Роль печінки як регулятор глікемії Печінковий глікоген служить джерелом глюкози для позапечінкових тканин, зокрема скелетних м’язів, таким чином печінка підтримує глюкозу в крові. У разі падіння рівня глюкози в крові підшлункова залоза вивільняє ГЛУКАГОН. У той час як у разі підвищення рівня глюкози в крові підшлункова залоза вивільняє ІНСУЛІН. Глюконеогенез Глюконеогенез Глюконеогенез

хімія

ГЛУКОНЕОГЕНЕЗ Це процес біосинтезу глюкози з неглюцидних попередників: - Гліцерин (від розкладання жирних кислот). - амінокислоти (отримані з білкового обороту). - α-кетокислоти (продукти розпаду амінокислот). - Лактат (з анаеробного метаболізму). - Ацетил-КоА (лише у рослин та деяких бактерій) У ссавців він зустрічається переважно в печінці та нирках. Він змінює три незворотні реакції гліколітичного шляху через реакції (байпас), каталізовані: - піруват-карбоксилазою (мітохондріальна). - PEP-карбоксикіназа (ізоферменти, цитозольна та мітохондріальна). - Фру-1,6- фосфатаза (цитозольна). - Глю-6-фосфатаза (цитозольна, лише в печінці). - Це процес, який споживає метаболічну енергію.

Глюконеогенез Витрати енергії - з пірувату 2 пірувату (3С) 1 глюкози (6С) ПК 1 АТФ (х 2) = 2 АТФ GQ (АТФ) Зворотні реакції VG PEPCQ 1 GTP (х 2) = 2 ГТФ PGQ (АТФ) PGQ 1 АТФ (x 2) = 2 АТФ - З гліцерину 2 гліцерину (3C) 1 Glu (6C) GQ 1 ATP (x 2) = 2 ATP

Даремні цикли Даремні цикли - це «марний» метаболічний цикл, що спричинює втрату енергії (АТФ). Вони виникають, коли немає адекватної регуляції або контролю за участю реакцій. Наприклад: G L U C O N E S I G L U C O I S або Fru-2,6-bisP В обох випадках, якщо метаболічна регуляція відсутня: ATP + H2O → ADP + Pi

ПОЛОЖЕННЯ гормонального глюконеогенезу: глюкагон і адреналін  ACTIVATE РЕГУЛЮЮЧИХ ФЕРМЕНТИ аллостеріческого глюконеогенез пірувату: фосфоенолпіруваткарбоксілази CARBOXYQUINASE фруктозо-1,6-BISPHOSPHATAS

Регуляція глюконеогенезу + АТФ Коли активується глюконеогенез? Вживання дієти з низьким вмістом вуглеводів. Зниження рівня глюкози в крові (↑ Глюкагон). Під час та після інтенсивної м’язової діяльності. (↑ Адреналін)

Метаболічні напрямки глюкози Глікогеногенез Глікоген Глюкоза Глюкоза-6-фосфатаза (лише печінка) Via de las Pentosas Рибоза-5-P ГЛЮКОЗА-6-P Піруват через Glicolitica

Структура глікогену, що не відновлюється, α-1,6 союз α-1,4 союз

Глікоген Гепатоцит виявляє рясні гранули глікогену, що містяться в печінці (10% ваги) та скелетних м’язах (3% ваги), це полімер глюкози і, отже, форма зберігання глюкози всередині клітини, яка служить резервуаром енергії, він має високу молекулярну масу, і все ж він розчинний у воді, подібну функцію виконує крохмаль у рослинному світі. Гепатоцит показує рясні гранули глікогену PAS, що фарбують електронну мікрофотографію

Надлишок глюкози перетворюється на полімерні форми (резерв) ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗ (синтез глікогену) Надлишок глюкози перетворюється на полімерні форми (резерв)

ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗ Біосинтез глікогену складається з послідовного додавання залишків глюкози з використанням молекули-донора залишків глюкози: UDP-глюкози.

ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗ Три синтези ферментів втручаються в синтез глікогену: UDP-глюкоза пірофосфорилаза (глюкоза-1-П уридилтрансфераза) Глікогенсинтаза Аміл α (1,4 → 1,6) глюкозилтрансфераза або Розгалужуючий фермент глікогену 14

Активація одиниць глюкози до UDP-глюкози UDP-глюкози пірофосфорилази Glu-6-P фосфоглюкомутази

ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗ Для синтезу глікогену потрібні три різні ферменти: UDP-глюкоза пірофосфорилаза (глюкоза-1-П уридилтрансфераза) Глікогенсинтаза Аміл α (1,4 → 1,6) глюкозилтрансфераза або Розгалужуючий фермент глікогену 16

Полімеризація: додавання одиниць глюкози глікогенсинтази

Білок-Tyr глюкозилтрансфераза Глікоген-синтазний праймер - це короткий ланцюг залишків глюкози, зібраний білком, який називається глікогеніном. ГЛЮКОГЕНІН Tyr194 + Протеїн-Tyr глюкозилтрансфераза GLU-Глюкогенін UDP

ГЛУКОГЕНІН Tyr194 UDP O

ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗ Для синтезу глікогену необхідні три різні ферменти: UDP-глюкоза пірофосфорилаза (глюкоза-1-П уридилтрансфераза) Глікогенсинтаза Аміл α (1,4 → 1,6) глюкозилтрансфераза або Розгалужуючий фермент глікогену 20

Розгалуження: розгалужений фермент (аміл (1,4 → 1,6) -глюкозилтрансфераза) переносить кінцевий ланцюг із приблизно шести або семи залишків глюкози до гідроксильної групи, розташованої в 6-положенні залишку глюкози всередині полімеру . Посилання (1-> 6) утворюються в точках відгалуження. Аміл α (1,4 → 1,6) -глюкозилтрансфераза Точка відгалуження (α-1,6) Невідновлювальні кінці 21

Глікогенсинтаза та розгалужувальний фермент Білок частинок глікогену-Тир глюкозилтрансфераза (глікогенін) Глікогенін Глікоген синтаза Глікоген синтаза та розгалужений фермент Глікоген Частинки Глікогенін

ЕНЕРГІЙНІ ВИТРАТИ В СИНТЕЗІ ГЛУКОГЕНУ. Фосфорилювання глюку до глю-6-Р  1 АТФ. Активація Glu-1-P до UDP-Glu  1 UTP. Гідроліз PP до 2 Pi (високоенергетичний зв'язок розірваний) На кожну одиницю GLU, що використовується для синтезу глікогену, витрачається 2 ATP і 3 енергетично багаті зв'язки.

РЕГУЛЯЦІЯ АЛОСТЕРИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗУ: Glu-6-P (+), Ca ++ (-), Глікоген (-) Глікогенсинтаза. РЕГУЛЮВАННЯ МОДИФІКАЦІЄЮ КОВАЛЕНТУ: ФОСФОРИЛУВАННЯ/ДЕФОСФОРИЛУВАННЯ Глікогенсинтази. ГОРМОНАЛЬНЕ РЕГУЛЮВАННЯ: ІНСУЛІН, ГЛЮКАГОН (гепатоцити), АДРЕНАЛІН (м’язові клітини).

ГОРМОНАЛЬНЕ РЕГУЛЮВАННЯ ТА МОДИФІКАЦІЯ КОВАЛЕНТУ Коли глікогенсинтаза (GS) фосфорилюється, вона не дуже активна (GSb), тоді як коли вона дефосфорильована, вона дуже активна (GSa). Це регулювання підлягає гормональному контролю. P (+) ІНСУЛІН Фосфатаза Синтаза B (не дуже активна) P Синтаза A (дуже активна) (+) Кіназа ADRENALINE GLUCAGON ATP ADP

ГЛЮКОГЕНОГО МЕТАБОЛІЗМ ДЕГРАДАЦІЙНИЙ БІОСИНТЕЗ ГЛУКОГЕНОГЕНЕЗ ГЛУКОГЕНОЛІЗ Синтез та деградація глікогену ретельно регулюються між собою для задоволення енергетичних потреб клітини.

Активація глікогенолізу Інгібування глікогенезу М'язова печінка ЦНС МЕДУЛА НАДКОЛОГОВІ ПІДШЛУНКИ Гонка Емоційний стрес Фізична агресія Втеча від хижака Глікемія Між прийомами їжі Безвуглеводна дієта Активація Глікогенолізу Інгібування глікогенезу

Glu-6-P (+) Печінка та м’язи Glu-6-P (-) ATP (-) Ca ++ (+) AMP (+) Печінка та м’язи

МЕТАБОЛІЗМ ГЕПАТИЧНОГО ГЛЮКОГЕНУ ТА КОНТРОЛЬ ГЛЮКЕМІЇ При надходженні з раціоном вуглеводів і підвищенні рівня глюкози в крові активність печінкової глікогенфосфорилази-А швидко зменшується, і через деякий час (або час затримки) активність швидко збільшується глікогенсинтаза. Час, необхідний для того, щоб GLU-6-P фосфорилювався і накопичувався в клітині.