Mavzu:
Glyukoza metobilizmi va qonda
glyukoza miqdorining boshqarilishi
2 kurs
Biologik kime
dotsent M.U.Kulmanova
Kоrib chiqiladigan savollar
•
•
•
•
•
•
•
1.Glyukoza katobolizmi. Aerob glikoliz.
2.Mokki mexanizmi.
3.Anaerob glikoliz.
4.Glyukoneogenez
5.Glikoliz va glyukonegenezni kalit fermentlari.
6.Fruktoza va galaktoza almashinuvi
7.Glyukozaning pentoz-fosfat yоlida oksidlanishi,
uning ahamiyati
• 8.Qonda glyukoza miqdorining boshqarilishi
• 9.Glikoproteinlar va proteoglikanlar tоgrisida
tushuncha
• The pentose phosphate pathway (also called
the hexose monophosphate shunt, or pathway)
occurs in the cytosol of the cell. consists of
two, irreversible oxidative reactions, followed
by a series of reversible sugar-phosphate
interconversions
The oxidative portion of the pentose phosphate
pathway consists of three reactions that lead to
the formation of ribulose 5-phosphate, and two
molecules of NADPH for each molecule of
glucose 6-phosphate oxidized
The nonoxidative reactions of the pentose
phosphate pathway occur in cell types
synthesizing nucleotides and nucleic acids.
These reactions catalyze the interconversion of
three-, four-, five-, six-, and sevencarbon
sugars
Glycosaminoglycans (GAGs) are large
complexes of negatively charged
heteropolysaccharide chains
Glyukozani aerob oksidlanishi
• Glyukozani aerob oksidlanishi SO2 va N2O. :
• S6N12O6 Q 6O2 → 6SO2Q 6N2O Q 2880
kDjG’mol.
• Bu jarayeni bir necha bosqichda amalga oshadi:
• Aerob glikoliz. 1 glyukozadan 2 piruvat, 2 ATF
va 2 NADN2 ;
• 2 piruvat oksidlanib dekarboksilanib 2 atsetilKoA , 2 SO2 va 2 NADN2;
• Uchkarbon kislotalar sikli. 2 atsetil-KoA , 4
SO2, 2 GTF (2 ATF), 6 NADN2 va 2 FADN2;
• Nafas zanjirida. 10 (8) NADN2, 2 (4) FADN2 va
6 N2O.
GLIKOLIZ
• Glikoliz –glyukozani asosiy katobolizm yоli bulib (
fruktoza va galaktoza xam). Barcha reaksiyasi
sitozolda amalga oshadi.
• Aerob glikoliz – glyukozani O2 ishritokida suv va
karbonat angidridgachon parchalanishi.
• Anaerob glikoliz – glyukozani O2 ishritokisiz 2 ta
laktatga parchalanishi.
• Anaerob glikoliz aerob glikolizdan oxirgi 11
reaksiyasi bilan farqiladi, birinchi 10ta reaksiyasi
ularda ummumiy.
Glyukoza katabolizmining sxemasi
Glyukozani aerob parchalanishi
Glyukozani aerob oksidlanishi 3
bosqichda kechadi:
• Glikolitik bosqich - 8 ATF
• Piruvatni oksidlanishli dekarboksillanishi 6 ATF
• Krebs sikli - 24 ATF
Glikolizni kalit fermentlari
• 1. Geksokinaza (geksokinaza II, ATF: geksozo-6fosfotransferaza). Km<0,1 mmolG’l. Ingibitor glyukozo-6-f,
ATF. Aktivator adrenalin. Induktor insulin. Glyukokinaza
(geksokinaza IV, ATF: glyukozo-6-fosfotransferaza). Km - 10
mmolG’l, faol jigarda va buyrakda. Glyukozo-6-f bilan
ingibirlanmaydi. Induktor insulin.
