Integracja metabolizmu Kluczowe zwizki w metabolizmie Glukozo 6

Integracja metabolizmu Kluczowe związki w metabolizmie Glukozo- 6 -fosforan Pirogronian Acetylo. Co. A

Metaboliczne przemiany glukozo- 6 -fosforanu Glukoza po wejściu do komórki ulega fosforylacji G-6 -P może być utworzona: Ø z rozpadu glikogenu Ø z pirogronianu Ø z glukogennych aminokwasów Glikogen jest tworzony gdy jest dużo G-6 -P i ATP G-6 -P poprzez cykl pentozowy dostarcza NADPH do biosyntez redukcyjnych oraz rybozo- 5 fosforanu do syntezy nukleotydów G-6 -P ulega glikolizie gdy potrzebne jest ATP lub węglowe szkielety do biosyntez

Metaboliczne przemiany pirogronianu Dehydrogenaza mleczanowa regeneruje NAD+ Transaminacja karboksylacja Oksydacyjna dekarboksylacja Acetylo. Co. A aktywuje karboksylazę pirogronianową Pirogronian jest przekształcany w acetylo. Co. A jedynie, gdy są potrzebne ATP lub dwuwęglowe fragmenty do syntezy lipidów

Metaboliczne przemiany acetylo. Co. A oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu źródła acetylo. Co. A b-oksydacja kwasów tłuszczowych ketogenne aminokwasy eksport do cytozolu jako cytrynian do syntezy kwasów tłuszczowych prekursor cholesterolu i ciał ketonowych

Transport acetylo. Co. A do cytoplazmy Acetylo. Co. A Cytrynian Szczawiooctan Jabłczan Pirogronian Mitochondrium Pirogronian Cytoplazma

Anabolizm i katabolizm muszą być precyzyjnie koordynowane Rodzaje mechanizmów kontrolnych I. Interakcje allosteryczne Enzymy, które przeprowadzają nieodwracalne reakcje są często miejscami kontroli allosterycznej ØFosfofruktokinaza w glikolizie ØKarboksylaza acetylo. Co. A w syntezie kwasów tłuszczowych II. Modyfikacje kowalencyjne Zwykle trwają dłużej (sek do min), niż allosteryczna regulacja (msek do sek) Katalityczna aktywność fosforylazy glikogenowej jest wzmacniana przez fosforylację, podczas gdy syntaza glikogenowa jest hamowana. Specyficzne enzymy katalizują dodawanie i usuwanie grup fosforanowych.

Enzymy regulowane przez fosforylację q Aktywne w formie ufosforylowanej (stymulacja przez glukagon lub adrenalinę) Ø fosforylaza glikogenowa Ø lipaza triacyloglicerolowa q Aktywne w formie nieufosforylowanej (stymulacja przez insulinę) Ø syntaza glikogenowa Ø fosfofruktokinaza II (wątroba) Ø kinaza pirogronianowa (wątroba) Ø karboksylaza acetylo. Co. A Ø reduktaza HMG - Co. A

III. Poziom enzymów Ilość enzymów oraz ich aktywność podlegają regulacji Szybkość syntezy i rozpadu enzymów jest regulowana przez hormony IV. Przedziałowość procesów V. Metaboliczna specjalizacja organów Metaboliczna specializacja jest wynikiem zróżnicowanej ekspresji genów

Miejsca kontroli głównych szlaków metabolicznych 1. Glikoliza Proces glikolizy dostarcza: - ATP - szkielety węglowe do biosyntez Najważniejszym punktem kontroli jest fosfofruktokinaza Fruktozo-6 - fosforan Aktywacja przez: Ø fruktozo-2, 6 - bisfosforan Ø AMP E Inhibicja przez: Ø cytrynian Ø ATP Fruktozo-1, 6 - bisfosforan

Kontrola syntezy i degradacji fruktozo 2, 6 -bisfosforanu Niski poziom glukozy Wysoki poziom glukozy Aktywacja glikolizy Fosfofruktokinaza II Zwolnienie glikolizy

2. Cykl Krebsa i oksydacyjna fosforylacja Wysokie stężenie ATP obniża aktywność dehydrogenazy izocytrynianowej i dehydrogenazy a-ketoglutaranowej Cykl Krebsa dostarcza intermediatów do biosyntez: q q bursztynylo. Co. A do syntezy porfiryn cytrynian do syntezy kwasów tłuszczowych ketoglutaran do syntezy glutaminianu szczawiooctan do syntezy asparaginianu Podobną funkcję dostarczania intermediatu pełni karboksylaza pirogronianowa

3. Cykl pentozowy Utlenienie glukozo 6 -fosforanu jest kluczową reakcją cyklu

Przemiany wymagające NADPH (wątroba) Syntezy Synteza kwasów tłuszczowych Synteza cholesterolu Synteza neurotransmiterów Synteza nukleotydów Detoksykacja Redukcja utlenionego glutationu Monooksygenazy cytochromu P 450

4. Glukoneogeneza Fruktozo-1, 6 - fosforan Aktywacja przez: Ø cytrynian E Inhibicja przez: Ø fruktozo -2, 6 -bisfosforan Ø AMP Fruktozo-6 - fosforan Fruktozo 1, 6 -bisfosfataza jest głównym enzymem kontrolującym szybkość glukoneogenezy

5. Metabolizm glikogenu Synteza i degradacja glikogenu - porównanie Hormon

6. Synteza i degradacja kwasów tłuszczowych Aktywacja przez: Ø cytrynian E Inhibicja przez: Ø palmitoilo. Co. A Karboksylaza acetylo. Co. A jest kluczowym miejscem kontroli syntezy

Rozpad kwasów tłuszczowych związany jest z zapotrzebowaniem na ATP b-oksydacja zachodzi jedynie wtedy, gdy NAD+ i FAD są regenerowane Malonylo. Co. A hamuje degradację kwasów tłuszczowych poprzez blokowanie tworzenia acylokarnityny

Regulatory allosteryczne enzymów - zestawienie v Fosfofruktokinaza I (+) AMP, fruktozo-2, 6 -bisfosforan (-) ATP, cytrynian v Kinaza pirogronianowa (+) fruktozo-1, 6 -bisfosforan v Dehydrogenaza pirogronianowa (+) NAD+ (-) acetylo. Co. A, ATP, NADH v Karboksylaza pirogronianowa (+) acetylo. Co. A v Syntaza cytrynianowa (+) ADP, Ca 2+ (-) ATP, NADH, acylo. Co. A v Karboksylaza acetylo. Co. A (+) cytrynian (-) długołańcuchowe acylo. Co. A v Acylotransferaza karnitynowa (-) malonylo. Co. A v Dehydrogenaza izocytrynianowa (+) ADP, Ca 2+ (-) ATP, NADH v Dehydrogenaza glukozo-6 -P (-) NADPH