i alifatske radikale (hidrofobne repove) koji spontano tvore dvosloj;
Mehanizmi membranskog transporta tvari
Postoji nekoliko načina prijenosa tvari kroz membranu: Jednostavna difuzija je prijenos malih neutralnih molekula duž koncentracijskog gradijenta bez energije i
Strukturna organizacija respiracijskog lanca tkiva
Komponente dišnog lanca u unutarnjoj membrani mikohondrija tvore komplekse: I kompleks (NADH-CoQH2-reduktaza) - prihvaća elektr.
Oksidativna fosforilacija ATP-a
Oksidativna fosforilacija je proces stvaranja ATP-a, povezan s prijenosom elektrona duž respiracijskog lanca tkiva od oksidiranog supstrata do kisika. Elektroni uvijek teže
Kemiosmotska hipoteza Petera Mitchella (1961.)
Glavni postulati ove teorije su: unutarnja membrana mitohondrija je nepropusna za H+ i OH− ione; zbog energije transporta elektrona kroz
Struktura ATP sintaze
ATP sintaza je sastavni protein unutarnje membrane mitohondrija. Nalazi se u neposrednoj blizini dišnog lanca i naziva se kompleks V. ATP sintaza se sastoji od 2 podjedinice, oko
Poremećaji energetskog metabolizma
Sve žive stanice stalno trebaju ATP za izvođenje razne vrste aktivnosti. Kršenje bilo koje faze metabolizma, što dovodi do prestanka sinteze ATP-a, kobno je za stanicu. tkanine
Peroksidazni tip oksidacije
Oksidacija supstrata dehidrogenacijom. Dva atoma vodika prenose se na molekulu kisika i formiraju peroksid: oksid ovisan o FAD-u
Monooksigenazni tip oksidacije
Monooksigenaze (hidroksilaze) kataliziraju ugradnju jednog atoma molekule kisika u supstrat. Drugi atom kisika se reducira u vodu. Za rad monooksigenaznog sustava
Reaktivne vrste kisika (slobodni radikali)
U tijelu se kao rezultat redoks reakcija stalno stvaraju reaktivne vrste kisika (ROS) tijekom jednoelektronske redukcije kisika (molekula i
Lipidna peroksidacija (LPO)
Reakcije LPO su slobodnoradikalske i neprestano se javljaju u tijelu, kao i reakcije stvaranja ROS. Obično se održavaju na određenoj razini i obavljaju niz funkcija.
Antioksidativni sustavi tijela
U tijelu se toksični učinak reaktivnih spojeva kisika sprječava djelovanjem antioksidativnih obrambenih sustava. Normalno se održava ravnoteža između oksidativnih (prooksidativnih)
Hormonski receptori
Biološko djelovanje hormona očituje se kroz njihovu interakciju s receptorima ciljnih stanica. Stanice koje su najosjetljivije na utjecaj pojedinog hormona nazivaju se
Gvanilat ciklazni sustav
Ovaj sustav, koji stvara cGMP kao sekundarni posrednik, povezan s gvanilat ciklazom. Ovaj enzim katalizira stvaranje cGMP-a iz GTP-a (slično adenilat ciklazi). c molekule
Dušikov oksid
Dušikov oksid nastaje iz aminokiseline arginina uz sudjelovanje složenog Ca2+-ovisnog enzimskog sustava nazvanog NO-sintaza, koji je prisutan u živčanom tkivu, endotetu
Mehanizam prijenosa hormonskog signala kroz unutarstanične receptore
Prijenos signala hormona s lipofilnim svojstvima (steroidni hormoni) i tiroksina moguć je kada prolaze kroz plazma membranu ciljnih stanica. Receptori za hormone nalaze se u citosolu
Hormoni hipotalamusa i hipofize
Liberini Statini Tropni hormoni hipofize Tireoliberin Kortikoliberin Somatoliberin Luliberin Foul
Hormoni štitnjače
Glavni hormoni Štitnjača- tiroksin (tetrajodtironin, T4) i trijodtironin (T3), koji su jodirani proizvodi
Biološko djelovanje
Tkiva tijela dijele se prema osjetljivosti na inzulin u dvije vrste: 1) ovisna o inzulinu - vezivna, masna, mišićna; tkivo manje osjetljivo na inzulin
Hipofunkcija gušterače
Kod nedovoljnog lučenja inzulina razvija se dijabetes melitus. Postoje dva tipa dijabetes melitusa: inzulin ovisan (tip I) i inzulin neovisan (tip II). Insul
Glukagon
Glukagon je jednolančani polipeptid koji se sastoji od 29 aminokiselinskih ostataka. Sintetizira se u α-stanicama Langerhansovih otočića, u neuroendokrinim stanicama crijeva. G efekti
Hipofunkcija paratireoidnih žlijezda (hipoparatireoza)
Glavni simptom hipoparatireoze zbog insuficijencije paratiroidne žlijezde, hipokalcijemija. Kao rezultat toga, povećava se neuromuskularna ekscitabilnost, što se očituje napadima tonika
Hormoni srži nadbubrežne žlijezde
U srži nadbubrežne žlijezde kromafine stanice sintetiziraju kateholamine - dopamin, adrenalin i norepinefrin. Neposredna preteča katehola
Biološko djelovanje
Učinak glukokortikoida na metabolizam povezan je s njihovom sposobnošću koordiniranog djelovanja na različita tkiva i različite procese, kako anaboličke (u jetri), tako i
Mineralokortikoidi
Aldosteron je najaktivniji mineralokortikoid. Sintezu i izlučivanje aldosterona u stanicama adrenalne zone glomeruloze stimulira niska koncentracija Na
muški spolni hormoni
Muški spolni hormoni - androgeni (od grčkog "andros" - muški) - testosteron, dihidrotestosteron, androsteron. Sintetiziran u Leydigovim stanicama
Anabolički steroid
Anabolički steroidi su sintetičke tvari slične strukture androgenima, s visokim anaboličkim i niskim androgenim djelovanjem. Djelovanje anaboličkih steroida očituje se u
ženskih spolnih hormona
Tu spadaju estrogeni (C18 steroidi) i progestini (C21 steroidi). Estrogeni nastaju aromatizacijom androgena. U jajnicima od tijesta
Djelovanje na nespolne organe
Djelujući na mozak, estrogeni osiguravaju stvaranje seksualnog instinkta i psihički statusžene. Estrogeni imaju anaboličke učinke
Eikozanoidi
Eikozanoidi – biološki djelatne tvari, sintetizira većina stanica iz polienskih masnih kiselina koje sadrže 20 ugljikovih atoma ("eikosa" - na grčkom znači 20). Eicosanoi
Nomenklatura eikosanoida
Prostaciklini - PGI2, PGI3. Prostaciklin PGI2 se sintetizira u vaskularnom endotelu, srčanom mišiću, tkivu maternice i želučanoj sluznici. On se proširio
Primjena hormona u medicini
1. Hormoni se koriste za nadoknadu njihovog nedostatka u tijelu tijekom hipofunkcije endokrine žlijezde (nadomjesna terapija): Inzulin - kod dijabetes melitusa; Tyrok
Ključne značajke vitamina topivih u vodi
Naziv Dnevne potrebe, mg Oblik koenzima Biološke funkcije Karakteristične značajke beriberi
Ključne značajke vitamina topivih u mastima
Ime dnevne potrebe mg Biološke funkcije Karakteristični znakovi avitaminoze A
Opskrba tijela vitaminima
Hrana je izvor vitamina za ljude. Važnu ulogu u stvaranju vitamina imaju crijevne bakterije koje sintetiziraju brojne vitamine. Vitamini topljivi u vodi u tkivu
Hipovitaminoza
Potrebe osobe za vitaminima ovise o spolu, dobi, fiziološkom stanju i intenzitetu trudova. Značajan utjecaj na ljudske potrebe za vitaminima ima hara
Hipervitaminoza
Bolesti koje su posljedica prekomjernog unosa vitamini topivi u vodi nisu opisani. Koristi se fiziološki potreban dio vitamina koji ulaze u tijelo
Primjena vitamina u kliničkoj praksi
Upotreba vitamina u preventivi i ljekovite svrhe može se sistematizirati na sljedeći način. NA preventivne svrhe: 1. Pro
Antivitamini
Antivitamini su tvari koje uzrokuju smanjenje ili potpuni gubitak biološke aktivnosti vitamina. Antivitamini se mogu podijeliti u dvije glavne skupine: 1) antivitamini koji
Antivitamini
Vitamin Antivitamin Mehanizam djelovanja antivitamina Primjena antivitamina 1. Para-amino-ben
Metabolizam fruktoze
Značajna količina fruktoze, koja nastaje pri razgradnji saharoze, prije ulaska u sustav portalne vene, pretvara se u glukozu već u stanicama crijeva. Ostatak fruktoze se apsorbira
Metabolizam laktoze
Laktoza, disaharid koji se nalazi samo u mlijeku, sastoji se od galaktoze i glukoze. Laktozu sintetiziraju samo sekretorne stanice žlijezda sisavaca tijekom laktacije. Prisutan je u mlijeku
oksidaza
Udio glukoze preusmjeren na metabolizam duž puta glukuronske kiseline vrlo je mali u usporedbi s velikom količinom koja se razgrađuje tijekom glikolize ili sinteze glikogena. Međutim, ja
Inzulin
Riža. 18.-1. Regulacija aktivnosti glikogen sintaze. Razgradnja glikogena može se odvijati na dva načina. 1. Hidrolitički - uz sudjelovanje amilaze s formacijom
Regulacija sinteze triacilglicerola
U apsorpcijskom razdoblju, s povećanjem omjera inzulin/glukagon, aktivira se sinteza TAG-a u jetri. U masnom tkivu inducira se sinteza lipoproten lipaze (LPL), tj. u tom razdoblju djeluje
Regulacija mobilizacije triacilglicerola
Mobilizaciju deponiranih TAG-ova stimuliraju glukagon i adrenalin te, ali u znatno manjoj mjeri, hormon rasta i kortizol. U postapsorpcijskom razdoblju i tijekom posta, glukagon, djelovanje
Pretilost
Pretilim se smatra stanje kada je tjelesna težina 20% viša od idealne za određenu osobu. Razvija se kada procesi lipogeneze prevladavaju u masnom tkivu. Stvaranje adipocita
Metabolizam masnih kiselina
Masne kiseline koje se oslobađaju tijekom lipolize ulaze u krvotok i transportiraju se u stanju vezanom za serumski albumin. Unos FFA praćen je pojavom u plazmi i hl
Razmjena ketonskih tijela
Za vrijeme posta, dugotrajno tjelesna aktivnost te u slučajevima kada stanice ne dobivaju dovoljno glukoze (gastrointestinalne smetnje kod djece, dijeta s niskim udjelom ugljikohidrata itd.).