• 3. Fosfofruktokinaza 1 (ATF: fruktozo-6f-1fosfotransferaza) Aktivator: AMF, fruktozo-2,6-df, fruktozo-6f, Fn. Ingibitor: glyukagon, ATF, NADN2, sitrat, yeg kislotala,
keton tanachlar. Induktor insulin.
• 10. Piruvatkinaza (ATF: PVK-2-fosfotransferaza). Aktivator:
fruktozo-1,6-df, glyukoza. Ingibitor: ATF, NADN2, glyukagon,
adrenalin, alanin, yeg kislotala, Asetil-KoA. Induktor: insulin,
fruktoza.
• Aspartat-malat mokki mexanizmi
asosan jigar, buyrak va yurakda
kechadi.
Glitserofosfat mokki mexanizmi
•
• Dioksiatsetonfosfat QNADN2 → 3glitserofosfat Q NAD
• Mushak, miya tоqimasida joylashgan.
ÄÀÔ
ãëþ êî çà
ì åì áðàí à
öèòî ï ëàçì à CH2OH
C
3-ÔÃÀ
1,3-ÔÃÊ
Ï ÂÊ
O
Í ÀÄÍ 2
CH 2OPO32-
Í ÀÄ+
Глицерол-3фдегидрогеназа
ÄÀÔ
ì àòðèêñ ì èòî õî í äðèé
CH 2OH
C
O
CH 2OPO32-
Глицерол-3фдегидрогеназа
CH 2OH
CH 2OH
H C OH
H C OH
CH 2OPO32-
CH 2OPO32-
ãëèöåðî ë -3ô
ãëèöåðî ë -3ô
ÔÀÄÍ 2
Дыхательная
цепь
ÔÀÄ
2ÀÒÔ
Anaerob glikoliz
• glyukozadan energiya hosil bоlishining
sodda (primitiv) usuli
• anaerob organizmlarda energiya hosil
qilishning asosiy yоli
• aerob organizmlarda glyukoza aerob
parchalanishining birinchi bosqichi
• katabolik va anabolik reaksiyalar uchun
zarur oraliq metabolitlar bilan ta’minlaydi
Anaerob glikolizning ahamiyati
• substrat fosforlanish hisobiga 2ATF hosil
bоladi
• sitoplazmada joylashgan, membranalar
bоlishini talab etmaydi
• mitoxondrial kasalliklarda ahamiyatga ega
• sitoplazmadagi biosintez jarayonlarida
glikolizda hosil bоlgan ATF sarflanadi.
Paster effekti
Глюкоза
Ï ÂÊ
Í ÀÄ+ Í ÀÄÍ
2
ÀöåòèëÊî À
Ï ÂÊ
Ù ÓÊ
ÖÒÊ
Лактат
ЛДГ
Í ÀÄÍ 2
Öèòî çî ëü
ÄÖ Í ÀÄ+
Í 2Î
Î2
ÀÄÔ + Ôí
ÀÒÔ
Ì èòî õî í äðèÿ
Glyukoneogenez
• Glyukozaning uglevod bоlmagan
moddalardan sintez jarayoniga
glyukoneogenez deb ataladi. U
glikolizga teskari bоlgan jarayondir,
jigarda va buyrakning pustloq qismida
kechadi.
