Παραγωγή Ενέργειας και Ρύθμιση

Παρουσίαση με θέμα: "Παραγωγή Ενέργειας και Ρύθμιση"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Παραγωγή Ενέργειας και Ρύθμιση
Eπανάληψη Παραγωγή Ενέργειας και Ρύθμιση

2 Στάδιο ενεργοποίησης Στάδιο διάσπασης (η αντίδραση 7 είναι αμφίδρομη)

3 Παραγωγική φάση της γλυκόλυσης
Ακυλοφωσφορικό : έχει υψηλό δυναμικό μεταφοράς φωσφορικών ομάδων Η GAP οξειδώνεται σε ένα καρβοξυλικό οξύ με ταυτόχρονη αναγωγή του NAD+ σε NADH

4 Μεταβολική «τύχη» του πυροσταφυλικού

5

6

7

8

9

10 Αποκαρβοξυλάση πυροσταφυλικού
Περιέχει ως προσθετική ομάδα TPP (Thiamine pyrophosphate) πυροφωσφορική θειαμίνη (Vit Β1). Eλλειψη TPP, νόσος Beri-Beri.

11 Ποια άλλα ένζυμα έχουν ΤΡΡ?

12 ΤΡΡ Αποκαρβοξυλάση πυροσταφυλικού Σύμπεγμα πυροσταφυλικής αφΗάσης.
Σύμπλεγμα α-κετογλουταρικής αφΗάσης Τρανσακετολάση (πορεία Ρ-πεντοζών)

13 Καρκινικά κύτταρα Σε όγκους πρόσληψη γλυκόζης και γλυκόλυση 10πλάσια ταχύτητα / φυσιολογικό ιστό. Καρκινικά κύτταρα (Κκ)αντιμετωπίζουν υποξία (/παροχή Ο2 λόγω έλλειψης τριχοειδών). Για το λόγο αυτό κάνουν αναερόβια γλυκόλυση για παραγωγή ΑΤΡ (πυροσταφυλικόγαλακτικό). Κκ έχουν αύξημένα επίπεδα γλυκολυτικών ενζύμων. Ο ΗΙF (Hypoxia Inducible Factor) διεγείρει 8 γλυκολυτικά ένζυμα.

14

15 Δημιουργία γλυκόζης από μη σάκχαρα
ΓΛΥΚΟ-ΝΕΟ-ΓΕΝΕΣΗ Δημιουργία γλυκόζης από μη σάκχαρα

16 Σύνθεση της γλυκόζης από μη υδατανθρακούχες ενώσεις:
Γλυκονεογένεση Σύνθεση της γλυκόζης από μη υδατανθρακούχες ενώσεις: Γαλακτικό οξύ Γλυκερόλη Αμινοξέα Σπουδαιότητα της μεταβολικής αυτής διεργασίας - Κατά την μεταβολική αυτή διεργασία το πυροσταφυλικό οξύ μετατρέπεται σε γλυκόζη

17 sjh

18

19

20

21

22 Eιδικές αντιδράσεις Φωσφατάση της 1,6 διφωσφορικής φρουκτόζης
Φωσφατάση 6Ρ-γλυκόζης Φωσφατάση 1,6 DP φρουκτόζης Καρβοξυκινάση ΡΕΡ Καρβοξυλάση πυροσταφυλικού Eιδικές αντιδράσεις Φωσφατάση της 1,6 διφωσφορικής φρουκτόζης Φωσφατάση 6-Ρ-γλυκόζης

23 Ειδικές αντιδράσεις γλυκονεογένεσης

24

25 ΡΥΘΜΙΣΗ ΓΛΥΚΟΛΥΣΗΣ ΚΑΙ ΓΛΥΚΟΝΕΟΓΕΝΕΣΗΣ
ΡΥΘΜΙΣΗ ΓΛΥΚΟΛΥΣΗΣ ΚΑΙ ΓΛΥΚΟΝΕΟΓΕΝΕΣΗΣ

26 Ποια τα ένζυμα-κλειδιά της γλυκόλυσης?
Ποια τα ένζυμα-κλειδιά της γλυκόλυσης? (Τα ένζυμα που καταλύουν τις μη αντιστρεπτές αντιδράσεις).