Sinteza masnih kiselina
Sinteza masnih kiselina odvija se uglavnom u jetri, u manjoj mjeri - u masnom tkivu i mliječnoj žlijezdi u laktaciji. Glikoliza i naknadna oksidativna dekarboksilacija pirua
Biokemija ateroskleroze
Ateroskleroza je patologija koju karakterizira pojava aterogenih plakova na unutarnjoj površini vaskularnog zida. Jedan od glavnih razloga za razvoj takve patologije je neravnoteža između
Probava proteina u gastrointestinalnom traktu
Probava bjelančevina počinje u želucu pod djelovanjem enzima. želučana kiselina. Dnevno se oslobađa do 2,5 litre, a od ostalih probavnih sokova razlikuje se po visokoj kiselosti.
Razgradnja proteina u tkivima
Provodi se uz pomoć proteolitičkih lizosomskih enzima katepsina. Prema građi aktivnog centra razlikuju se cistein, serin, karboksil i metalop.
Transformacija aminokiselina crijevnom mikroflorom
Crijevni mikroorganizmi imaju skup enzimatskih sustava koji se razlikuju od odgovarajućih enzima ljudskih tkiva i kataliziraju široku lepezu transformacija.
Transaminacija aminokiselina
Transaminacija - reakcije prijenosa a-amino skupine s aminokiseline na a-keto kiselinu, što rezultira stvaranjem nove keto kiseline i nove aminokiseline. Reakcije katalizira farma
Biološki značaj transaminacije
Transaminacija je prvi korak u deaminaciji većine aminokiselina, tj. početni stadij njihovog katabolizma. Dobivene keto kiseline se oksidiraju u TCA ili koriste za
Oksidativna deaminacija glutamata
Deaminacija glutaminske kiseline najaktivnije se javlja u tkivima. Reakciju katalizira enzim glutamat dehidrogenaza, koji se donekle razlikuje od tipičnih oksidaza s L-ami
Indirektna deaminacija aminokiselina
Većina aminokiselina ne može se deaminirati u jednom koraku poput glutamata. Amino grupe ovih aminokiselina se prenose u a-ketoglutarat da bi se formirala glutaminska kiselina.
Biogeni amini
Histamin se proizvodi dekarboksilacijom histidina u mastocitima. vezivno tkivo. U ljudskom tijelu obavlja sljedeće funkcije: Potiče izlučivanje želuca
Putovi katabolizma ugljikovog skeleta aminokiselina
Transaminacija i deaminacija aminokiselina dovodi do stvaranja ugljičnih kostura aminokiselina bez dušika – α-ketokiselina. Proteini se sastoje od 20 aminokiselina koje se razlikuju po strukturi.
Detoksikacija tkiva od amonijaka
Provodi se u tkivima (mozak, mrežnica, mišići, jetra, bubrezi itd.) na tri glavna načina: 1. Glavni način je vezanje NH3 s glutaminskom kiselinom u nastajanje
Opća (konačna) neutralizacija amonijaka
Stvaranje i izlučivanje amonijevih soli. Uloga glutaminaze. U bubrezima pod djelovanjem glutaminaze dolazi do hidrolizacije glutamina uz stvaranje amonijaka. Ovaj proces je jedan
Poremećaji sinteze i izlučivanja ureje
Hiperamonijemija je povećanje koncentracije amonijaka u krvi. Intoksikacija amonijakom je u podlozi razvoja jetrene kome. Jedan od glavnih razloga toksičnosti NH3 po molekuli
Metionin metabolizam
Metionin je esencijalna aminokiselina. Metilna skupina metionina mobilni je fragment s jednim ugljikom koji se koristi za sintezu brojnih spojeva. Prijenos metilne skupine metionina na odgovarajuću
Reakcija aktivacije metionina
Aktivni oblik metionina je S-adenozilmetionin (SAM), koji nastaje dodavanjem metionina na molekulu adenozina. Adenozin nastaje hidrolizom ATP-a. Ova reakcija
Metabolizam fenilalanina i tirozina
Fenilalanin je esencijalna aminokiselina, budući da se njegov benzenski prsten ne sintetizira u životinjskim stanicama. Metabolizam metionina odvija se na 2 načina: uključuje se u proteine ili pr
Fenilketonurija
U jetri zdravih ljudi mali dio fenilalanina (do 10%) pretvara se u fenilaktat i fenilacetilglutamin. Ovaj put katabolizma fenilalanina postaje glavni kada je glavni put poremećen -
ksantinurija
Ksantinurija je nasljedna enzimopatija povezana s defektom ksantin oksidaze, što dovodi do poremećenog katabolizma purina do mokraćne kiseline. Može se uočiti u plazmi i urinu
Alosterična regulacija metaboličkih putova
Alosterički regulatori su u pravilu dvije vrste: 1. Krajnji produkti lanaca uzastopnih reakcija koji reguliraju svoju sintezu po principu povratne sprege.
Odnos metabolizma
Metabolizam u cjelini ne treba shvatiti kao zbroj izmjena proteina, nukleinskih kiselina, ugljikohidrata i lipida. Kao rezultat međudjelovanja izmjena pojedinih klasa organskih spojeva
Uloga jetre u metabolizmu ugljikohidrata
Glavna uloga jetre u metabolizmu ugljikohidrata je održavanje normalne razine glukoze u krvi – odnosno u regulaciji normoglikemije. To se postiže putem
Odlaganje normalnih metabolita
1. Neutralizacija pigmenata. U stanicama retikuloendotelnog sustava jetre odvija se katabolizam hema u bilirubin, konjugacija bilirubina s glukuronskom kiselinom u hepatocitima i p.