• Glyukoza quyidagi metabolitlardan
sintezlanishi mumkin:
•
•
•
•
•
•
•
1. Sut va pirouzum kislotalari
2. Aminokislotalar
Ala, ser, sis, gli→pirouzum kislotasi
Asp
→ oksaloatsetat
Val, tre, met → suksinil-KoA
Glu,pro, arg, gis → α-ketoglutarat
3. Glitserin → digidroksiatsetonfosfat
Glyukoneogenez kalit fermentlari
• 1. piruvatkarboksilaza
• PK + SO2 + ATF →oksaloatsetat + ADF +
Fn
• Faolligi atsetil-KoAga bogliq
• 2. FEP-karboksikinaza
• Oksaloatsetat + GTF →FEP +SO2 + GDF
•
•
•
•
•
•
3. fr-1,6-difosfataza
Fr-1,6-dif →fr-6-f Q Fn
AMF uning faolligini ingibirlaydi, ATF –
aktivlaydi
4. gl-6-fosfataza
Gl-6-f → gl Q Fn
Mushak va miyada bоlmaydi
Glyukoneogenezni kalit fermentlari
• Piruvatkarboksilaza (PVK: SO2-sintetaza
(ATF→ADFQFn)). Induktor: glyukagon, adrenalin,
kortizol. Repressor: insulin. Ingibitor: AMF, aktivator
AsetilKoA.
• Fosfoyenolpiruvatkarboksikinaza (GTF: HUK-2fosfotransferaza (dekarboksili-ruyuhaya)). Induktor:
glyukagon, adrenalin, kortizol. Repressor: insulin.
• Fruktozo-1,6-fosfotaza (Fruktozo-1,6df: fosfogidrolaza). Induktor: glyukagon, adrenalin, kortizol.
Repressor: insulin. Ingibitor AMF, fruktozo-2,6df.
Aktivator: sitrat, jirno’e kisloto’.
• Glyukozo-6-fosfotaza (Glyukozo-6f: fosfo-gidrolaza).
Induktor: glyukagon, adrenalin, kortizol. Repressor:
insulin.
Glyukoneogenezni tоqimalarga xosligi va biologik
axamiyati
• Glyukoneogenez jadal jigarda, sustroq buyrak va
ingichka ichak shilliq qavatida, sutka davomida 80-100g
glyukoza sintezlanadi. Normada qondagi glyukozani
doimiligi glyukoneogenez orqali amalga oshadi 80% jigar
va 20% buyrak yerdamida.
• Biologik axamiyati.
• Nerv tоqimasi, eritrotsitlar fakat glyukoza bilan
oziqlanishadi. Ochlik 8-12 soatdan uzoq davom etsa
fakat glyukoneogenez orqali glyukoza bilan ta’minlanadi.
Glyukoneogenezni boshqarilishi
• Glyukoneogenezni faollashuvi glikolizni susaishi bilan
sodir bоladi.
• Insulin glikoliz kalit fermentlarini induktori va
glyukoneogenez kalit fermentlarini repressori.
• Glyukagon, kortizol i adrenalin glyukoneogenez kalit
fermentlarini sintezlanishini induktori.
• Glikoliz kalit fermentlari aktivator – AMF, fruktozo2,6df, fruktozo-1,6df, ingibitor – ATF, NADN2, sitrat, yeg
kislota, alanin, AsetilKoA, glyukagon, adrenalin.
• Glyukoneogenez kalit fermentlarini aktivator –
AsetilKoA, glyukagon, ingibitor– AMF, fruktozo-2,6df.
