Regulering av karbohydratmetabolismen
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 48

Regulering av karbohydratmetabolismen PowerPoint PPT Presentation


  • 166 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Regulering av karbohydratmetabolismen. Winnie Eskild. IMBV 2004. Glykogen. glykogenolyse. glykogenese. Glukose-6-fosfat. glykolyse. glukoneogenese. Pyruvat. Nedbrytning av glykogen. Glykogen nedbrytning. Regulering av glykogenkatabolisme.

Download Presentation

Regulering av karbohydratmetabolismen

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Regulering av karbohydratmetabolismen

Regulering av karbohydratmetabolismen

Winnie Eskild. IMBV 2004


Regulering av karbohydratmetabolismen

Glykogen

glykogenolyse

glykogenese

Glukose-6-fosfat

glykolyse

glukoneogenese

Pyruvat


Nedbrytning av glykogen

Nedbrytning av glykogen


Glykogen nedbrytning

Glykogen nedbrytning


Regulering av glykogenkatabolisme

Regulering av glykogenkatabolisme

  • Glykogen fosforylase stimuleres av hormonene: glukagon, adrenalin

  • Glykogen fosforylase reguleres allosterisk av glukose

  • Glykogen fosforylase hemmes av hormonet: insulin


Glykogensyntese

Glykogensyntese

  • Ved overskudd av glukose dannes lagringsformer som varierer avhengig av organisme og celletype

  • Dyr (vertebrater) og mikroorganismer lager glykogen, mens planter lager stivelse

  • Alle dyrevev kan lage glykogen men i praksis er det bare lever og muskel som gjør det

  • Leverens glykogen benyttes til å opprettholde riktig konsentrasjon av glukose i blodet

  • Musklenes glykogen er et glukoselager som kan brukes ved intens arbeid

  • Glukose eller andre heksoser må aktiveres før de kan polymeriseres

  • Aktiveringen består av påkopling av nukleotider via en fosfoester-binding

  • For glykogensyntese trengs det UDP-glukose (UDP = uridindifosfat)


Glukose til glukose 1 fosfat

Glukose til glukose-1-fosfat

  • Omdannelsen av glukose til glukose-1-fosfat krever to enzymer

  • Enzymet er heksokinase (lever) eller glukokinase (muskel)

    Glukose + ATP => glukose-6-fosfat

  • Enzymet er fosfoglukomutase

    glukose-6-fosfat <=> glukose-1-fosfat

  • Mye av den glukose som går inn i disse reaksjoner kommer fra glukoneogenesen som har omdannet laktat fra røde blodceller til glc-6-P


Udp glukose

UDP-glukose

UDP-glukose pyrofosforylase + pyrofosfatase

G’o = -20 kJ/mol


Sukker nukleotidenes fortrinn

Sukker-nukleotidenes fortrinn

  • Reaksjonen er irreversibel i cellen. Nesten all den Gibbs frie energi som frigis ved hydrolyse av PPi brukes til å drive reaksjonen

  • Sukker-nukleotidets størrelse gir gode muligheter for frigjøring av bindingsenergi ved dannelse av enzym-substrat komplekser. Dette bidrar til økt spesifisitet og økt reaksjonshastighet

  • Koplingen av nukleotidet til C-atom 1 i heksosen gjør denne til et attraktivt mål for et nuklefilt angrep under katalysen

  • Ved å kople et nukleotid på heksosen gjøres den utilgjengelig for en del andre reaksjoner. Den reserveres for glykogensyntese


Glykogensyntese1

Glykogensyntese

Glykogen syntase kopler C-atom 1 fra innkommende glukose til C-atom 4 i eksisterende glykogen. C1 er det anomere C-atom og reduserende ende.

C4 er den ikke reduserende enden

1=>4 glykosidbinding

Glykogensyntase kan ikke lage 1=>6 bindinger og må ha en primer på minst 8 glukoseenheter koplet med 1=>4 bindinger


Glykogen branching enzyme lager forgreninger

Glykogen branching-enzyme lager forgreninger

  • Amylo (1=>4) to (1=>6) transglykosylase/ glykosyl-(4=>6)-transferase flytter de siste 6-7 glukoseenheter i en glukosepolymer til C-atom 6 på en glukoseenhet lenger inne i kjeden

  • Forgrening øker antall ikke-reduserende ender (syntese/degradering) og løselighet


Hvordan lages nye glykogenmolekyler

Hvordan lages nye glykogenmolekyler

  • Glykogenin fungerer som primer og enzym ved syntese av nye glykogenmolekyler

  • Tyr194 glykosyleres av glykosyltransferase

  • UDP-glukose leverer glukosemolekylet

  • Glykogen syntase koples på

  • Glykosyltransferase bygger opp glukosepolymeren til ca 7 glukoseenheter

  • Glykogen syntase overtar polymeriseringen og polymeren frigjøres etterhvert

  • I sentrum av hvert glykogenkorn ligger et glykogenin bundet til en redusernde ende


Regulering av karbohydratmetabolismen

Dimer av glukogenin med UDP-glukose


Regulering av glykogen syntesen

Regulering av glykogen syntesen

  • Glykogen syntase stimuleres av insulin, glukose, glukose-6-fosfat

  • Glykogen syntase hemmes av glukagon, adrenalin


Regulering av glukogenmetabolismen

Regulering av glukogenmetabolismen

Glykogen

+

+

Glukagon

Adrenalin

Kalsium

Glukose

Glc-6-P

Insulin

-

-

Glukagon

Adrenalin

Insulin

Glukose

UDP-Glukose/Glukose-1-fosfat


Nedbrytning av glykogen1

Nedbrytning av glykogen


Regulering av karbohydratmetabolismen

Forskjellige hormoner aktiverer fosforylase i lever og muskel

Lever:

Glukagon øker ved

lav blodglukose

Muskel:

Adrenalin og kalsium

øker ved muskel-

aktivitet


Regulering av karbohydratmetabolismen

Binding av glukose medfører konformasjonsendring. To fosforylerte serinsidekjeder blir tilgjengelig.