Neutralizacija ksenobiotika
Neutralizacija većine ksenobiotika odvija se u 2 faze: I - faza kemijske modifikacije; II - faza konjugacije. Kemijska modifikacija
Katabolizam hema
Bilirubin nastaje tijekom razgradnje hemoglobina (slika 28.2). Taj se proces odvija u stanicama jetre, slezene i koštane srži. Bilirubin je glavni žučni pigment kod ljudi. Kod raspada
Žutica. Diferencijalna dijagnoza
Žutica je bolest koju karakterizira žuta obojenost kože i sluznica kao posljedica nakupljanja bilirubina. Glavni razlog za ovu pojavu je hiperbilirubinemija. Uzroci hiperbilirubinemije m
Novorođenačka žutica
Vrsta hemolitičke žutice u novorođenčadi je "fiziološka žutica". Promatra se u prvim danima djetetova života. Razlozi povećanja koncentracije neizravnog bilirubina u
Biokemijski mehanizmi razvoja zatajenja jetre
Zatajenje jetre je stanje koje objedinjuje različite poremećaje funkcije jetre, koji se kasnije mogu u potpunosti nadoknaditi, napredovati ili
Biokemijske metode dijagnostike oštećenja jetre
Biokemijski laboratorijski testovi mogu biti vrlo osjetljivi pokazatelji oštećenja jetre. Rezultati biokemijskih analiza ukazuju na prirodu bolesti jetre, omogućuju
Distribucija tekućine u tijelu
Za obavljanje specifičnih funkcija, stanicama je potrebna stabilna okolina, uključujući stabilnu opskrbu hranjivim tvarima i stalno izlučivanje produkata metabolizma. Osnova unutarnjeg
Otopljene tvari
Tjelesne tekućine sadrže dvije vrste otopljenih tvari, neelektrolite i elektrolite. 1. Neelektroliti. Tvari koje ne disociraju u otopini i mjere se pomoću
Voda, biološka uloga, izmjena vode
Voda u tijelu je u tri stanja: 1. Konstitucijska (jako vezana) voda, uključena u strukturu bjelančevina, masti, ugljikohidrata. 2. Slabo vezana voda difuzijskih slojeva i
Regulacija volumena izvanstanične tekućine
Mogu se primijetiti značajne fluktuacije u volumenu intersticijalnog dijela izvanstanične tekućine bez izraženog učinka na tjelesne funkcije. Vaskularni dio ekstracelularne tekućine
Poremećaji acidobazne ravnoteže
Kršenja se javljaju kada mehanizmi održavanja CR-a nisu u stanju spriječiti pomake. Mogu se uočiti dva ekstremna stanja. Acidoza – povećanje koncentracije vodikovih iona ili str
Osnovne biološke funkcije
1. Strukturni - sudjeluju u formiranju prostornih struktura biopolimera i drugih tvari. 2. Kofaktor - sudjelovanje u obrazovanju aktivnih centara enzima.
Kalcij, biološka uloga, metabolizam, regulacija
Biološka uloga: struktura koštanog tkiva, zubi; kontrakcija mišića nadražljivost živčani sustav; unutarstanični glasnik
Fosfor, biološka uloga, metabolizam, regulacija
Biološka uloga: formiranje (zajedno s kalcijem) strukture koštanog tkiva; struktura DNA, RNA, fosfolipida, koenzima; obrazovanje mak
Esencijalni elementi u tragovima
Esencijalni mikroelementi - mikroelementi bez kojih tijelo ne može rasti, razvijati se i obavljati svoje prirodne životni ciklus. Bitni elementi uključuju: žlijezde
Funkcije krvi
Krv prenosi razne kemijske tvari kroz krvne sudove. jedan. Respiratorna funkcija– prijenos kisika iz pluća u tkiva i CO2 iz tkiva u
Značajke metabolizma u krvnim stanicama
Eritrociti: 1. Zreli eritrociti nemaju jezgru pa se proteini ne sintetiziraju u stanici. Eritrocit je gotovo potpuno ispunjen hemoglobinom. 2. Crvena krvna zrnca nemaju mitohe
Derivati hemoglobina
Molekula hemoglobina stupa u interakciju s različitim ligandima, tvoreći derivate hemoglobina. 1. Deoksihemoglobin - HHb - nije povezan s
Hemoglobinopatije
Sve strukturne anomalije proteinskog dijela hemoglobina nazivaju se hemoglobinoze. Razlikovati: hemoglobinopatije; talasemija. Gemogle
izmjena željeza
Tijelo odrasle osobe sadrži 3-4 g željeza, od čega oko 3,5 g u krvnoj plazmi. RBC hemoglobin sadrži približno 68% ukupnog željeza u tijelu.
anemija uzrokovana nedostatkom željeza
Anemija uzrokovana nedostatkom željeza razvija se kao posljedica poremećenog metabolizma željeza. Susreću se češće od drugih oblika anemije. Glavni razlozi: - kronična hrv
Karakterizacija serumskih proteina
Proteini komplementa - ovaj sustav uključuje 20 proteina koji cirkuliraju krvlju u obliku neaktivnih prekursora. Njihova aktivacija događa se pod djelovanjem posebnih
Hemofilija
Hemofilin je nasljedna bolest uzrokovana nedostatkom određenih čimbenika zgrušavanja krvi. Hemofilija A povezana je s nedostatkom faktora VIII, hemofilija B
Značajke biokemijskih procesa u bubrežnom tkivu
· Visoki intenzitet energetskog metabolizma. Veliki troškovi ATP-a povezani su s aktivnim transportnim procesima tijekom reapsorpcije, sekrecije, a također i s biosintezom proteina. glavni put
Funkcije aksonske plazma struje
1. Kontinuirana nadoknada sastavni dijelovi neurona u normalnim i patološkim stanjima. 2. Oslobađanje tvari iz neurona u vezi sa sinaptičkim prijenosom, njegovom trofikom i drugim
Metabolizam slobodnih aminokiselina u mozgu
Aminokiseline imaju važnu ulogu u metabolizmu i funkcioniranju središnjeg živčanog sustava. To se objašnjava ne samo isključivom ulogom aminokiselina kao izvora sinteze velikih
Neuropeptidi
U posljednje vrijeme značajno se povećao interes za kontrolu najvažnijih funkcija mozga uz pomoć peptida. Otkriven je prilično velik broj peptida koji su sposobni
Energetski metabolizam u živčanom tkivu
karakteristične značajke energetski metabolizam u moždanom tkivu su: 1. Njegov visok intenzitet u usporedbi s drugim tkivima. 2. Velika potrošnja brzine
Neurokemijske osnove pamćenja
Pamćenje je složen i još nedovoljno proučen proces koji uključuje faze hvatanja, pohranjivanja i dohvaćanja pristiglih informacija. Sve su te faze usko povezane jedna s drugom, i to često
Cerebrospinalna tekućina (likvor ili cerebrospinalna tekućina)
Ukupna količina cerebrospinalne tekućine u odrasle osobe je 100-150 ml, u djece 80-90 ml. Brzina stvaranja cerebrospinalne tekućine kreće se od 350-750 ml / dan. Cerebrospinalna tekućina se ažurira 3-7 puta dnevno, h
Mišićni proteini
Postoje tri skupine proteina: miofibrilarni proteini - 45%; Sarkoplazmatski proteini - 35%; stromalni proteini - 20%. I. Miofibrilarni
Biokemijski mehanizmi mišićne kontrakcije i relaksacije
Biokemijski ciklus mišićne kontrakcije sastoji se od 5 faza: 1-2-3 - faze kontrakcije; 4-5 - faze opuštanja. Stadij 1 - u stadiju mirovanja miozina
Uloga iona kalcija u regulaciji mišićne kontrakcije
Ključnu ulogu u regulaciji mišićne kontrakcije imaju kalcijevi ioni (Ca2+). Miofibrile imaju sposobnost interakcije s ATP-om i kontrakcije samo ako postoji određena količina u okolini.
Biokemija mišićnog zamora
Umor je stanje organizma koje se javlja kao posljedica dugotrajnog opterećenja mišića, a karakterizira ga privremeni pad sposobnosti.
