Роля на черния дроб като регулатор на гликемията Чернодробният гликоген служи като източник на глюкоза за екстрахепаталните тъкани, включително скелетните мускули, като по този начин черният дроб поддържа кръвната глюкоза. В случай на спад в кръвната глюкоза, панкреасът освобождава GLUCAGON. Докато в случай на повишаване на кръвната глюкоза, панкреасът освобождава ИНСУЛИН. Глюконеогенеза Глюконеогенеза Глюконеогенеза

онлайн

ГЛУКОНЕОГЕНЕЗА Това е процес на биосинтез на глюкоза от неглюцидни прекурсори: - Глицерол (от разграждането на мастните киселини). - Аминокиселини (получени от белтъчния оборот). - α-кетокиселини (продукти от разграждането на аминокиселините). - Лактат (от анаеробния метаболизъм). - Ацетил-КоА (само при растения и някои бактерии) При бозайниците се среща главно в черния дроб и бъбреците. Той обръща трите необратими реакции на гликолитичния път чрез реакциите (байпас), катализирани от: - Пируват карбоксилаза (митохондриална). - PEP карбоксикиназа (изоензими, цитозолна и митохондриална). - Фру-1,6- фосфатаза (цитозолна). - Glu-6-фосфатаза (цитозолна, само в черния дроб). - Това е процес, който консумира метаболитна енергия.

Глюконеогенеза Разходи за енергия - От пируват 2 пируват (3C) 1 Glu (6C) PC 1 ATP (x 2) = 2 ATP GQ (ATP) Обратими реакции на VG PEPCQ 1 GTP (x 2) = 2 GTP PGQ (ATP) PGQ 1 ATP (x 2) = 2 ATP - От глицерол 2 глицерол (3C) 1 Glu (6C) GQ 1 ATP (x 2) = 2 ATP

Безсмислени цикли Безсмислените цикли са „безполезни“ метаболитни цикли, които произвеждат загуба на енергия (АТФ). Те се появяват, когато няма адекватна регулация или контрол на участващите реакции. Например: G L U C O N E S I G L U C O I S или Fru-2,6-bisP И в двата случая, ако няма метаболитна регулация: ATP + H2O → ADP + Pi

РЕГУЛИРАНЕ НА ХОРМОНАЛНАТА ГЛУКОНЕГЕНЕЗА: ГЛУКАГОН И АДРЕНАЛИН  АКТИВИРАЙТЕ РЕГУЛАТОРНИТЕ ЕНЗИМИ НА АЛОСТЕРИЧНАТА ГЛУКОНЕГЕНЕЗА: ПИРУВАТНА КАРБОКСИЛАЗА

Регулиране на глюконеогенезата + АТФ Кога се активира глюконеогенезата? Приемане на диета с ниско съдържание на въглехидрати. Намалена глюкоза в кръвта (↑ глюкагон). По време и след интензивна мускулна дейност. (↑ Адреналин)

Метаболитни дестинации на глюкоза Гликогеногенеза Гликоген Глюкоза Глюкоза-6-фосфатаза (само черен дроб) Via de las Pentosas Ribose-5-P GLUCOSE-6-P Pyruvate Via Glicolitica

Структура на гликоген Нередуциращи краища α-1,6 съединение α-1,4 съединение

Гликоген Хепатоцитът показва изобилие от гликогенови гранули в изобилие в черния дроб (10% тегло) и скелетните мускули (3% тегло), той е полимер на глюкозата и следователно форма на съхранение на глюкоза в клетката, която служи като енергиен резервоар, той е с високо молекулно тегло и въпреки това е разтворим във вода, подобна функция играе нишестето в растителния свят. Хепатоцитът показва изобилие от гликогенови гранули PAS, оцветяващи електронен микрограф

Излишъкът от глюкоза се превръща в полимерни форми (резерв) ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗА (синтез на гликоген) Излишъкът от глюкоза се превръща в полимерни форми (резерв)

ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗА Биосинтезата на гликоген се състои от последователно добавяне на глюкозни остатъци, като се използва молекула донор на глюкозни остатъци: UDP-глюкоза.

ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗА В синтеза на гликоген участват три ензима: UDP-глюкоза пирофосфорилаза (глюкоза-1-Р уридил трансфераза) Гликоген синтаза Амил α (1,4 → 1,6) глюкозил трансфераза или Разклоняващ ензим на гликоген 14

Активиране на глюкозни единици към UDP-глюкоза UDP-глюкоза пирофосфорилаза Glu-6-P фосфоглюкомутаза

ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗА За синтеза на гликоген са необходими три различни ензима: UDP-глюкоза пирофосфорилаза (глюкоза-1-Р уридил трансфераза) Гликоген синтаза Амил α (1,4 → 1,6) глюкозил трансфераза или Разклоняващ ензим на гликоген 16

Полимеризация: добавяне на глюкозни единици гликоген синтаза

Протеин-Tyr глюкозил трансфераза Гликоген синтазният грунд е къса верига от глюкозни остатъци, събрани от протеин, наречен гликогенин. ГЛУКОГЕНИН Tyr194 + Протеин-Tyr глюкозил трансфераза GLU-Глюкогенин UDP

ГЛУКОГЕНИН Tyr194 UDP O

ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗА За синтеза на гликоген са необходими три различни ензима: UDP-глюкоза пирофосфорилаза (глюкоза-1-Р уридил трансфераза) Гликоген синтаза Амил α (1,4 → 1,6) глюкозил трансфераза или Разклоняващ ензим на гликоген 20

Разклоняване: разклоняващият се ензим (амил (1,4 → 1,6) -глюкозил трансфераза) прехвърля крайната верига от около шест или седем глюкозни остатъка към хидроксилна група, разположена в 6-та позиция на глюкозен остатък вътре в полимера . Връзките (1-> 6) се формират в точките на разклонение. Амил α (1,4 → 1,6) -глюкозил трансфераза Точка на разклоняване (α-1,6) Нередуциращи краища 21

Гликоген синтаза и разклоняващ се ензим Гликогенов протеин-Tyr гликозил трансфераза (гликогенин) частица гликогенин Гликоген синтаза Гликоген синтаза и разклоняващ се ензим Гликоген частица Гликогенин

ЕНЕРГИЙНИ РАЗХОДИ В СИНТЕЗА НА ГЛУКОГЕН. Фосфорилиране на Glu до Glu-6-P  1 ATP. Активиране на Glu-1-P към UDP-Glu  1 UTP. Хидролиза PP до 2 Pi (високоенергийна връзка се прекъсва) За всяка единица GLU, използвана в синтеза на гликоген, се изразходват 2 ATP и 3 енергийно богати връзки.

РЕГУЛИРАНЕ НА ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗАТА АЛОСТЕРНА РЕГУЛЯЦИЯ: Glu-6-P (+), Ca ++ (-), гликоген (-) гликоген синтаза. РЕГУЛИРАНЕ ЧРЕЗ МОДИФИКАЦИЯ НА КОВАЛЕНТА: ФОСФОРИЛИРАНЕ/ДЕФОСФОРИЛИРАНЕ на гликоген синтазата. ХОРМОНАЛНА РЕГУЛАЦИЯ: ИНСУЛИН, ГЛУКАГОН (хепатоцити), АДРЕНАЛИН (мускулни клетки).

ХОРМОНАЛНО РЕГУЛИРАНЕ И ПО КОВАЛЕНТНА МОДИФИКАЦИЯ Когато гликоген синтазата (GS) е фосфорилирана, тя не е много активна (GSb), докато когато е дефосфорилирана, е много активна (GSa). Тази регулация подлежи на хормонален контрол. P (+) ИНСУЛИН фосфатаза синтаза B (не много активна) P синтаза A (много активна) (+) киназа ADRENALINE GLUCAGON ATP ADP

ГЛУКОГЕН МЕТАБОЛИЗЪМ ДЕГРАДАЦИЯ БИОСИНТЕЗА ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗА ГЛУКОГЕНОЛИЗА Синтезът и разграждането на гликогена са внимателно регулирани помежду си, за да отговорят на енергийните нужди на клетката.

Активиране на гликогенолиза Инхибиране на гликогенеза Мускулен черен дроб ЦНС МЕДУЛА НАДЪРЧЕНИ ПАНКРЕИ Бягане Емоционален стрес Физическа агресия Бягство от хищник Гликемия Между храненията Активиране на гликогенолиза Инхибиране на гликогенезата

Glu-6-P (+) черен дроб и мускули Glu-6-P (-) ATP (-) Ca ++ (+) AMP (+) черен дроб и мускули

МЕТАБОЛИЗЪМ НА ХЕПАТИЧНИЯ ГЛУКОГЕН И КОНТРОЛ НА ГЛУКЕМИЯТА При поглъщане на въглехидрати с диетата и повишаване на нивата на глюкоза в кръвта, активността на чернодробния гликоген фосфорилаза-А бързо намалява и след известно време (или времето на латентност) активността бързо се увеличава гликоген синтазата. Времето, необходимо на GLU-6-P да фосфорилира и да се натрупа в клетката.