Галерея диаграмм связей Карта метаболизма сахара
Это интеллектуальная карта метаболизма сахара, включая переваривание и всасывание сахара, аэробное окисление сахара, синтез и распад гликогена и т. д.
Отредактировано в 2023-11-16 20:14:18Метаболизм глюкозы
Переваривание и всасывание сахара
В ходе энергозатратного активного процесса всасывания, при сотрудничестве ион-зависимого переносчика глюкозы (SGLT) и ион-натрия/ион-калий-АТФазы, глюкоза всасывается в клетки слизистой оболочки тонкого кишечника по градиенту концентрации ионов натрия и ионов натрия. а затем попадает в кровь и попадает в клетки с помощью переносчика глюкозы (GLUT).
Организм человека не содержит β-глюкозидазы и не может расщеплять и утилизировать целлюлозу.
Анаэробное окисление сахара (гликолиз, восстановление пирувата до лактата)
Гликолиз (после фосфорилирования, изомеризации, расщепления, дегидрирования и фосфорилирования на уровне субстрата с окончательным образованием 2пирувата 2АТФ 2НАДН 2Н )
Глюкоза образует глюкозо-6-фосфат (участвует гексокиназа НК, гидролизует АТФ, требуются ионы магния)
При изомеризации глюкозо-6-фосфата образуется фруктозо-6-фосфат (гексозофосфатизомераза, требуются ионы магния).
Фосфорилирование фруктозо-6-фосфата во фруктозо-1,6-бисфосфат (фосфофруктокиназа-1, требует АТФ, ионов магния)
Фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на две молекулы триозофосфата (альдолаза, дигидроксиацетонфосфат, глицеральдегид-3-фосфат).
Таутомеризация дигидроксиацетонфосфата и глицеральдегид-3-фосфата (триозофосфатизомераза, окончательная изомеризация в глицеральдегид-3-фосфат)
Глицеральдегид-3-фосфат окисляется до 1,3-бисфосфоглицерата (3-фосфатдегидрогеназа, акцептор водорода – НАДН Н).
Преобразует 1,3-бисфосфоглицерат в 3-фосфоглицерат (фосфоглицераткиназа, фосфорилирование на уровне субстрата для образования АТФ и 3-фосфоглицерата, требует участия ионов магния)
3-фосфоглицерат превращается в 2-фосфоглицерат (фосфоглицератмутаза, требует ионов магния)
Дегидратация 2-фосфоглицерата до фосфоенолпирувата.
Фосфодиолпируват превращается в пируват (пируваткиназа, фосфорилирование на уровне субстрата для образования АТФ, требует участия ионов магния и ионов калия)
Пируват восстанавливается до молочной кислоты
Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) катализирует восстановление пирувата до лактата с использованием НАДН H для отдачи водорода.
аэробное окисление сахара
Гликолиз глюкозы с образованием пирувата
Окислительное декарбоксилирование пирувата до ацетил-КоА (осуществляется в митохондриальном матриксе)
Катализируется ключевым ферментным комплексом пируватдегидрогеназы с образованием ацетил-КоА, НАДН (2,5АТФ), H, CO2.
Ацетил-КоА входит в цикл трикарбоновых кислот и сопровождается окислительным фосфорилированием (за исключением сукцинатдегидрогеназы на внутренней мембране митохондрий, остальные находятся в митохондриальном матриксе) (2CO2, 3NADH H, FADH2, АТФ или GTP)
Ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом с образованием лимонной кислоты (цитратсинтаза).
Изомеризация лимонной кислоты в изоцитрат (аконитазу)
При окислительном декарбоксилировании изоцитрата образуется α-кетоглутарат (изоцитрат-окислительная дегидрогеназа генерирует НАДН-Н, для первого декарбоксилирования которого необходимо участие ионов магния)
Окислительное декарбоксилирование α-кетоглутарата приводит к образованию сукцинил-КоА (комплекс α-кетоглутаратдегидрогеназы, генерирует НАДН H, CO2, второе декарбоксилирование)
Сукцинил-КоА превращается в сукцинат (сукцинил-КоА-синтаза, единственный фосфорилированный субстрат на уровне, который генерирует ARP или GTP)
Дегидрирование сукцината до фумарата (сукцинатдегидрогеназа (внутренняя митохондриальная мембрана), генерирует FADH2)
Фумаровая кислота присоединяет воду с образованием яблочной кислоты (фумаразы).
