Metabolizm węglowodanów - przemiany odpowiadające za generowanie energii w ATP

Glukozo-6-fosforan
Glukozo-1-fosforan szlak pentozowy
Glikoliza 6-fosfopirogronian
Glikogen
Fruktozo-6-fosforan
Pirigronian
Pirogronian

W warunkach beztlenowych w mięśniach powstaje mleczan i alanina.
W wątrobie mleczan przekształcany jest w cukier w procesie glukoneogenezy

Fosforoliza glikogenu:

Pi
Glikogen glukozo-1-fosforan + glikogen fosforylaza glikogenowa
mutaza- przekształca glukozo-1-fosforan w glukozo-6-fosforan, produktem przejściowym jest glukozo-1,6-bisfosforan

Glikogen jest polisacharydem rozwidlonym

Na hydrolizę łańcucha działają:

fosforylaza ( uwolnionych 8 cząsteczek glukozo-1-fosforanu)
transferaza (przenosi 3 reszty z miejsca rozwidlenia)
α-1,6-glukozydaza (uwolniona 1 cząsteczka glukozy)

Glikoliza –tor przemian katabolicznych monosacharydów W OUN w warunkach tlenowych powstaje: CO2 + H2O
W mięśniach szkieletowych w warunkach beztlenowych powstaje mleczan w warunkach tlenowych powstaje: CO2 + H2O
W erytrocytach w warunkach beztlenowych powstaje mleczan

glikoliza 2ATP
1cz glukozy fruktozo-1,6-bisfosforan 2cz aldehydu 3- fosfoglicerynowego

Zainwestowana energia rozszczepienie 6-węglowego cukru do 2cz 3-węglowego
później odzyskana
2cz pirogronianu
faza uzyskiwania energii
2 NADH
4 ATP

Fosforylacja substratowa zachodzi gdy nie ma fosforylacji oksydacyjnej, bo nie ma tlenu
Glikoliza zachodzi w cytoplazmie
Podczas aktywacji glukozy – strata energii
W wątrobie – glukokinaza (ma dużą wartość Km)
W mięśniach – heksokinaza (mała wartość Km)

W warunkach beztlenowych brak możliwości regeneracji NAD, dlatego zachodzi utlenianie pirogronianu, powstaje mleczan i etanol

Wynik netto glikolizy: 2cz ATP i 2cz NADH(w warunkach beztlenowych)
2cz pirogronianu

W warunkach beztlenowych: Pirogronian mleczan NADH+H+ NAD+
dehydrogenaza mleczanowa
glukoza
2ADP 2NAD+ NAD+
glikoliza
2ATP 2NADH+H+
2cz pirogronianu regeneracja

Produkcja mleczanu jest ślepym zaułkiem metabolizmu.
Dalsze losy mogą zajść po jego przekształceniu w pirogronian.
Powód: regeneracja NAD+
Komórki tworzące mleczan przekazują część obciążenia metabolizmu na wątrobę.
Cykl Corich – przekształcenie mleczanu w glukozę w wątrobie

Wątroba Mięśnie
Glukoza glukoza
6-P K 2-P glikoliza glukoneo- R
geneza Pirogronian E pirogronian
W Mleczan mleczan

Glikoliza w erytrocytach to krótkie obejście głównego szlaku.
Wytwarzany jest intermediat – 2,3-bisfosfoglicerynian

Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu do acetylo-CoA:

Glukoza
Pirogronian
Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej
Acetylo-CoA
CO2 lipidy

Porównanie regeneracji cytoplazmatycznych NAD w różnych tkankach:

beztlenowa glikoliza w pracujących mięśniach i erytrocytach
NADH+H+ pirogronian
NAD mleczan
mostek glicerolo fosforanowy (glikoliza tlenowa w mięśniach i mózgu)
mostek jabłczanowo-asparaginianowy (glikoliza tlenowa w wątrobie i sercu) Bilans energetyczny całkowitego spalania glukozy do CO2 i H2O:
w mięśniach szkieletowych = 36ATP
w sercu = 38ATP

Fosfofruktokinaza – enzym kluczowy w kontroli glikolizy

Efekt Pasteura – inhibicja (ok.7x) glikolizy przez oddychanie tlenowe, wynika głównie z inhibicji fosfofruktokinazy przez cytrynian, ATP, H+

Silnym allosterycznym aktywatorem fosfofruktokinazy wątrobowej jest fruktozo-2,6-bisfosforan, działa przez zwiększenie powinowactwa enzymu do fruktozo-6-fosforanu i osłabienie hamującego efektu ATP

Alternatywne drogi katabolizmu glukozy – szlak pentozofosforanowy w tk. tłuszczowych , erytrocytach, korze nadnerczy, gruczołach mlecznych. Produkty: NADPH+H+ (do biosyntezy kwasów tłuszczowych i sterydów, utrzymuje glutation w stanie zredukowanym oraz regularność błon komórkowych) i rybozo-5-fosforan (składnik RNA, DNA, FAD, ATP, koenzymu acetylo-CoA)

Jest też szlakiem przemian pentoz do fruktozo-6-fosforanu i aldyhydu 3-fosfoglicerynowego

Translokaza i transadenolaza odpowiadają zaz wiązanie cyklu fosfopentozowego z glikoliząy