27 Η γλυκολυτική πορεία ελέγχεται αυστηρά
Οι ενδοκυττάριες και εξωκυττάριες συνθήκες καθορίζουν τον ρυθμό ροής της γλυκολυτικής πορείας. Δύο είναι οι ουσιαστικές κυτταρικές ανάγκες : Η παραγωγή ενέργειας (ΑΤΡ) Ο εφοδιασμός δομικών μονάδων για συνθετικές αντιδράσεις, όπως είναι ο σχηματισμός λιπαρών οξέων ΤΡΙΑ ένζυμα αποτελούν θέσεις ελέγχου Πώς ελέγχονται αυτά? Ρύθμιση της δραστικότητάς τους από προιόντα με ανατροφοδότηση, αλλοστερικά, ομοιοπολική τρποποίηση (φωσφορυλίωση/κινάσες, αποφωσφορυλίωση / φωσφατάσες) σε απάντηση ορμονικών ερεθισμάτων.

28 ένζυμο κλειδί της γλυκολυτικής οδού αποτελεί η εξοκινάση.
Εξοκινάση ένζυμο κλειδί της γλυκολυτικής οδού αποτελεί η εξοκινάση. Όμως δεν είναι ο κύριος ρυθμιστής της γλυκόλυσης καθώς η 6-φωσφορική γλυκόζη δεν είναι μόνο ένα γλυκολυτικό ενδιάμεσο, αλλά είναι σε θέση να μετατραπεί σε γλυκογόνο ή να οξειδωθεί μέσω της πορείας των φωσφορικών πεντοζών σε ΝΑDPH.

29 Φωσφοφρουκτοκινάση Σύνοψη ρυθμιστών φωσφοφρουκτοκινάσης.

30

31 Η 2,6 διφωσφορική φρουκτόζη είναι ισχυρός ρυθμιστής της γλυκόλυσης και της νεογλυκογένεσης
Μόλις η 2,6 διφωσφορική φρουκτόζη προσδεθεί στην αλλοστερική θέση της πάνω στην PFK-1 αυξάνει τη συγγένεια του ενζύμου για το υπόστρωμά του, δηλ. την 6 –φωσφορική φρουκτόζη .

32 ΡΥΘΜΙΣΗ ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΗ

33 Κινάση του πυροσταφυλικού
(ισοένζυμα L και Μ) Αλλοστερική αναστολή Οι φωσφορυλιώσεις που επάγονται από ορμονικά ερεθίσματα εμποδίζουν το ήπαρ από το να καταναλώνει γλυκόζη όταν αυτή χρειάζεται από τον εγκέφαλο και τους μυς Τα ισοένζυμα συνεισφέρουν στην μεταβολική διαφοροποίηση των διαφόρων οργάνων

34

35 Μεταβολισμός Γλυκογόνου
Σύνθεση και αποδόμηση Γλυκογόνου

36 Αποδόμηση γλυκογόνου Δράση 3 ενζύμων: - φωσφορυλάσης του γλυκογόνου
Δράση 3 ενζύμων: - φωσφορυλάσης του γλυκογόνου - φωσφογλυκομουτάσης - φωσφατάσης 6Ρ-γλυκόζης +2 ένζυμα διακλάδωσης μεταφοράση /γλυκοζιτάση α1,6 Δράση φωσφορυλάσης: Επίθεση από ανόργανο Ρ στο α1-4 γλυκοζιτικό δεσμό Επαναληπτική διαδικασία που σταματά στο 4ο κατάλοιπο γλυκόζης από διακλάδωση

37 Διάσπαση γλυκογόνου κοντά σε α1→6 σημείο διακλάδωσης
Μετατόπιση 3 καταλοίπων γλυκόζης Απελευθέρωση ελεύθερης Η δράση της φωσφορυλάσης σταματά σε απόσταση 4 καταλοίπων γλυκόζης από ένα (α1→6) σημείο διακλάδωσης στο γλυκογόνο Δράση ενζύμου αποδιακλάδωσης (ολιγο α1→6 προς α1→4 γλυκανοτρανσφεράση): διπλή ενεργότητα