Kolagen
U izvanstaničnom matriksu molekule kolagena tvore polimere koji se nazivaju kolagene fibrile. Imaju ogromnu snagu i praktički su nerastegljivi (mogu izdržati opterećenje od 10 000 r
Elastin
Za razliku od kolagena, koji stvara čvrste fibrile, elastin ima svojstva slična gumi. Elastinske niti sadržane u tkivima pluća, u stijenkama krvnih žila, u elastičnim ligamentima
Proteoglikani i glikoproteini
Proteoglikani su makromolekularni spojevi koji se sastoje od proteina (5-10%) i glikozaminoglikana (90-95%). Oni čine glavnu tvar izvanstaničnog matriksa. Glikozamino
metabolizam ugljikohidrati glukoza glikoliza
Proteini prijenosnici igraju ulogu u prijenosu glukoze između stanica i krvi. Ovi proteini su označeni kao GluT i numerirani su prema redoslijedu kojim su pronađeni. Oni prenose glukozu između stanica i krvi duž gradijenta koncentracije (za razliku od nosača koji prenose MSc tijekom njihove apsorpcije u crijevima protiv gradijenta koncentracije). GluT1 se nalazi u endotelu BBB. Služi za opskrbu mozga glukozom. GluT2 u stijenci crijeva, jetri i bubrezima – organima koji otpuštaju glukozu u krv. GluT3 se nalazi u neuronima mozga. GluT4 je glavni prijenosnik glukoze u mišićima i adipocitima. GluT5 se nalazi u tankom crijevu, detalji njegove funkcije nisu poznati.
Sljedeće stanice i tkiva posebno intenzivno koriste glukozu: 1) živčanog tkiva, jer za nju je glukoza jedini izvor energije, 2) mišići (za stvaranje energije za kontrakcije), 3) stijenka crijeva (apsorpcija raznih tvari zahtijeva energiju), 4) bubrezi (stvaranje mokraće je proces ovisan o energiji), 5) nadbubrežne žlijezde (potrebna je energija za sintezu hormona); 6) eritrociti; 7) masno tkivo (glukoza mu je neophodna kao izvor glicerola za stvaranje TAG); 8) mliječna žlijezda, posebno tijekom laktacije (glukoza je neophodna za stvaranje laktoze).
U tkivima se oksidira oko 65% glukoze, 30% odlazi na liponeogenezu, 5% na glikogenogenezu.
Glukostatsku funkciju jetre osiguravaju tri procesa: 1) glikogenogeneza, 2) glikogenoliza, 3) glukoneogeneza (sinteza glukoze iz međuproizvoda razgradnje proteina, lipida, ugljikohidrata).
S povećanjem glukoze u krvi, njezin se višak koristi za stvaranje glikogena (glikogenogeneza). Sa smanjenjem glukoze u krvi povećava se glikogenoliza (razgradnja glikogena) i glukoneogeneza. Pod utjecajem alkohola dolazi do inhibicije glukoneogeneze, što je praćeno padom glukoze u krvi kada u velikom broju pijani alkohol. Stanice jetre, za razliku od ostalih stanica, mogu propuštati glukozu u oba smjera, ovisno o koncentraciji glukoze u međustaničnoj tvari i krvi. Dakle, jetra obavlja glukostatsku funkciju, održavajući konstantan sadržaj glukoze u krvi, što je 3,4-6,1 mmol / l. Do 10-14 dana nakon poroda primjećuje se fiziološka hipoglikemija, to je zbog činjenice da je nakon poroda prekinuta komunikacija s majkom, a rezerve glikogena su male.
Glikogeneza 5% glukoze se pretvara u glikogen. Stvaranje glikogena naziva se glikogenogeneza. 2/5 rezervi glikogena (oko 150 grama) taloži se u jetrenom parenhimu u obliku grudica (10% sirove težine jetre). Ostatak glikogena taloži se u mišićima i drugim organima. Glikogen služi kao rezerva GWL za sve organe i tkiva. Rezerva GWL u obliku glikogena je posljedica činjenice da glikogen kao IUD, za razliku od glukoze, ne povećava osmotski tlak stanica.
Glikogeneza je složen, višefazni proces koji se sastoji od sljedećih faza - reakcije na znanje (samo tekst), vidi. materijali stranica 35:
- 1 – Stvaranje glukoza-6-fosfata – u jetri pod djelovanjem glukokinaze, a u ostalim tkivima pod djelovanjem heksokinaze dolazi do fosforilacije glukoze i pretvaranja u glukoza-6-fosfat (ireverzibilna reakcija).
- 2 - Pretvorba glukoza-6-fosfata u glukoza-1-fosfat Pod djelovanjem fosfoglukomutaze iz glukoza-6-fosfata nastaje glukoza-1-fosfat (reverzibilna reakcija).
- 3 - Stvaranje UDP-glukoze - glukoza-1-fosfat stupa u interakciju s UTP pod djelovanjem UDP-pirofosforilaze i nastaju UDP-glukoza i pirofosfat (reverzibilna reakcija)
- 4 - Produljenje glikogenskog lanca počinje uključivanjem enzima glikogenina u rad: UDP-glukoza stupa u interakciju s OH skupinom tirozina u enzimu glikogenin (UDP se odcjepljuje i, kada se refosforilira, ponovno daje UTP). Zatim glikozilirani glikogenin stupa u interakciju s glikogen sintazom, pod čijim se djelovanjem na prvi ostatak glukoze preko 1-4 veze dodaje još do 8 molekula UDP-glukoze. U ovom slučaju, UDP se odvaja (reakcije, vidi str. 123 - Biokemija u dijagramima i crtežima, 2. izdanje - N.R. Ablaev).
- 5 - Grananje molekule glikogena - pod djelovanjem amilo (14) (16) -transglukozidaze nastaje alfa (16) - glikozidna veza (vidi film, ne otpisivati).
Dakle, 1) glikogen sintetaza i amilotransglukozidaza sudjeluju u stvaranju zrele molekule glikogena; 2) sinteza glikogena zahtijeva puno energije - za spajanje 1 molekule glukoze na fragment glikogena, koristi se 1 molekula ATP i 1 molekula UTP; 3) za pokretanje procesa potrebna je prisutnost glikogenskog klica i nekih specijaliziranih početnih proteina; 4) ovaj proces nije neograničen - višak glukoze se pretvara u lipide.
Glikogenoliza Proces razgradnje glikogena odvija se na 2 načina: 1 način - fosforoliza, 2 način - hidroliza.
Fosforoliza se javlja u mnogim tkivima (odmah pišemo reakcije, otvaramo samo tekst). U isto vrijeme, fosforne kiseline su vezane na krajnje molekule glukoze i istovremeno se odcjepljuju u obliku glukoza-1-fosfata. Ubrzava reakciju fosforilaze. Glukoza-1-fosfat tada prelazi u glukoza-6-fosfat, koji ne prodire kroz staničnu membranu i koristi se samo tamo gdje je nastao. Takav proces moguć je u svim tkivima osim u jetri, u kojoj ima puno enzima glukoza-6-fosfataze, koji ubrzava cijepanje fosforne kiseline i nastaje slobodna glukoza, koja može ući u krv - pokazati na filmu, znati reakcije, pogledajte materijale na stranicama 36 -37 (ne otpisujte za otvorene).
Obavezno u obliku teksta - Fosforilaza ne djeluje na alfa (16) glikozidne veze. Stoga konačno uništavanje glikogena provodi amilo-1,6-glukozidaza. Ovaj enzim pokazuje 2 tipa aktivnosti. Prvo, aktivnost transferaze, koja prenosi fragment od 3 molekule glukoze iz alfa (16) položaja u alfa (14) položaj. Drugo, aktivnost glukozidaze, koja ubrzava cijepanje slobodne glukoze na razini alfa (16) glikozidne veze (vidi film).
Drugi način glikogenolize - hidroliza, provodi se uglavnom u jetri pod djelovanjem gama-amilaze. U tom slučaju posljednja molekula glukoze se odcjepi od glikogena i slobodna glukoza može ući u krv. Upoznajte se s reakcijama, pogledajte materijale na stranici 37, pokažite na filmu.
Dakle, kao rezultat glikogenolize nastaje ili glukoza-monofosfat (tijekom fosforolize) ili slobodna glukoza (tijekom hidrolize), koja se koristi za sintetske procese ili prolazi kroz razgradnju (oksidaciju).
Glukoza može ući u stanice tjelesnih tkiva i egzogeno iz hrane, i formirana endogeno iz pohranjenog glikogena (kao rezultat glikogenolize) ili iz drugih supstrata kao što su laktat, glicerol, aminokiseline (kao rezultat glukoneogeneze). Glukoza apsorbirana u tankom crijevu ulazi u jetru kroz portalnu venu i ulazi u hepatocite. Glukoza je po svojoj prirodi hidrofilna tvar, stoga ne može slobodno kapati kroz fosfolipidnu membranu. Mehanizam njegovog transporta provodi se uz pomoć proteina nosača. Kada se stimulira inzulinom, opaža se povećanje sadržaja ovih proteina u plazma membranama za 5-10 puta, dok se njihov sadržaj smanjuje za 50-60% unutar stanice. Da bi se potaknulo kretanje proteina nosača do membrane, potrebni su daljnji stimulativni učinci inzulina. Do danas su identificirane dvije klase prijenosnika glukoze:
Kotransporter Na-glukoze, koji se eksprimira posebnim epitelnim trepljastim stanicama tanko crijevo i proksimalni bubreg. Ovaj protein aktivno prenosi glukozu iz intestinalnog lumena ili nefrona protiv koncentracijskog gradijenta tako što veže glukozu na one natrijeve ione koji se transportiraju ispod koncentracijskog gradijenta.