Дегидрирование малата до оксалоацетата (малатдегидрогеназа, генерирует НАДН H)
Физиологическое значение аэробного окисления сахара.
Генерировать 30 или 32 АТФ
Гликолиз: 2АТФ, 2НАДН Н (в цитоплазме транспортируется в митохондрии для образования 3 или 5 АТФ), всего 5 или 7 АТФ.
2-пируват генерирует 2НАДН Н, в сумме образуя 5АТФ.
Цикл 2-трикарбоновых кислот генерирует 4CO2, 6NADH H, 2FADH2, 2ATP или GTP, всего 20ATP.
Эффект Пастера
Аэробное окисление сахара ингибирует анаэробное окисление сахара.
пентозофосфатный путь
Катаболический путь, не производящий энергии, начинается с гликолиза глюкозо-6-фосфата, подвергается окислению и переносу групп с образованием фруктозо-6-фосфата и глицеральдегид-3-фосфата, а затем возвращается к гликолизу для метаболизма.
АТФ не вырабатывается, но в ходе метаболизма образуются НАДФН Н (участвующий в анаболизме соединений) и рибозо-5-фосфат (биосинтез нуклеотидов).
Стадия необратимого окисления
Ключевой фермент: глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (G6PDH).
Реверсивная групповая ступень передачи
Синтез и распад гликогена
Синтез гликогена (в основном в печени и мышцах, небольшое количество могут синтезировать почки)
Глюкозная единица, которую необходимо активировать (потребляет две молекулы энергии: АТФ, УТФ генерирует УДФГ)
Нужны праймеры
Исходный низкомолекулярный гликоген в клетке (глюкозная группа УДФГ присоединяется непосредственно к ее невосстанавливающему концу).
Гликозилированный белок гликоген
Синтез имеет направление
Только на невосстанавливающем конце гликогенового праймера.
формирование филиала
катализируется разветвляющими ферментами
распад гликогена
Гликогенфосфорилаза (действуя на гликозидную связь α-1,4) фосфорилирует группу глюкозы с невосстанавливающего конца гликогена с образованием глюкозо-1-фосфата.
разветвляющий фермент
Перенесите три олигосахаридные группы из четырех групп глюкозы в точке ветвления на соседний невосстанавливающий конец и соедините их α-1,4-гликозидными связями.
Группа глюкозы в точке ветвления гидролизуется с образованием свободной глюкозы посредством α-1,6-глюкозидной связи.
Глюкозо-1-фосфат превращается в глюкозо-6-фосфат.
Глюкоза вырабатывается в клетках печени глюкозо-6-фосфатазой.
Мышечные клетки не содержат глюкозо-6-фосфатазы и могут осуществлять только гликолиз.
Глюконеогенез (превращение несахаридных веществ (молочной кислоты, глицерина, гликогенных аминокислот) в глюкозу или гликоген)
Превращение пирувата в оксалоацетат (в митохондриальном матриксе)
Пируват и СО2 образуют оксалоацетат под действием пируваткарбоксилазы (в митохондриальном матриксе) (потребляя АТФ, биотин является коферментом)
Оксалоацетат превращается в фосфоенолпируват (поступает в цитоплазму)
Фосфоенолпируваткарбоксикиназа, потребляет ГТФ.
Фосфоенолпируват вступает в реакцию обратного гликолиза с образованием фруктозо-1,6-бисфосфата.
Превращение фруктозо-1,6-бисфосфата во фруктозо-6-фосфат
Фруктозодифосфаткиназа-1 (важнейший ключевой фермент, в основном подверженный аллостерической регуляции), экзергоническая реакция, не образует АТФ.
Глюкозо-6-фосфат гидролизуется до глюкозы.
Глюкозо-6-фосфатаза