Glyukoneogenez
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1. fruktoza-1,6-difosfataza
ATF, sitrat aktivator
AMF, Fruktoza-2,6-bifosfat - ingibitor
2. piruvatkarboksilaza
Asetil-KoA – aktivator
ADF - ingibitor
3. fosfoyenolpiruvatkarboksikinaza
Asetil-KoA - aktivator
глюкоза
КРОВЬ
Фн
глюкозо-6-фосфотаза
Н2О
öèòðàò,
æèðí û å êèñëî òû
ÀÌ Ô ,
Фн
фруктозо-1,6-дифосфотаза
глицерол
ГЕПАТОЦИТ
АТФ
глюкокиназа
глюкоза
глюкозо-6ф
АДФ
фосфогексозоизомераза
фруктозо-6ф
АТФ
БИФ
фосфофруктокиназа
ô ðóêòî çî -2,6ä ô
Н2О
АДФ
ÀÌ Ô , Ôí
ÀÒÔ , Í ÀÄÍ 2, öèòðàò,
æèðí û å êèñëî òû
фруктозо-1,6дф
АТФ
НАД+ НАДН2
Альдолаза А
АДФ
глицерол-1ф
ДАФ
3-ФГА
Фн
глицерол-ф ДГ триозофосфат
НАД+
изомераза
глицеральдегидфосфат ДГ
НАДН2
1,3-ФГК
АДФ
фосфоглицераткиназа
ЦИТОПЛАЗМА
АТФ
3-ФГК
фосфоглицератмутаза
2-ФГК
енолаза
ГТФ ГДФ СО2
Н2О
ФЕП
НАДН2 ЩУК
АДФ
ФЕПкарбоксикиназа
малат ДГ
пируваткиназа
ô ðóêòî çî -1,6-ä ô ,
НАД+
АТФ
малат
ãëþ êî çà
аланин
ПВК
лактат ÀÒ
Ô , Í ÀÄÍ 2, àëà,
+
а-КГ
НАДН2 НАД
æèðí û å êèñëî òû ,
ГЛУ
ÀöåòèëÊî À
АЛТ
ЛДГ
глицеролкиназа
асп
малат
АСТ
ЩУК
СО2
ПВК
МИТОХОНДРИЯ
НАД+ НАДН2 Фн + АДФ АТФ
малат ДГ
ПВКкарбоксилаза
ÀÌ Ô
Àöåòèë-Êî À
Фруктоза метаболизми
CH 2OPO32-
CH 2OH
C
O
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
ÀÒÔ
ÀÄÔ
Mg2+
C
O
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
фруктокиназа
CH 2OH
CH 2OH
ô ðóêòî çî -1ô
ô ðóêòî çà
CH 2OPO32C
HO
H
O
C
O
H
H
C
OH
H
C
OH
CH 2OPO32-
C
H
C
Альдолаза В
+
OH
CH 2OH
C
O
CH 2OH
ÃÀ
ÄÀÔ
гликолиз
глюконеогенез
ÄÀÔ
CH 2OH
ô ðóêòî çî -1ô
H
O
ÀÒÔ
C
H
C
OH
CH 2OH
ÃÀ
2+
ÀÄÔ
Mg
Триозокиназа
H
O
C
H
C
OH
CH 2OPO3H2
3-ÔÃÀ
гликолиз
глюконеогенез
• Fruktoza metabolizmi
Fruktoza metabolizmini buzilishi
• Fruktoza metabolizmini buzilishi sababi 3 fermentni
nuxsoni: fruktokinaza, aldolaza V, triozokinaza.
• Xavfli bоlmagan essensial fruktozuriya fruktokinaza
fermenti yetishmovchiligi, bilan bogliq, klinik belgisiz.
Fruktoza qonda tоplanib va siydik orkali 1:130 000
uchrashi.
• Irsiy fruktoza kоtarolmasligi kоp оchraydi, aldolaza V
irsiy nuxsoni natijasida (autosomno-retsessiv). Ratsionga
meva sabzavot, saxaroza kоshilganda namoyen bоladi.
Fruktoza istemol qilinganda qorin ogriq, kоngil aynishi,
diareya, gipoglikemiya ,koma va talvasa kuzatiladi. Yesh
bolalarida surunkali jigar va buyrak kasalliklari kuzatiladi.