38 Υδρόλυση της 6Ρ γλυκόζης από τη φωσφατάση της 6Ρ γλυκόζης στο ΕΔ
Ήπαρ Γλυκογόνο →γλυκόζη όταν ελαττωθούν τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα, πχ. μεταξύ γευμάτων Η 6Ρ-γλυκόζη μετατρέπεται σε γλυκόζη και Ρ από φωσφατάση «καθηλωμένη» σε εσωτερκή μεμβράνη ενδοπλασματικού δικτύου (αυλό). Ετσι το ηπατο-κύτταρο «ξεχωρίζει» αυτή τη γλυκόζη από εκείνη που θα μπει σε γλυκόλυση * Μύες, εγκέφαλος δεν έχουν φωσφατάση της 6Ρ-γλυκόζης, άρα δε συνεισφέρουν γλυκόζη στο αίμα

39 Ρύθμιση της γλυκογονόλυσης
Η φωσφορυλάση του γλυκογόνου ρυθμίζεται : 1) Αλλοστερικά (μορφές R ενεργός και T (ανενεργός) 2) ορμονικά ( Γλυκαγόνη, Επινεφρίνη, Ινσουλίνη) με αντιστρεπτή φωσφορυλίωση 3) αναστολή με ανατροφοδότηση.

40 Α. Μυική Φωσφορυλάση Ενεργός μορφή R παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων ΑΜΡ (ενεργειακό φορτίο). ΑΤP ευνοεί κατάσταση Τ. 6-Ρ-γλυκόζη ευνοεί κατάσταση Τ (αναστολή με ανατροφοδότηση)

41

42 Αυξημένο επίπεδο ΑΜΡ οδηγεί σε ενεργοποίηση της φωσφορυλάσης.
Απελευθέρωση ορμόνης (επινεφρίνη ) που οδηγεί σε φωσφορυλίωση της φωσφορυλάσης και ενεργοποίησή της. Επίσης ιόντα Ca++ την ενεργοποιούν μέσω ενεργοποίησης της κινάσης της φωσφορυλάσης. Η απουσία φωσφατάσης της 6-Ρ-γλυκόζης εξασφαλίζει την παραμονή της 6-Ργλυκόζης που παράγεται από το γλυκογόνο μέσα στο κύτταρο για παραγωγή ενέργειας.

43

44 Ρύθμιση ηπατικής φωσφορυλάσης
Η γλυκόζη προκαλεί αλλοστερική τροποποίηση στο ισοένζυμο => αλλαγή διαμόρφωσης προς μορφή Τ (ανενεργός) => επιβράδυνση αποδόμησης γλυκογόνου όταν η συγκέντρωση γλυκόζης του ήπατος είναι υψηλή.

45

46 Σύνθεση Γλυκογόνου

47 Δημιουργία UDP-γλυκόζης
1-φωσφορική γλυκόζη + UTP  UDP-γλυκόζη + PPi

48 Συνθάση γλυκογόνου

49 Ένζυμο διακλάδωσης ή τρανσφεράση
Καταλύει την μεταφορά ενός τελικού κλάσματος 6 ή 7 καταλοίπων γλυκόζης από το μη αναγωγικό άκρο μιας αλυσίδας που έχει τουλάχιστον 11 κατάλοιπα σε μια πιο εσωτερική θέση

50 Ένζυμο διακλάδωσης Η διακλάδωση α1-6 αυξάνει και την διαλυτότητα του γλυκογόνου αλλά και τον αριθμό των μη αναγωγικών άκρων του. Αυτό αυξάνει τον αριθμό των θέσεων που μπορούν να δράσουν τόσο η φωσφορυλάση όσο και η συνθάση που δρουν μόνο σε μη αναγωγικά άκρα

51 Ρύθμιση γλυκογονοσύνθεσης

52 Eλεγχος σύνθεσης γλυκογόνου στα μυοκύτταρα από τη γλυκόζη του αίματος

53

54

55 Παθήσεις μεταβολισμού γλυκογόνου
1.Ελλειψη φωσφατάσης 6-Ρ-γλυκόζης 2.Ελλειψη ενζύμου αποδιακλάδωσης (γλυκοζιτάση α-1,6) 3.Μειωμένη δράση φωσφορυλάσης Ολες οι παθήσεις αφορούν την αποικοδόμηση του γλυκογόνου

56

57

58 Κύκλος Κιτρικού Οξέος Ι. Χημικές Αντιδράσεις
Βιολογική Χημεία Ι Κύκλος Κιτρικού Οξέος Ι. Χημικές Αντιδράσεις ΙΙ. Μεταβολικές Λειτουργίες Tρούγκος Κ. Εργαστήριο Βιολογικής Χημείας Ιατρική Σχολή Παν/ου Αθηνών