Vlasnički transporteri glukoze. To su membranski proteini koji se nalaze na površini svih stanica i transportiraju glukozu ispod koncentracijskog gradijenta. Transporteri glukoze provode prijenos glukoze ne samo u stanicu, već i izvan stanice te su također uključeni u unutarstanično kretanje glukoze. Trenutno je opisano 6 transportnih proteina glukoze, GluT.
U stanicama se glukoza fosforilira u reakciji heksokinaze, pretvarajući se u glukoza-6-fosfat (Gl-6-P), Gl-6-P je supstrat nekoliko metaboličkih putova: sinteza glikogena, pentozofosfatni ciklus, glikolitička razgradnja do laktat, odnosno aerobni metabolizam počinje ovom molekulom.potpuna razgradnja na CO 2 i H 2 O. U stanicama sposobnim za glukoneogenezu (stanice jetre, bubrega, crijeva) Gl-6-P se može defosforilirati i ući u krv u obliku slobodne glukoze i transportirati u druge organe i tkiva.
Glukoza je posebno važna za moždane stanice. Stanice živčanog sustava ovise o glukozi kao glavnom energetskom supstratu. Istodobno, nema rezervi glukoze u mozgu, tamo se ne sintetizira, neuroni ne mogu trošiti druge energetske supstrate, osim glukoze i ketonskih tijela, glukoza se može gotovo potpuno iscrpiti iz izvanstanične tekućine, budući da stanice živčani sustav troši glukozu na način neovisan o inzulinu.
Glikogen. Iz Gl-6-P, kao rezultat kombiniranog djelovanja glikogen sintetaze i enzima "grananja", sintetizira se glikogen - polimer koji izgledom podsjeća na drvo. Molekula glikogena može sadržavati do milijun monosaharida. U tom slučaju dolazi do svojevrsne kristalizacije glikogena i on nema osmotski učinak. Ovaj oblik je pogodan za skladištenje u kavezu. Kad bi se toliki broj molekula glukoze otopio, tada bi uslijed osmotskih sila došlo do raskidanja stanice. Glikogen je pohranjeni oblik glukoze i energije. Nalazi se u gotovo svim tkivima, u stanicama živčanog sustava njegova minimalna količina, posebno ga ima u jetri i mišićima. Glikogen sadrži samo 2 tipa glikozidnih veza: a(1®4)-tip i a(1®6)-tip. Veza tipa a(1®4) nastaje svakih 8-10 D-glukoznih ostataka (slika 4).
Glikogenoliza. Ovo je način razgradnje glikogena. Glikogen se u tijelu uglavnom skladišti u jetri i skeletni mišići. Mišićni glikogen se koristi kao izvor energije tijekom intenzivne tjelesne aktivnosti. Glikogenoliza u jetri se aktivira kao odgovor na smanjenje glukoze tijekom pauza za obrok ili kao odgovor na stres. Glavni hormoni koji aktiviraju glikogenolizu su glukagon, adrenalin (epinefrin) i kortizol (tablica 2).
tablica 2
Glikogenoliza počinje cijepanjem terminalnih glukoznih ostataka na a(1®4) vezama, u tom procesu glikogen fosforilaza je ključni enzim (slika 5.). Fosforilaza se aktivira fosforilacijom koja uključuje cAMP-ovisnu protein kinazu i fosforilazu kinazu. Aktivaciju fosforilaze kontroliraju kateholamini (jetra, mišići) i glukagon (jetra). Ovi hormoni potiču razgradnju glikogena u jetri, a time i hiperglikemijski odgovor. Produkt reakcije fosforilaze je glukoza-1-fosfat (G-1-P), koji se pretvara u G-6-P uz sudjelovanje enzima fosfoglukomutaze. U jetri se glukoza stvara iz G-6-P i G-1-P uz sudjelovanje enzima G-6-Ftaze, odnosno G-1-Ftaze. Enzim fosforilaza specifičan je samo za a(1®4) veze. Razgrađuje glikogen sve dok na kraju grane ne ostanu 3-4 ostatka ugljikohidrata. Tada djeluje enzimski kompleks transglukozilaze i glukozidaze. Prvi od ovih enzima prenosi (translocira) kratki segment ugljikohidratnih ostataka na kraj a(1®4) lanca, drugi odcjepljuje glukozu na a(1®6) vezi. Ponavlja se ciklus koji uključuje fosforilaze i enzimski kompleks koji uništava ogranke glikogena. Oko 90% glukoze oslobađa se iz glikogena u obliku G-1-P kada se a(1®4) veza pokida, 10% kao slobodna glukoza kada se a(1®6) veza pokida. Glukoza može nastati iz glikogena uz sudjelovanje amil-1,6-glukozidaze, koja razgrađuje bočne lance glikogena.
|
Glikogenoze. To je skupina nasljednih bolesti povezanih s nedostacima enzima, kod kojih je poremećena razgradnja glikogena (slika 5.) te se, unatoč velikoj zalihi glikogena u organima, u bolesne djece razvija hipoglikemija (tablica 3.).
Tablica 3
| Glikogenoze - bolesti skladištenja glikogena | |||
| Vrsta | Ime bolesti | Defekt enzima | Strukturalne i kliničke manifestacije mana |
| ja | von Gierke's (Girke) | glukoza-6-fosfataza | teška postapsorpcijska hipoglikemija, laktacidoza, hiperlipidemija |
| II | Pompe's (Pompe) | lizosomska a-glukozidaza | granule glikogena u lizosomima |
| III | Cori's (Corey) | transglukozilaza/glukozidaza | promijenjena struktura glikogena, hipoglikemija |
| IV | Andersenova (Andersen) | enzim "grananja". | promijenjena struktura glikogena |
| V | McArdle's (McArdle) | mišićna fosforilaza | taloženje glikogena u mišićima, grčevi tijekom vježbanja |
| VI | Njezina (Heru) | fosforilaze jetre | hipoglikemija, ali ne tako teška kao kod tipa I |
Gierkeova bolest (glikogenoza tipa I) je najviše proučavana, kod ove bolesti je blokirana razgradnja glikogena zbog odsutnosti enzima glukoza-6-fosfataze, struktura glikogena je normalna. Stvaranje slobodne glukoze je poremećeno, stvara se puno laktata. Hipoglikemija dovodi do aktivacije metabolizma masti, oksidacija lipida je popraćena stvaranjem ketonskih tijela. Hipoglikemija se jasno očituje u određivanju glukoze u krvi metodama glukozooksidaze i heksokinaze, dok reduktometrijskom metodom po Hagedornu, zbog prisustva reducirajućih tvari u krvi, rezultati određivanja glukoze su značajno iskrivljeni. Vrijednost adrenalinskih i glukagonskih testova je velika, jer adrenalin i glukagon ne povećavaju razinu glukoze u krvi zbog nemogućnosti jetre da opskrbi slobodnu glukozu iz glikogena.
POVIJEST SLUČAJA #1
GIRKEOVA BOLEST (GLIKOGENOZA KOD DEFICIJENA G-6-FAZE)
Djevojčica stara 6 mjeseci bila je stalno hirovita, bolesnog izgleda, brzo se umarala, padala u pospanost, često je imala probavne smetnje, a uočeno je značajno povećanje jetre.
Laboratorijska analiza:
Glukoza u krvi (1 sat nakon hranjenja) - 3,5 mmol/l (referentni raspon » 5 mmol/l)
4 sata nakon hranjenja, na pozadini znakova bolesnog stanja s pulsom od 110 po 1 min, razina glukoze bila je 2 mmol / l. Simptomi su se povukli nakon jela. Biopsija jetre pokazala je velike naslage glikogena u citoplazmi hepatocita.
Dijagnosticirana Gierkeova bolest. Liječenje je uključivalo česta hranjenja uz smanjenje ugljikohidrata u prehrani i prehranu kroz nazogastrična sonda noću.