• Galaktoza metabolizmi
Galaktozo metobolizm
CH 2OH
CH 2OH
ÀÒÔ
O
OH
ÀÄÔ
Mg
OH
OH
2+
O
OH
OH
Галактокиназа
OPO 3H2
OH
OH
ãàëàêòî çà
гликоген
ãàë àêòî çî -1ô
эпимераза
CH 2OH
CH 2OH
CH 2OH
O
O
OH
OH
OH
OH
O-ÓÄÔ
OH
OH
OH
глюкоза
ÓÄÔ-ãàëàêòî çà
галактозо-1ф-уридилтрансфераза
CH 2OH
CH 2OH
O
CH 2OPO3H2
O
OH
O
OH
OH
OH
ãàëàêòî çî -1ô
гликолиз
OH
OPO3H2
OH
OH
O-ÓÄÔ
OH
ÓÄÔ-ãëþ êî çà
OH
O
OH
OPO3H2
OH
ãëþ êî çî -1ô
OH
OH
ãëþ êî çî -6ô
Galaktoza metabolizmi buzilishi
• Galaktozemiya, galaktozo-1-fosfaturidiltransferaza (GALT) irsiy
nuxsoni natijasida amalga oshadi, juda voxli nomoyon bоladi,
ayniqsa bolalarda sut bilan oziqlanishi natijasida. Bu fermentni
nuxsoni belgilari : kоngil aynishi, diareya, degidratatsiya, tana
vaznini kamaishi, jeltuxa. Qonda va siydikda galaktoza va
galaktozo-1-f miqdori yuqori. Kоz gavxarida galaktoza
aldoreduktaza (NADF) bilan kaytarilib galaktitol (dulsita) aylanadi.
Galaktitol shishasimon tanada tоplanadi va suvni biriktiradi va
kataraktaga olib keladi, bu belgi tugilgandan sоng bir necha
kundan keyin rivojlanadi. Galaktozo-1-f uglevod almashinuvi
fermentlarini (fosfoglyukomutaza, glyukozo-6fosfatdegidrogenaza) ingibirlaydi.
• Galaktozo-1f jigarga toksik ta’sir etadi: gepatomegaliya va yegli
distrofiya rivojlanadi. Galaktitol va galaktozo-1-f buyrak
yetishmovchiligini vujudga keltiradi. Bosh miya yarim shar
xujayralarida va miyachada, ogir xollarda— miya shishi, akliy
zaiflik va ulimga olib keladi.
Pentozofosfat shunt (PFSH)
• Pentozofosfat shunt (yоl, sikl) bu glyukozani
alternativ okislani yоli.
• Juda faol yeg tоqimasida, jigarda, bоyrak usti
bezida, eritrotsitlarda, fagotsitlovchi
leykotsitlarda, sut bezlari laktatsiya vaqtida,
uruqdonda.
• Sitozolda kislorodsiz sodir bоladi va 2
bosqichdan iborat: oksidlanib va
oksidlanmasdan kechadigan bosqichlardan.
• Oksidlanib kechadigan bosqichida NADF
NADFN2ga ,kaytarilishi va u sarflanadi:
• Glutationi regeneratsiyasigi antioksidant tizimda;
• Yeg kislotlar biosintezida;
• Oksigenaza reaksiyalarida sitoxroma R450 ishritokida
ksenobiotiklar zararsizlantirishda, metabolitlar,
xolesterin sintezi, steroid gormonlar sitezi.
• Oksidlanmasdan kechadigan bosqichlarida xar xil
pentozalar sintezlanadi. Ribozo-5f purin va pirimidin
nukleotidlari sintezi uchun zarur.
Patologiya PFSH
• NADFN2 yavlyayetsya vajno’m komponentom antioksidantnoy
zahito’, on neobxodim dlya regeneratsii glutationa, kotoro’y s
uchastiyem glutationperoksidazo’ razrushayet aktivno’e formo’
kisloroda. Tak kak v eritrotsitax NADFN2 obrazuyetsya tolko v
reaksiyax PFSh, defekt glyukozo-6f DG vo’zo’vayet defitsit
NADFN2 i snijeniye antioksidantnoy zahito’. V etom sluchaye
pod deystviyem prooksidantov, naprimer, antimalyariyno’x
preparatov proisxodit suhestvennoye povo’sheniye SRO.