59

60 ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ Στάδιο 1: Η ενέργεια προέρχεται από την οξείδωση των καυσίμων με ένζυμα που μεταφέρουν ηλεκτρόνια στα συνένζυμα ΝΑD+ και FAD, τα οποία ανάγονται σε NADH και FAD(2H) αντιστοίχως - Οι οδοί για την οξείδωση της γλυκόζης, των λιπαρών οξέων, των κετονικών σωμάτων και των αμινοξέων συγκλίνουν στην παραγωγή του δραστικού ακετυλο-CoA Στάδιο 2: Η πλήρης οξείδωση της ακετυλομάδας σε CΟ2 λαμβάνει χώρα στον Κύκλο του Κιτρικού οξέος, ο οποίος συλλέγει την ενέργεια κυρίως ως NADH και FAD(2H) Στάδιο 3: Η ενέργεια μετατρέπεται στους υψηλούς φωσφορικούς δεσμούς του ΑΤΡ με τη διεργασία της οξειδωτικής φωσφoρυλίωσης - Τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από το NADH και FAD(2H) στο οξυγόνο με τη μιτοχονδριακή αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων

61 Κύκλος Κιτρικού Οξέος ή Τρικαρβοξυλικού Οξέος Tricarboxylic Acid Cycle (TCA)
Κύκλος του κιτρικού οξέος ή κύκλος του Krebs, από τον Sir Hans Krebs που τον ανακάλυψε το 1937 Λαμβάνει χώρα στη θεμέλια ουσία των μιτοχονδρίων Μεταβολική οδός κατά την οποία κατάλοιπα ακετυλίου ( το Ακετυλο συνένζυμο Α) οξειδώνονται σε 2 CO2 Η οξείδωση επιτελείται με 4 αντιδράσεις που μεταφέρουν ηλεκτρόνια στα συνένζυμα ΝΑD+ ή FAD και από εκεί στην αναπνευστική αλυσίδα ΑκετυλοCoA CO2

62 Παραγωγή ακετυλο-CoA Το πυροσταφυλικό οξύ, προϊόν της γλυκόλυσης οξειδώνεται σε ακετυλο-CoA από το σύμπλοκο της δεϋδρογονάσης του πυροσταφυλικού στα μιτοχόνδρια. Η αντίδραση είναι οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση, κατά την οποία η καρβοξυλική ομάδα από το πυροσταφυλικό ελευθερώνεται σε ένα μόριο CO2 και οι υπόλοιποι άνθρακες σχηματίζουν το ακετυλο-CoA 3 διαφορετικά ένζυμα (Ε1, Ε2, Ε3) καταλύουν την αντίδραση 5 συνένζυμα συμμετέχουν στην αντίδραση, πυροφωσφορική θειαμίνη (ΤΡΡ), FAD, CοΑ, ΝΑD+, λιποϊκό οξύ

63

64 Κλινικές επιπτώσεις Μεταλλάξεις στα γονίδια των υπομονάδων του συμπλόκου της αφυδρογονάσης του πυροσταφυλικού,ΡDΗ, οδηγούν σε ανεπάρκεια της ΡDΗ, νευρολογικές διαταραχές Ανεπάρκεια θειαμίνης -Ζώα με ανεπάρκεια θειαμίνης αδυνατούν να οξειδώσουν το πυροσταφυλικό –αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία για τον εγκέφαλο που αποκτά ενέργεια αποκλειστικά από την αερόβια οξείδωση της γλυκόζης σε μια οδό που αναγκαστικά περιλαμβάνει οξείδωση του πυροσταφυλικού - η νόσος Beri-beri οφείλεται σε ανεπάρκεια θειαμίνης, χαρακτηρίζεται από δυσλειτουργία του νευρικού συστήματος. Απαντάται σε πληθυσμούς τον οποίων η δίαιτα βασίζεται στο άσπρο αποφλοιωμένο ρύζι που έχει χάσει τα αποθέματα θειαμίνης - Παρουσιάζεται επίσης σε χρόνιους αλκοολικούς λόγω έλλειψης βιταμινών από τη δίαιτα τους

65 Αντιδράσεις του κύκλου του κιτρικού οξέος

66

67 Προϊόντα ενός γύρου του κύκλου του κιτρικού οξέος
3 NADH 1 FADH2 1 GTP (ή 1ATP) 2 CO2