POVIJEST SLUČAJA #2
MAC-ARDLEOVA BOLEST (GLIKOGENOZA SA SMANJENOM MIŠIĆNOM SNAgom)
30-godišnji muškarac obratio se liječniku o kronične boli u mišićima nogu i ruku te konvulzije tijekom vježbanja. Imao je slabost u mišićima, pa se nikad nije bavio sportom. Stanje se nije mijenjalo sve dok nije odlučio ojačati mišiće bavljenjem sportom. Uz uporne tjelesne vježbe, bolovi su u pravilu nestajali nakon 15-30 minuta treninga i mogao je nastaviti vježbati.
Laboratorijska analiza:
Laboratorijskim istraživanjem utvrđeno je da je tijekom umjerenog vježbanja razina glukoze u krvi normalna, ali je povećana aktivnost MM frakcije kreatin kinaze (MM-CK), što ukazuje na oštećenje mišića. Intenzivnim mišićnim radom neznatno se smanjila razina glukoze u krvi, ali se istovremeno smanjila i razina laktata. Biopsija je pokazala neobično visoku količinu glikogena u mišićima, što dokazuje bolest skladištenja glikogena.
Rasprava:
U početnom razdoblju mišićnog opterećenja uvijek se počinje intenzivno trošiti glukoza, koja nastaje iz raspadajućeg glikogena. Međutim, kod konvulzija koje se javljaju s nedostatkom kisika, kao rezultat aktivacije glikolize, trebalo bi doći do stvaranja piruvata, koji se pretvara u laktat i ulazi u krv. U istom slučaju nije bilo povećanja laktata, što dokazuje kršenje mobilizacije mišićnog glikogena. Raskid bol u mišićima 0,5 sati nakon vježbanja, objašnjava se fiziološkom reakcijom izazvanom adrenalinom koji se oslobađa tijekom vježbanja, a koji potiče ulazak glukoze i masnih kiselina u mišiće iz krvi, kompenzirajući nedovoljan unos glukoze iz mišićnog glikogena.
Glikoliza. U anaerobnim uvjetima glavna je glikoliza metabolički put razgradnja glukoze. U tom procesu, razgradnjom 1 molekule glukoze nastaju 2 molekule ATP i 2 molekule piruvata. U tkivima u kojima sinteza ATP-a nije u potpunosti osigurana zbog oksidativne fosforilacije, glukoza je glavni izvor energije. Intenzivnim mišićnim radom u mišićima dolazi do razgradnje ugljikohidrata do laktata, što uzrokuje tzv. kisikov dug i dovodi do unutarstaničnog zakiseljavanja. Red lijekovi, osobito bigvanidi, lijekovi sulfonilureje prve generacije, aktiviraju glikolizu, stoga kod dijabetesa mogu biti dodatni čimbenici koji pridonose razvoju laktacidoze. U tom smislu, uz određivanje parametara CBS-a i plinova u krvi, u ekspresnim laboratorijima u jedinicama intenzivnog liječenja preporučuje se određivanje laktata u bolesnika s hipoksijom u razvoju. Inhibitori glikolize su monojodoacetat i NaF - jaki otrovi. U eritrocitima su glikoliza i pentozofosfatni ciklus glavni načini iskorištavanja glukoze, njihov intenzitet je visok, stoga se ne preporuča ostavljati ugrušak sa serumom pri određivanju glukoze niti mjeriti glukozu u EDTA stabiliziranoj krvi nakon više od 1 sata. Ako je potrebno pohraniti krv, preporuča se koristiti monojodoacetat ili NaF kao inhibitor glikolize.
Aerobna oksidacija glukoze. Glukoza je jedan od glavnih energetskih supstrata u tijelu. Brzina njegove oksidacije u mirovanju na prazan želudac je oko 140 mg/kg tjelesne težine tijekom 1 sata. Neki vitalni važni organi, posebno cerebralni korteks, koriste samo glukozu kao energetski supstrat. U procesu oksidacije prelazi glikolitičkim putem u piruvat koji ulazi u mitohondrije gdje se dekarboksilira u acetil-coA. Daljnja oksidacija odvija se u Krebsovom ciklusu i procesu oksidativne fosforilacije, u kojem se sintetizira ATP i stvara endogena voda. Ovo je glavni način proizvodnje energije: 1 molekula glukoze u procesu aerobne oksidacije omogućuje sintetiziranje 19 puta više ATP-a nego glikolizom, odnosno 38 molekula ATP-a. Oksidacija glukoze u aerobnim uvjetima je najučinkovitiji način koristiti kisik za energetske potrebe. Učinkovitost bazalnog metabolizma je najveća kada se glukoza oksidira, pa je važna komponenta u parenteralnoj prehrani.
Pentozofosfatni šant. Biološka uloga ovog ciklusa je stvaranje pentoznih fosfata potrebnih za sintezu nukleinskih kiselina, stvaranje reduciranih ekvivalenata u obliku NADPH za sintezu masnih kiselina i osiguravanje antioksidativnog sustava stanica. Među nedostacima pentozofosfatnog šanta najčešći je nedostatak ili abnormalnost enzima glukoza-6-fosfat dehidrogenaze. Ovo ne osigurava potrebnu obnovu glutationa. U membrani eritrocita aktivira se peroksidacija, nakupljaju se hidroperoksidi, narušava se propusnost stanične membrane, što rezultira hemolizom.
Odnos između ugljikohidrata, bjelančevina i metabolizam lipida . Važan zajednički intermedijer u metabolizmu ugljikohidrata, aminokiselina i lipida je molekula acetil-coA u stanicama. Preko acetil-coA, glukoza i drugi ugljikohidrati mogu se pretvoriti u masne kiseline i trigliceride, u neesencijalne aminokiseline, i obrnuto, glukoza se može sintetizirati kroz ovu molekulu. Putem međusobnih pretvorbi s različitim načinima prehrane tijelo sintetizira potrebne komponente. Stoga, čak i uz isključivo ugljikohidratnu prehranu, masa masnog tkiva može se povećati. Nakon jela, kao i nakon unosa ugljikohidrata, ne preporučuje se ispitivanje bazalne razine glukoze u krvi. Gotovo uvijek kod hipertrigliceridemije postoji tendencija poremećaja metabolizma ugljikohidrata zbog razvoja inzulinske rezistencije.
Glukoneogeneza. Ovo je naziv metaboličkog procesa sinteze glukoze iz aminokiselina i produkata intermedijarnog metabolizma. U procesu glukoneogeneze odvijaju se iste reakcije kao i kod glikolize, ali u obrnuti smjer. Izuzetak su 3 reakcije koje su šantirane. Kompletan set enzima glukoneogeneze nalazi se u stanicama jetre, bubrega i crijevne sluznice. Glukokortikoidi, posebice kortizol, snažni su stimulatori sinteze enzima glukoneogeneze, uzrokujući hiperglikemiju zbog sinteze glukoze iz aminokiselina tijekom katabolizma proteina.
REGULACIJA METABOLIZMA UGLJIKOHIDRATA.
Razina glukoze u krvi najvažniji je čimbenik homeostaze. Održava se na određenoj razini radom crijeva, jetre, bubrega, gušterače, nadbubrežne žlijezde, masnog tkiva i drugih organa (slika 6).
|
|
|
Riža. 6. Metabolizam glukoze nakon jela. Glukoza apsorbirana u crijevima ulazi u jetru. Jetra održava stalnu opskrbu energetskim supstratima drugim organima, prvenstveno mozgu. Unos glukoze u jetru i mozak ne ovisi o inzulinu, au mišiće i masno tkivo ovisan je o inzulinu. U svim stanicama, prvi korak u metabolizmu glukoze je fosforilacija. U jetri, inzulin stimulira enzim glukokinazu, pokrećući stvaranje glikogena. Višak glukoza-6-fosfata koristi se za sintezu aminokiselina i lipida. U mišićima se glukoza skladišti kao glikogen, u masnom tkivu se pretvara u trigliceride, au tkivu mozga glukoza se koristi kao energetski supstrat.
Postoji nekoliko vrsta regulacije metabolizma ugljikohidrata: supstratna, živčana, hormonska, bubrežna.
Prilikom korištenja ugljikohidrata, kao i drugih tvari, tijelo se suočava s dva zadatka - usisavanje iz crijeva u krv prijevoz iz krvi u stanice tkiva. U svakom slučaju, potrebno je prevladati opnu.
