Въглехидратният метаболизъм (I-II
Стратегия за метаболизъм: извличане на енергия от околната среда - съхранение на излишната енергия - "съхранение на водород"
Цел: конвертирате потенциала за електронен трансфер в потенциал за трансфер на фосфорилна група, получете АТФ
Процес: въглеродният атом се окислява (алкохол, алдехид, карбоксилна киселина, въглероден диоксид), може да бъде едноетапен процес, може да се случи на стъпки, може да бъде несъвършен - образуване на ROS
Сближаване на метаболизма: източник на енергия за всички клетки, център на метаболизма: глюкоза, може да има малък преход между кетогенната и гликогеновата системи за съхранение, ако се появят: необратима трансформация. Метаболитен синдром: променени хранителни навици - високо наситени мастни киселини (“западна диета”), заседнал начин на живот - затлъстяване (затлъстяване), причина: енергиен дисбаланс
Дневна нужда от глюкоза: (при здрав млад мъжки модел) 160 гр, от които 120 гр нуждата на мозъка - 20 гр общо съдържание на глюкоза в кръвта и телесните течности (може да балансира целия метаболизъм, много чувствителна регулаторна система!) Освен това консумира много глюкоза: червени кръвни клетки, роговица, бъбречен мозък, тестиси, левкоцити, бели мускулни влакна (те също имат малък или никакъв анаеробен метаболизъм на митохондриите, гликолиза)
Нивата на кръвната захар са постоянни - необходим е постоянен, винаги активиращ се запас, това е запасът от гликоген в черния дроб (хепатоцити) под формата на гликоген. Повишаване на нивата на кръвната захар - може да се наложи тяхното понижаване - черният дроб и бъбреците (в по-малка степен) паренхимните клетки са в състояние да отделят глюкоза.
Чернодробният гликоген може да поддържа нивата на кръвната захар в продължение на 24 часа (гликогенолиза) - след това глюконеогенеза - започва синтез на глюкоза от невъглехидратни прекурсори: аминокиселина, лактат, глицерол, пропионат (гликогенолизата и глюконеогенезата работят една до друга, само съотношението се променя!
Регулиране на гликолизата: обратими и необратими процеси - IR: усвояването на глюкоза все още е двупосочно, но след фосфорилиране glu вече не може да излезе (вярно и за други захари, няма изход с отрицателен заряд). [по-нататъшни необратими стъпки, вижте бележка от лекцията (09.25-26.)] - общ регулаторен механизъм на глюконеогенеза и гликогенолиза регулиране на тези стъпки!
GLUT транспортери:
повече от 5 изоформи (поне), трансмембранни домени, позволяват улеснена дифузия
ФОСФРОИЛИРАНЕ НА ГЛЮКОЗА:
образува се хексокиназа, глюкокиназа, ATP-взискателна, glu-6-P.
Хексокиназа: присъства във всички клетки, висок афинитет (Km: 0,1 mM) - но не работи с пълен капацитет, алостерично инхибира крайния продукт, glu-6-P (инхибиране на крайния продукт - в допълнение към изместване на равновесието и алостерично инхибиране, това позволява нивото на кръвната захар - малък км !) не е специфично за глюкозата, а също така фосфорилира фруктозата
Глюкокиназа: специфична глюкоза, нисък афинитет (Km: 10 mM), насища много по-бавно от хексокиназата. Среща се в хепатоцитите, бета клетките на панкреаса: черният дроб събира хранителни вещества от порталната циркулация (ефект на първо преминаване - скрининг, поемане на лекарства) и може да се съхранява преобразуван в гликоген. Нивата на кръвната захар в Vena portae могат да достигнат до 20 mM - този скок се елиминира от системата глюкокиназа-GLUT2 след хранене (при преживните животни - поради продължително храносмилане - без глюкокиназа). Glu-6-P не инхибира, fru-6-P инхибира!
При новородени (особено недоносени бебета!): Хранителното вещество не може да се съхранява правилно, тъй като все още няма глюкокиназа, GLUT2, по време на бременност майчиният черен дроб го съхранява и за двата организма!
MODY: зрелият диабет на младите - мутантният глюкокиназен ген, лошото регулиране на секрецията на инсулин - не може да повиши правилно нивата на инсулин, тъй като нивата на кръвната захар се повишават (сензорната функция на бета-клетките на панкреаса се губи)
В обобщение:
нивото на кръвната захар се увеличава: хепатоцитната глюкокиназа се активира, намалена: деактивирана. Женски: активира се и в бета клетки, увеличава и количеството секреция на инсулин. Регулиране на глюкокиназната активност: регулаторната субединица, когато е свързана, е неактивна глюкокиназа, fru-6-P се свързва с регулатора. Fru-1-P се свързва с R: дисоциира от глюкокиназа, глюкокиназата е активна (fru-1-P се образува само от фруктоза!)