68 Κύκλος Κιτρικού οξέος ΙΙ. Μεταβολικές λειτουργίες
Ο κύκλος του κιτρικού οξέος θεωρείται ως ‘ο μοχλός που κινεί το διάμεσο μεταβολισμό’ Είναι ‘αμφιβολικός’, έχει τόσο αναβολικές όσο και καταβολικές λειτουργίες Α. Αναβολικές λειτουργίες - ο κύκλος κιτρικού οξέος παράγει σημαντικές πρόδρομες ενώσεις για αναβολικές οδούς όπως: 1. η βιοσύνθεση της γλυκόζης (Γλυκονεογένεση) 2. η σύνθεση της αίμης και των πορφυρινών 3. η σύνθεση των αμινοξέων 4. η βιοσύνθεση των λιπαρών οξέων

69

70 Ο ρόλος του κύκλου του κιτρικού οξέος στον αναβολισμό
Στο νευρικό ιστό, το α-κετογλουταρικό μετατρέπεται σε γλουταμικό και γ-αμινοβουτυρικό οξύ (GABA), δυο νευρομεταβιβαστές

71

72 Β. Καταβολικές αντιδράσεις
- Για να διαφυλαχθεί η ομαλή ροή του κύκλου, οι ιστοί πρέπει να προμηθεύουν αρκετά τετρανθρακικά ενδιάμεσα για να αντισταθμίσουν την απομάκρυνση τους από άλλες οδούς. - Αντιδράσεις που προμηθεύουν ενδιάμεσα 4-ανθράκων στον κύκλο καλούνται ‘αναπληρωτικές αντιδράσεις’ Πυροσταφυλική Καρβοξυλάση στο ήπαρ και στους νεφρούς Η γλουταμίνη μετατρέπεται αντιστρεπτά σε α-κετογλουταρικό από τρανσαμινάσες και γλουταμινική αφυδρογονάση Ο ανθρακικός σκελετός της βαλίνης, ισολευκίνης, θυμίνης κλπ. εισέρχονται στον κύκλο στο επίπεδο του ηλεκτρυλο CoA. Αυτή η οδός ανευρίσκεται σε όλους τους ιστούς

73 Οι πιο κοινές αναπληρωτικές αντιδράσεις
Τα ένζυμα που καταλύουν καρβοξυλιώσεις χρησιμοποιούν βιοτίνη ως συνένζυμο για τη μεταφορά CO2

74 Ρύθμιση του κιτρικού κύκλου
● Η ταχύτητα της ροής των μεταβολιτών στον κύκλο ρυθμίζεται από 3 παράγοντες: 1. συγκέντρωση υποστρωμάτων 2. αναστολή από τα συσσωρευμένα προϊόντα 3. αλλοστερική ανάδρομη αναστολή των ενζύμων που καταλύουν τα πρώτα βήματα του κύκλου ● Η ροή των ατόμων του άνθρακα στον κύκλο υφίσταται ρύθμιση στα εξής βήματα: 1. Μετατροπή του πυροσταφυλικού σε ακετυλο-CoA (η αφετηρία του κύκλου) μέσω δεϋδρογονάσης του πυροσταφυλικού 2. Eίσοδο του ακετυλο-CoA στον κύκλο, στην αντίδραση της συνθάσης του κιτρικού (εξώθερμη αντίδραση) 3. Μετατροπή ισοκιτρικού σε α-κετογλουταρικό μέσω δεϋδρογονάσης ισοκιτρικού (εξώθερμη αντίδραση) 4. Μετατροπή α-κετογλουταρικού σε ηλεκτρυλο-CoA μέσω δεϋδρογονάσης α-κετογλουταρικού (εξώθερμη αντίδραση)

75

76 Ενεργειακή απόδοση κατά την οξείδωση του παλμιτικού (16C)
Βήμα 3ο: Οξείδωση των ενεργοποιημένων λιπαρών οξέων στη μήτρα του μιτοχονδρίου - Αποτελείται από επαναλαμβανόμενους κύκλους τεσσάρων αντιδράσεων (οξείδωση, ενυδάτωση, οξείδωση, θειολική διάσπαση) - Σε κάθε κύκλο παράγονται: 1FADH2, 1ΝADH και 1 ακετυλοCoA και ακυλοCoA με -2 άτομα C. - Λιπαρά οξέα με ζυγό αριθμό ατόμων άνθρακα καταβολίζονται πλήρως σε ακετυλοCoA (n/2) Ενεργειακή απόδοση κατά την οξείδωση του παλμιτικού (16C) 7 ΝΑDH  21 ATP 7 FADH2  14 ATP 8 ακετυλοCoA  96 ATP Σύνολο: 131 ΑΤΡ