Prijenos monošećera kroz membrane
Apsorpcija u crijevima
Nakon probave škroba i glikogena, nakon razgradnje disaharida u crijevnoj šupljini, glukoza i drugi monosaharidi koji moraju ući u krvotok. Da bi to učinili, moraju prevladati barem apikalnu membranu enterocita i njegovu bazalnu membranu.
sekundarni aktivni transport
Po mehanizam sekundarnog aktivnog transporta apsorpcija glukoze i galaktoze događa se iz crijevnog lumena. Takav mehanizam znači da se energija troši tijekom prijenosa šećera, ali se ne troši izravno na transport molekule, već na stvaranje gradijenta koncentracije druge tvari. U slučaju monosaharida, ova tvar je natrijev ion.
Sličan mehanizam transporta glukoze prisutan je u tubularnom epitelu. bubreg, koji ga reapsorbira iz primarnog urina.
Samo prisutnost aktivan prijevoz vam omogućuje prijenos iz vanjsko okruženje gotovo svu glukozu unutar stanica.
Enzim Na+,K+-ATPaza stalno, u zamjenu za kalij, pumpa ione natrija iz stanice, to je transport koji zahtijeva energiju. U lumenu crijeva sadržaj natrija je relativno visok i on se veže na specifičan membranski protein koji ima dva vezna mjesta: jedno za natrij, drugo za monosaharid. Važno je napomenuti da se monosaharid veže na protein tek nakon što se na njega veže natrij. Protein prijenosnik slobodno migrira u debljini membrane. Nakon kontakta proteina s citoplazmom, natrij se brzo odvaja iz nje po koncentracijskom gradijentu i odmah se odvaja monosaharid. Rezultat je nakupljanje monosaharida u stanici, a natrijeve ione ispumpava Na +, K + -ATPaza.
Oslobađanje glukoze iz stanice u međustanični prostor i dalje u krv događa se zbog olakšane difuzije.
Sekundarni aktivni transport glukoze i galaktoze kroz membrane enterocita
Pasivni transport
Za razliku od glukoze i galaktoze, fruktoza a ostali monosaharidi uvijek se transportiraju proteinima prijenosnicima neovisno o gradijentu natrija, t.j. olakšana difuzija. Da, na apikalni membrana enterocita sadrži transportni protein Glut-5 kroz koje fruktoza difundira u stanicu.
Za glukozu se koristi sekundarni aktivni transport kada ona nizak koncentracije u crijevima. Ako koncentracija glukoze u lumenu crijeva Sjajno, tada se također može transportirati u ćeliju olakšana difuzija uz pomoć proteina Glut-5.
Brzina apsorpcije monosaharida iz lumena crijeva u epitelocit nije ista. Dakle, ako se stopa apsorpcije glukoze uzme kao 100%, tada će relativna brzina prijenosa galaktoze biti 110%, fruktoze - 43%, manoze - 19%.
Prijenos iz krvi kroz stanične membrane
Nakon ulaska u krv koja teče iz crijeva, monosaharidi se kreću kroz žile portalnog sustava do jetre, djelomično se zadržavaju u njoj, a djelomično ulaze u sistemsku cirkulaciju. Njihov sljedeći zadatak je prodrijeti u stanice organa.
Glukoza se iz krvi u stanice prenosi putem olakšana difuzija duž gradijenta koncentracije koji uključuje proteini nosači(transporteri glukoze - "GluT"). Ukupno se razlikuje 12 tipova prijenosnika glukoze koji se razlikuju po lokalizaciji, afinitetu za glukozu i sposobnosti regulacije.
Transporteri glukoze Glut-1 prisutni su na membranama svih stanica i odgovorni su za osnovni transport glukoze u stanice potreban za održavanje vitalnosti.
Značajke Glut-2 je sposobnost prolaska glukoze u dva smjera i nizak afinitet na glukozu. Nosač je predstavljen, prije svega, u hepatocita, koji nakon jela hvataju glukozu, au postapsorpcijskom razdoblju i tijekom posta opskrbljuju je krvlju. Ovaj transporter je također prisutan u crijevni epitel i bubrežnih tubula. Prisutan na membranama β stanice u Langerhansovim otočićima, GluT-2 prenosi glukozu prema unutra u koncentracijama iznad 5,5 mmol/L i time stvara signal za povećanje proizvodnje inzulina.
Glut-3 ima visok afinitet na glukozu i predstavljen je u živčanog tkiva. Stoga su neuroni sposobni apsorbirati glukozu čak i pri niskim koncentracijama u krvi.
Glut-4 se nalazi u mišićima i masnom tkivu, samo su ti transporteri osjetljivi na utjecaj inzulin. Kada inzulin djeluje na stanicu, one izlaze na površinu membrane i prenose glukozu unutra. Te se tkanine nazivaju ovisna o inzulinu.
Neka su tkiva potpuno neosjetljiva na djelovanje inzulina, tzv neovisni o inzulinu. To uključuje živčano tkivo, staklasto tijelo, leću, mrežnicu, bubrežne glomerularne stanice, endoteliocite, testise i eritrocite.
Potrošnja glukoze stanicama iz krvotoka također se događa olakšanom difuzijom. Stoga brzina transmembranskog protoka glukoze ovisi samo o gradijentu njezine koncentracije. Izuzetak su mišićne stanice i masno tkivo, gdje olakšanu difuziju regulira inzulin (hormon gušterače). U nedostatku inzulina plazma membrana ovih stanica je nepropustan za glukozu, budući da ne sadrži proteine nosače glukoze (transportere) glukoze. Transporteri glukoze nazivaju se i receptori glukoze. Na primjer, opisan je prijenosnik glukoze izoliran iz eritrocita. Ovo je transmembranski protein čiji je polipeptidni lanac građen od 492 aminokiselinska ostatka i ima domensku strukturu. Polarne domene proteina nalaze se duž različite strane membrane, hidrofobne nalaze se u membrani, prelazeći je nekoliko puta. Transporter ima mjesto vezanja glukoze na vanjskoj strani membrane. Nakon dodatka glukoze mijenja se konformacija proteina, zbog čega se glukoza povezuje s proteinom u području okrenutom prema unutrašnjosti stanice. Zatim se glukoza odvaja od transportera, prolazeći u stanicu
Smatra se da metoda olakšane difuzije, u usporedbi s aktivnim transportom, onemogućuje transport iona zajedno s glukozom ako se ona transportira duž koncentracijskog gradijenta.
Apsorpcija ugljikohidrata u crijevima. Apsorpcija monosaharida iz crijeva odvija se olakšanom difuzijom uz pomoć posebnih proteinskih nosača (transportera). Osim toga, glukoza i galaktoza se transportiraju u enterocit sekundarnim aktivnim transportom, ovisno o gradijentu koncentracije natrijevih iona. Proteini prijenosnici ovisni o gradijentu Na + osiguravaju apsorpciju glukoze iz lumena crijeva u enterocit protiv gradijenta koncentracije. Koncentraciju Na+ potrebnu za ovaj transport osigurava Na+,K+-ATPaza, koja radi poput pumpe, pumpajući Na+ iz stanice u zamjenu za K+. Za razliku od glukoze, fruktoza se prenosi sustavom neovisnim o gradijentu natrija.
Transporteri glukoze(GLUT) nalaze se u svim tkivima. Postoji nekoliko vrsta GLUT-ova (Tablica 7-1) i numerirani su prema redoslijedu kojim su pronađeni.
Struktura proteina iz obitelji GLUT razlikuje se od proteina koji prenose glukozu kroz membranu u crijevima i bubrezima u odnosu na koncentracijski gradijent.
Opisanih 5 tipova GLUT-ova imaju sličnu primarnu strukturu i organizaciju domene.
- GLUT-1 osigurava stalan dotok glukoze u mozak;
- GLUT-2 se nalazi u stanicama organa koji izlučuju glukozu u krv. Upravo uz sudjelovanje GLUT-2 glukoza prelazi u krv iz enterocita i jetre. GLUT-2 sudjeluje u transportu glukoze u β-stanice gušterače;
- GLUT-3 ima veći afinitet za glukozu od GLUT-1. Također osigurava stalnu opskrbu stanicama živčanog i drugih tkiva glukozom;
- GLUT-4 je glavni prijenosnik glukoze u mišićne stanice i masno tkivo;
- GLUT-5 nalazi se uglavnom u stanicama tankog crijeva. Njegove funkcije nisu dobro poznate.