Aktivatsiya SRO vo’zo’vayet okisleniye sisteina v belkovoy
chasti gemoglobina, v rezultate chego protomero’
gemoglobina, soyedinyayas disulfidno’mi mostikami,
obrazuyut telsa Xaynsa. T.k. telsa Xaynsa snijayut
plastichnost kletochnoy membrano’ eritrotsitov, ona pri
deformatsii v kapillyarax razrushayetsya. Massirovanno’y
gemoliz eritrotsitov vedet k razvitiyu gemoliticheskoy anemii.
Uglevodlar almashinuvi
boshqarilishi
• Qonda glyukoza miqdori soglom kishilarda
3,6-6,1 mmolG’l (70-120 mg%)
• Uglevodlar almashinuvi boshqarilishi 3 :
• Markaziy
• A’zolar aro.
• Xujayra darajisida (metabolik).
1. Uglevodlar almashinuvi boshqarilishi
markaziy yоli
• Uglevodlar almashinuvi boshqarilishi
markaziy yоli
neyroendokrin sistemasi orqali glyukozani
gomeostazi qonda boshqariladi.
• Asosan insulin va glyukagon orqali, kushimcha–
adrenalin, glyukokortikoidlar va boshqa gormonlar:
tireoid, SDG, AKTG va x.q.
Glikoprotein va proteoglikanlar
• Uglevodlarning oqsillar bilan xosil qilgan
kompleksi geteromakromolekula bоlib,
ularning 2 turi tafovut etiladi:
• - glikoproteinlar
• - proteoglikanlar
• Glikoproteinlar molekulasida oqsil 80-90%ni
tashkil etadi. Ular tarkibiga kiruvchi
uglevodlar: glyukoza, galaktoza, mannoza,
fukoza, arabinoza, ksiloza, N-atsetilglyukoza,
N-atsetilgalaktoza, N-atsetilneyramin kislota
Glikoproteinlarning biologik
vazifalari:
• 1.gidrofob moddalar va metall ionlar tashilishini
amalga oshiradi (transkortin, seruloplazmin,
transferrin)
• 2.qon ivishi (protrombin, fibrinogen) va immunitetda
• 3.membrana glikoproteidlari xujayra aro kontaktlarni
amalga oshiradi, tоqimalar differensiatsiyasiga ta’sir
etadi.
• 4.qonning guruhga xos antigen vazifasi
• 5.termostabillik xususiyatini beradi
• Proteoglikanlar – uglevod va oqsil
kompleksi bоlib, ular tarkibida 95%
uglevod saqlanadi.
Proteoglikanlarning biologik
vazifalari:
• 1.polivalent anionlar bоlib, оziga
kationlarni tortadi va boglaydi.
• 2.оrgimchaksimon strukturasi katta
masofani egallashga imkon beradi va
suvni ushlab turadi.
• 3.bоgimlarda surtuvchi modda vazifasini
bajaradi.
• 4.tashqi bosim ta’sirida suvni siljishiga
qarshilik kоrsatadi.
• 5.bosimga nisbatan tоqimalarga elastiklik
va chidamlilikni beradi.
• 6.molekulyar elak sifatida yirik kationlar
siljishini chegaralaydi.
Glyukozaminoglikanlar geteropolisaxaridlar
hisoblananib, asosan quyidagi guruhlarga
bоlinadilar:
• 1. Gialuron kislota
2. Xondriotinsulfatlar
3. Dermatansulfatlar
4. Keratansulfatlar
5. Geparin va geparin sulfatlar
geparin
• Mol.ogirligi 15000-20000
• Struktur elementlari:
• Glyukozamin, glyukuron kislota, sulfat
kislota
• α-1,4-boglar yordamida boglangan
Geparinning ahamiyati
•
•
•
•
1.Antikoagulyant
2.Yog almashinuvida ishtirok etadi.
3.vitamin K antagonisti
4.Lipoproteinlipaza fermenti faolligini
oshiradi, natijada qonda xolesterin va βlipoproteidlar miqdori kamayadi.