77 Κύρια σημεία ρύθμισης του κύκλου
1 2 3 4

78

79

80

81

82 Aποσύζευξη

83

84 Στο φαιό λίπος νεογνών τα αποσυζευγμένα μιτ. παράγουν θερμότητα
Φαιό λίπος (ή καστανό – λόγω πολλών μιτ.) ευρίσκεται στα νεογνά θηλαστικών Οξείδωση καυσίμων χρησιμοποιείται για παραγωγή θερμότητας (όχι σύνθεση ΑΤΡ) Μιτ. φαιού λίπους περιέχουν θερμογενίνη, πρωτεΐνη αποσύζευξης για επιστροφή πρωτονίων στο στρώμα χωρίς τη συμμετοχή F0/F1 H ενέργεια της οξείδωσης διασπείρεται υπό μορφή θερμότητας – κρατά νεογνό ζεστό Το ίδιο συμβαίνει στα ζώα υπό χειμερία νάρκη

85

86 Οδός των Φωσφορικών Πεντοζών
Βιολογική Χημεία Ι Οδός των Φωσφορικών Πεντοζών Τρούγκος Κ. Αν. Καθ. Βιολογικής Χημείας

87 Κύριες οδοί χρησιμοποίησης της γλυκόζης

88 Oδός ή Κύκλος φωσφορικών πεντοζών
Μεταβολική οδός που λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα Ξεκινά από την 6-φωσφορική γλυκόζη και αποτελείται από: - μία οξειδωτική φάση (δύο μη αντιστρεπτές οξειδωτικές αντιδράσεις): 6- φωσφορικής γλυκόζης  σε 5-φωσφορική ριβουλόζη + 2CO2 + 2ΝΑDPH, και - αναγεννητική φάση ή μη οξειδωτική φάση (μία σειρά αλληλομετατροπών φωσφορικών σακχάρων): μετατροπή μέρους της φωσφορικής πεντόζης σε φωσφορική εξόζη Στην οξειδωτική οδό της μονοφωσφορικής εξόζης δεν συμβαίνει άμεση κατανάλωση ή παραγωγή ΑΤΡ, αλλά παραγωγή δύο σημαντικών ενώσεων για τον αναβολισμό: - του ΝΑDPH (αναγωγική ένωση, σημαντική σε βιοσυνθετικές οδούς) και - της 5-φωσφορικής ριβόζης (πρόδρομη ένωση στη βιοσύνθεση των νουκλεοτιδίων)

89 Εντοπίζονται στο κυτταροδιάλυμα
Όλα τα ένζυμα του παρακυκλώματος των Ρ-πεντοζών, (όπως και της γλυκόλυσης) Εντοπίζονται στο κυτταροδιάλυμα

90 Νουκλεοτίδια (DNA, RNA),
Καταβολικά πεπρωμένα της 6-φωσφορικής γλυκόζης ΓΛΥΚΟΖΗ (6Ρ-ΓΛΥΚΟΖΗ) ΠΥΡΟΣΤΑΦΥΛΙΚΟ (KREBS, ATP) Ενέργεια NADPH Δότης ηλεκτρονίων για βιοσυνθέσεις Εξουδετέρωση ριζών O2 (O2-, H2O2, OH) 5Ρ-ΡΙΒΟΖΗ Νουκλεοτίδια (DNA, RNA), Συνένζυμα (ATP, NADH, FADH2, CoA) ΟΔΟΣ ΦΩΣΦΟΡΙΚΩΝ ΠΕΝΤΟΖΩΝ Ιστοί σύνθεσης λιπαρών οξέων + χοληστερόλης, στεροειδών ορμονών (ήπαρ, λιπώδης ιστός, επινεφρίδια, γονάδες) Ερυθροκύτταρα, κύτταρα αμφιβληστροειδούς Κύτταρα που διαιρούνται γρήγορα (μυελού των οστών, δέρματος, εντερικού βλεννογόνου) NADP+