Sve vrste GLUT-a mogu se naći iu plazma membrani iu citosolnim vezikulama. GLUT-4 (i manjim dijelom GLUT-1) gotovo je u potpunosti smješten u citoplazmi stanica. Utjecaj inzulina na takve stanice dovodi do kretanja vezikula koje sadrže GLUT do plazma membrane, spajanja s njom i ugradnje transportera u membranu. Nakon toga moguć je olakšani transport glukoze u te stanice. Nakon smanjenja koncentracije inzulina u krvi, transporteri glukoze ponovno prelaze u citoplazmu, te prestaje dotok glukoze u stanicu (slika 7-19).
Kretanje glukoze iz primarnog urina u stanice bubrežnih tubula događa se sekundarnim aktivnim transportom, slično apsorpciji glukoze iz lumena crijeva u enterocite. Zbog toga glukoza može ući u stanice čak i ako je njezina koncentracija u primarnom urinu manja nego u stanicama. U tom slučaju, glukoza se reapsorbira iz primarnog urina gotovo u potpunosti (99%).
Poznati su razni poremećaji u radu transportera glukoze. Nasljedni defekt u tim proteinima može biti u osnovi dijabetes melitusa neovisnog o inzulinu (vidi Odjeljak 11). Istodobno, uzrok neispravnosti transportera glukoze ne može biti samo kvar u samom proteinu. Kršenje funkcije GLUT-4 moguće je u sljedećim fazama:
- prijenos inzulinskog signala o kretanju ovog transportera na membranu;
- kretanje transportera u citoplazmi;
- uključivanje u membranu;
- skidanje membrane itd.
77.Glikoliza (fosfotrioznog puta, ili Embden-Meyerhofov šant, ili Put Embden-Meyerhof-Parnassus) je enzimski proces uzastopne razgradnje glukoze u stanicama, praćen sintezom ATP-a. Glikoliza u aerobnim uvjetima dovodi do stvaranja pirogrožđane kiseline (piruvata), glikoliza u anaerobnim uvjetima dovodi do stvaranja mliječne kiseline (laktata). Glikoliza je glavni put katabolizma glukoze u životinja.
opći pregled
Glikolitički put sastoji se od 10 uzastopnih reakcija, od kojih je svaka katalizirana posebnim enzimom.
Proces glikolize može se uvjetno podijeliti u dvije faze. Prva faza, koja nastavlja s potrošnjom energije 2 molekule ATP-a, je cijepanje molekule glukoze u 2 molekule gliceraldehid-3-fosfata. U drugom stupnju dolazi do NAD-ovisne oksidacije gliceraldehid-3-fosfata, praćene sintezom ATP-a. Glikoliza je sama po sebi potpuno anaeroban proces, odnosno ne zahtijeva prisutnost kisika za odvijanje reakcija.
Glikoliza je jedan od najstarijih metaboličkih procesa poznatih u gotovo svim živim organizmima. Pretpostavlja se da se glikoliza pojavila prije više od 3,5 milijarde godina u primarnim prokariotima.
Proizlaziti
Rezultat glikolize je pretvorba jedne molekule glukoze u dvije molekule pirogrožđane kiseline (PVA) i stvaranje dva redukcijska ekvivalenta u obliku koenzima NAD∙H.
Kompletna jednadžba glikoliza izgleda ovako:
Glukoza + 2NAD + + 2ADP + 2P n \u003d 2NAD ∙ H + 2PVC + 2ATP + 2H 2 O + 2H +.
U nedostatku ili nedostatku kisika u stanici, pirogrožđana kiselina se reducira u mliječnu kiselinu, a zatim opća jednadžba glikoliza će biti:
Glukoza + 2ADP + 2P n \u003d 2 laktat + 2ATP + 2H 2 O.
Dakle, tijekom anaerobne razgradnje jedne molekule glukoze, ukupni neto prinos ATP-a je dvije molekule dobivene u reakcijama fosforilacije ADP supstrata.
U aerobnim organizmima krajnji produkti glikolize prolaze daljnje transformacije u biokemijskim ciklusima povezanim sa staničnim disanjem. Kao rezultat toga, nakon potpune oksidacije svih metabolita jedne molekule glukoze u posljednjoj fazi stanično disanje- oksidativna fosforilacija koja se odvija na dišnom lancu mitohondrija u prisutnosti kisika - dodatnih 34 ili 36 molekula ATP dodatno se sintetizira za svaku molekulu glukoze.
Staza
Prva reakcija glikoliza je fosforilacija molekule glukoze, što se događa uz sudjelovanje tkivno-specifičnog enzima heksokinaze uz potrošnju energije od 1 molekule ATP-a; nastaje aktivni oblik glukoze - glukoza-6-fosfat (G-6-F):
Za odvijanje reakcije neophodna je prisutnost iona Mg 2+ u mediju s kojima se veže kompleks molekule ATP. Ova reakcija je ireverzibilna i prva je ključna reakcija glikolize.
Fosforilacija glukoze ima dva cilja: prvi, budući da plazma membrana, koja je propusna za neutralnu molekulu glukoze, ne dopušta prolazak negativno nabijenih molekula G-6-P, fosforilirana glukoza je zaključana unutar stanice. Drugo, tijekom fosforilacije glukoza se pretvara u aktivni oblik koji može sudjelovati u biokemijskim reakcijama i biti uključen u metaboličke cikluse.
Jetreni izoenzim heksokinaza glukokinaza važan je u regulaciji razine glukoze u krvi.
U sljedećoj reakciji ( 2 ) pomoću enzima fosfoglukoizomeraze G-6-P se pretvara u fruktoza-6-fosfat (F-6-F):
Za ovu reakciju nije potrebna energija, a reakcija je potpuno reverzibilna. Na ovoj fazi u proces glikolize mogu se fosforilacijom uključiti i fruktoza.
Zatim dvije reakcije slijede gotovo odmah jedna za drugom: ireverzibilna fosforilacija fruktozo-6-fosfata ( 3 ) i reverzibilno aldolno cijepanje rezultirajućeg fruktoza-1,6-bisfosfat (F-1,6-bF) u dva trioza ( 4 ).
Fosforilaciju F-6-F provodi fosfofruktokinaza uz utrošak energije druge ATP molekule; ovo je drugo ključna reakcija glikolize, njezina regulacija određuje intenzitet glikolize u cjelini.
Aldolno cijepanje F-1,6-bF nastaje pod djelovanjem fruktozo-1,6-bisfosfat aldolaze:
Kao rezultat četvrte reakcije, dihidroksiaceton fosfat i gliceraldehid-3-fosfat, a prvi je gotovo odmah u akciji fosfotrioza izomeraza ide u drugu 5 ), koji je uključen u daljnje transformacije:
Svaku molekulu gliceraldehid fosfata oksidira NAD+ u prisutnosti gliceraldehid fosfat dehidrogenaza prije 1,3-difosfoglicerat (6 ):
Dolazi iz 1,3-difosfoglicerat, koji sadrži makroergičku vezu u 1 položaju, enzim fosfoglicerat kinaza prenosi ostatak fosforne kiseline na molekulu ADP (reakcija 7 ) - nastaje ATP molekula:
Ovo je prva reakcija fosforilacije supstrata. Od tog trenutka proces razgradnje glukoze prestaje biti energetski neprofitabilan, budući da se nadoknađuju energetski troškovi prve faze: sintetiziraju se 2 molekule ATP (po jedna za svaki 1,3-difosfoglicerat) umjesto dvije potrošene u reakcije 1 i 3 . Za ovu reakciju potrebna je prisutnost ADP-a u citosolu, odnosno s viškom ATP-a u stanici (i nedostatkom ADP-a) njegova se brzina smanjuje. Budući da se ATP, koji se ne metabolizira, ne taloži u stanici, već se jednostavno uništi, ova reakcija je važan regulator glikolize.
sekvencijalno: nastaje fosfoglicerol mutaza 2-fosfoglicerat (8 ):
Enolaze oblici fosfoenolpiruvat (9 ):
I konačno, druga reakcija fosforilacije supstrata ADP-a događa se stvaranjem enolnog oblika piruvata i ATP-a ( 10 ):
Reakcija se odvija pod djelovanjem piruvat kinaze. Ovo je posljednja ključna reakcija glikolize. Izomerizacija enolnog oblika piruvata u piruvat događa se neenzimski.
Od svog osnutka F-1,6-bF samo se reakcije odvijaju uz oslobađanje energije 7 i 10 gdje dolazi do fosforilacije supstrata ADP-a.