Regulering av karbohydratmetabolismen

Enzymet fosforylase a fosfatase defosforylerer fosforylase a.

Resultatet er den mindre aktive fosforylase b


Hastighetsbegrensende reaksjoner

Hastighetsbegrensende reaksjoner

  • Rate-limiting steps

  • Disse enzymkontrollerte reaksjoner finnes hvor et substrat kan ta flere veier

  • Cellen er avhengig av å ha en konstant nivå av ATP hele tiden

  • Cellens behov varierer fra minutt til minutt og alle enzymkontrollerte reaksjonsveier er avstemt etter behovene


Regulering av karbohydratmetabolismen

Regulering av glykolyse og glukoneogenese


Regulering av glykolysen

Regulering av glykolysen

  • Tre viktige reguleringspunkter: heksokinase, fosfofruktokinase-1 og pyruvat kinase

  • Dannelse av produkt i de fleste enzymkatalyserte reaksjoner er bestemt av tilgangen på substrat

  • Dette gjelder ikke disse regulerte enzymer som er allosterisk regulert

  • Her bestemmer andre forhold hvor mye produkt som skal dannes uansett tilgang på substrat


Regulering av heksokinase

Regulering av heksokinase

  • Heksokinase er allosterisk regulert (hemmet) av sitt eget produkt

  • Heksokinasen i muskel har lav Km (0,1 mM). Dette enzymet arbeider i takt med tilgang på substrat hele tiden

  • Heksokinase isoenzymet i lever heter glukokinase. Dette enzymet har høy Km (10 mM), dvs det arbeider bare i høy hastighet ved høye nivåer av glukose i blodet

  • Normale blodglukosenivåer er ca 4-5 mM

  • Glukokinase hemmes av fruktose-6-fosfat


Regulering av karbohydratmetabolismen

Heksokinase i lever hemmes allosterisk av fruktose-6-fosfat,

som får et reguleringsprotein til å binde enzymet og overføre

det til cellekjernen.

Heksokinase fjernes fra multienzymkomplekset av glykolyse-

enzymer


Regulering av karbohydratmetabolismen

Regulering av fosfofruktokinase 1

Allosterisk regulering endrer

enzymets affinitet for substrat

Høyt nivå av ATP senker affiniteten

for substratet. ADP og AMP hemmer

effekten av ATP

Høyt nivå av citrat øker ATPs

hemmende effekt på enzymet


Regulering av fosfofruktokinase 1

Regulering av fosfofruktokinase 1

  • Fruktose-2,6-bisfosfat stimulerer PFK-1 aktivitet ved å øke enzymets affinitet for substrat

  • F2BP viktigste regulator under

  • Normale forhold

  • Insulin øker F2BP, mens glukagon reduserer F2BP


Regulering av pyruvat kinase

Regulering av pyruvat kinase

  • Det finnes 3 isoenzymer som har vevsspesifikk ekspresjon

  • Høye nivåer av ATP, acetyl-CoA og langkjedete fettsyrer hemmer aktiviteten allosterisk ved å øke K 0,5. Gjelder alle tre isoformer.

  • I lever fører økt glukagon til inaktivering av enzymet ved fosforylering


Regulering av glukoneogenesen

Regulering av glukoneogenesen

  • Glukoneogesen bruker mere energi til å bygge et molekyle glukose enn cellen kan ekstrahere fra samme glukosemolekyle når det brytes ned til pyruvat

  • Derfor er det svært viktig at disse to motsatt rettede prosesser ikke foregår samtidig

  • Det er to viktige reguleringspunkter: Pyruvat karboksylase og fruktose 1,6-bisfosfatase.I tillegg er pyruvat karboksylase regulert


Regulering av karbohydratmetabolismen

Regulering av pyruvat karboksylase

Høye nivåer av acetyl-CoA viser at cellen har tilstrekkelig substrat til energiformål. Dette stimulerer pyruvat karboksylase og dirigerer dermed pyruvat til gluko-neogenese.

Lave nivåer av acetyl-CoA stimulerer pyruvat dehydrogenase som dirigerer pyruvat til nedbrytning via sitronsyre syklusen


Regulering av karbohydratmetabolismen

Regulering av fruktose-1,6-bisfosfatase

AMP og fruktose-2,6-bisfosfat hemmer dette enzymet


Regulering av karbohydratmetabolismen

Glukose-6-fosfatase finnes bare i

leverens endoplasmatisk retikulum

Denne lokalisering hindrer at glucose-6-fosfat som

skal gjennom glykolysen slipper ut av cellen


Futile cycles

”Futile cycles”

Fruktose-6-P + ATP => fruktose 1,6-bisfosfat + ADP

Fruktose 1,6-bisfosfat + H2O => fruktose-6-P + Pi

Sum: ATP + H2O => ADP + Pi + varme

  • Ved å la disse to motsattrettede reasjoner gå samtidig produseres varme og intet annet

  • Denne ”syklus” gir også mulighet til å kontrollere hvilken retning substratet skal ta. Her kan glykolyse balanseres mot glukoneogenese

  • I visse situasjoner er det ønskelig som f. eks når humlen skal varme opp vingene sine til 30oC før flyveturen på en kjølig dag

  • ”Futile cycles” har samme funksjon som avkopling av oksidativ fosforylering i brunt fettvev


  • Login