91 ΟΔΟΣ ΦΩΣΦΟΡΙΚΩΝ ΠΕΝΤΟΖΩΝ
To NADΡH ανάγει την γλουταθειόνη → προστατεύει το κύτταρο από δραστικά παράγωγα Ο2 (Η2Ο2, ΟΗ) Δεϋδρογονάση 6Ρ-γλυκόζης Η οξειδωτική φάση παράγει φωσφορικές πεντόζες και ΝΑDPH

92 Οξειδωτικές αντιδράσεις
Τελικά προιόντα 5-Ρ-ριβόζη, CO2 και NADPH Ενζυμα που συμμετέχουν G6PD (αφυδρογονάση της 6-P-γλυκόζης) Λακτονάση Ισομεράση

93 Οξειδωτικές αντιδράσεις της οδού των φωσφορικών πεντοζών
Ανεπάρκεια Δεϋδρογονάσης 6Ρ-γλυκόζης (κυαμισμός) + Υψηλό οξειδωτικό φορτίο (ανθελονοσιακά φάρμακα, σουλφοναμίδες, κάποια ζιζανιοκτόνα) 1 Μείωση παραγωγής NADPH (μειωμένη δράση γλουταθειόνης) Αναστολή αδρανοποίησης Η2Ο2 Κυτταρική βλάβη (υπεροξείδωση λιπιδίων, ρήξη μεμβράνης ερυθροκυττάρων, οξείδωση πρωτεϊνών και DNA) Απελευθέρωση αιμοσφαιρίνης στο αίμα Ίκτερος Νεφρική ανεπάρκεια 2 Πρόδρομη ένωση για σύνθεση νουκλεοτιδίων

94 Ανεπάρκεια της δεϋδρογονάσης της 6-φωσφορικης γλυκόζης
Κληρονομική ασθένεια, χρωμόσωμα Χ, που χαρακτηρίζεται από αιμολυτική αναιμία Αδυναμία διατήρηση του ανηγμένου γλουταθείου  Αδυναμία αποτοξίνωσης των οξειδωτικών παραγόντων (προκαλούν χημική βλάβη στο DNA, στις πρωτεΐνες και τα ακόρεστα λιπίδια) Συνήθως υποκλινική, η αιμολυτική αναιμία εκδηλώνεται μετά τη χορήγηση οξειδωτικών φαρμάκων (αντιβιοτικά, ανθελονοσιακά, αντιπυρετικά), κατανάλωση κουκιών, ή λοίμωξη (φλεγμονώδης απάντηση στη λοίμωξη  δημιουργία υπεροξειδίου στα μακροφάγα) Αιμολυτική αναιμία σε άτομο με ανεπάρκεια G6PD Σωμάτια Heinz: Μάζες αποδιεταγμένων πρωτεϊνών (προσκολλημένες στην κυτταρική μεμβράνη)

95

96 Μη οξειδωτική φάση της οδού των φωσφορικών πεντοζών
Ανακύκλωση φωσφορικών πεντοζών σε 6Ρ-γλυκόζη 6Ρ-γλυκόζη Τρανσακετολάση τρανσαλδολάση NADPH CO2 Αν απαιτείται NADPH 5Ρ-ριβόζη Αν απαιτείται σύνθεση DNA κλπ * 6 Χ 5Ρ-ριβόζες 5 Χ 6Ρ-γλυκόζες

97

98 Το NADPH ρυθμίζει την κατανομή της 6Ρ-γλυκόζης
μεταξύ γλυκόλυσης και οδού φωσφορικών πεντοζών Όταν το NADPH συντίθεται ταχύτερα απ’οτι καταναλώνεται, η [NADPH] αυξάνει και αναστέλλει το πρώτο ένζυμο στην οδό των φωσφορικών πεντοζών. Περισσότερη 6Ρ-γλυκόζη είναι διαθέσιμη για γλυκόλυση

99 Γλυκόζη NADPH NADP+ Αλλοστερική ενεργοποιήση
G6PD (δεϋδρογονάσης 6Ρ-γλυκόζης) Γλυκόλυση Οδός φωσφορικών πεντοζών (Διεργασίες κυτταρικού πολλαπλασιασμού, Σύνθεσης λιπιδίων, χοληστερόλης, κλπ)