Ivana FELLNEROVÁ 2008/11
*Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
SACHARIDY
Organické látky Obecný vzorec (CH2O)n
glyceraldehyd
polyhydroxyaldehydy polyhydroxyketony
Převážně rostlinný původ dihydroxyaceton Vznik fotosyntetickou asimilací
*Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
MONOSACHARIDY DERIVÁTY MONOSACHARIDU
Cyklická forma znázornění ribóza
glukóza
*Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Důležitá součást výživy – zdroj energie Koncentrace glukózy v tělních tekutinách: stálost diagnostický význam *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
MOČ
KREV
GLUKÓZA ANO
NE (Jen stopově)
GLYKÉMIE hladina cukru v krvi. U člověka 3,6-6,0 mmol/l
HYPOGLYKÉMIE Snížená hladina krevní glukózy (při námaze, hladovění Nemoci slinivky břišní nebo jater)
HYPERGLYKÉMIE Zvýšená hladina krevní glukózy (po jídle, při nemoci slinivky břišní nebo jater)
GLYKOSURIE = vylučování cukru močí. Dochází k ní Při diabetes mellitus V těhotenství Při ledvinových onemocněních Při alimentární hyperglykémii
*Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
MONOSACHARIDY ribóza
glukóza
fruktóza
OH
OH
POLOACETALOVÝ HYDROXYL má silné redukční účinky Využití při důkazech jednoduchých cukrů
(Fehlingova zkouška)
*Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
OLIGOSACHARIDY glukóza
fruktóza
OH
OH
-H2O dehydratační syntéza
C–O–C glykosidická vazba
O
sacharóza *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
OLIGOSACHARIDY několik lineárně vázaných monosacharidových jednotek
POLYSACHARIDY
desítky-stovky monosacharidových jednotek různý stupeň větvení
*Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
CELULÓZA ŠKROB GLYKOGEN Lineární nevětvené, paralerně uspořádané polymery glukozy způsobuje pevnost a vysokou chemickou stabilitu celulózy Větvené molekuly škrobu a glykogenu jsou chemicky méně stabilní v porovnání s celulózou
Vlákna celulózy buněčné stěny v elektronovém mikroskopu
Červeně barvené granule škrobu a jaterního glykogenu
ŠKROB
GLYKOGEN *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
v těle živočichů a člověka
Zdroj energie
*Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Oligo-, disacharidy laktóza sacharóza maltóza
POLYSACHARIDY
V potravě ŠKROB
sliny, slinivka břišní
glykogen
štěpí přežvýkavci za pomoci symbiotických bakterií
maltóza
disacharázy
chitin
Chytinázy jen vzácně u některých hlodovcu a netopýrů
zásobní, tělu vlastní (játra, svaly)
amyláza
epitel tenkého střeva
celuló celulóza
štěpení v játrech je stimulováno hormonem glukagonem
glukóza *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Polysacharidy Vně buňky
2x
Glukóza (6C)
ATP
glykolýza
Pyruvát (3C) (3C) Pyruvát
Laktát (3C)
CO2 Acetyl CoA ADP
2x
elektron s vysokou energií vázaný na NADH
Krebsův cyklus CO2
FADH2 NAD+ FAD
Elektronový transportní
řetězec
O2
ATP
ADP
36-38x
ATP ATP ATP ATP ATP
ATP
ATP ATP ATP
H2O *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Sir Hanz Adolf Krebs
CYKLUS KYSELINY CITRONOVÉ
1953 Nobelova cena
za fyziologii a lékařství
Reverzibilní
FOSFORYLACE proteinů
Edmont H. Fischer
Erwin G. KREBS
1992 Nobelova cena
za fyziologii a lékařství
*Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
SACHARIDY v POTRAVĚ
INZULIN sekrece β buňkami pankreatu Detekce glukózy (nad 5,5mmol/l) buňkami pankreatu Stimulace buněk k příjmu glukózy (prostřednictvím Inzulinových receptorů
EXTRACELULÁRNÍ TRÁVENÍ SACHARIDŮ
GLUKÓZA V KRVI
INTRACELULÁRNÍ ŠTĚPENÍ SACHARIDŮ *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Objev
INZULÍNU
+ Frederick G. BANTING
1923 Nobelova cena za lékařství a fyziologii
John MACLEOD *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
V závislosti na složení potraviny se sacharidy vstřebávají do krve různou rychlostí Jednoduché sacharidy (glukóza, monosacharidy, oligosacharidy) se dostávají do krve velmi rychle Rychlý vzestup hladiny cukru v krvi
(hyperglykémie)
Rychlé vyplavení inzulínu
Následuje prudký pokles cukru v krvi
(hypoglykémie) Náhlé výkyvy hladiny krevní glukózy zvyšuje riziko vzniku cukrovky a nemocí kardiovaskulárního systému *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Vzrůstu hladiny krevní glukózy po příjmu sacharidové potravy vyjadřuje
vzrůst glykémie po požití testované potraviny GLYKEMICKÝ x 100 = INDEX vzrůst glykémie po požití čisté glukózy
2h *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Existuje několik cest, kterými je glukóza přiváděna do buněk *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
GLUKÓZA: Transport pasivní – - usnadněnou difůzí
ATP T
Transport glukózy z krve do buněk probíhá usnadněnou difůzí. (Aktivní spřažený glukózovy transport – viz dále)]
Rychlost usnandněné difůze glukózy přes membránu buněk je přímo závislá na koncentraci glukózy v plazmě (glykémii).
Pokud je koncentrace glukózy v plazmě abnormálně nízká [hypoglykémie], pak transport glukózy především do mozkových buněk může být nedostačující. Těžká hypoglykémie např. u diabetiků předávkovaných inzulinem může vést k bezvědomí (hypoglykemický šok) nebo dokonce ke smrti.
*Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
GLUKÓZA: Transport aktivní – spřažený Na+ transport
ATP
Sekundární aktivní transport: Na+ jsou transportovány po směru koncentračního spádu a s sebou „strhnou“ glukózu proti směru koncentračního spádu
Primární aktivní transport: Na+ a K+ jsou aktivně pumpovány Proti směru koncentračního spádu A vytváří tak trvalý gradient V koncentraci Na+ a K+ *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Signální membránový protein
glukózový transportní protein Oba typy molekul jsou součástí buněčných membrán a zásadním způsobem ovlivňují metabolismus glukózy v těle
Při funkčních poruchách těchto membránových molekul dochází k onemocnění např.
Diabetes mellitus – „cukrovka“, úplavice cukrová *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
ZVÝŠ ZVÝŠENÍ ENÍ GLYKÉ GLYKÉMIE po jí jídle
GLUKÓ GLUKÓZA
INZULIN
Inzulinový receptor
GLUT 4 (přenašeč pro glukózu)
Stimulace inzulinového receptoru vazbou inzulinu na receptorovou část GLUT 4 váček
1a. Normální stav *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
ZVÝŠ ZVÝŠENÍ ENÍ GLYKÉ GLYKÉMIE po jí jídle
GLUKÓ GLUKÓZA
INZULIN
Inzulinový receptor
GLUT 4 (přenašeč pro glukózu)
GLUT 4 váček
Přemístění váčku k membráně a zabudování glukózových přenašečů do membrány
Signální dráha inzulinu k membránovému váčku s GLUT 4 přenašeči
1b. Normální stav *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
ZVÝŠ ZVÝŠENÍ ENÍ GLYKÉ GLYKÉMIE po jí jídle
INZULIN
GLUKÓ GLUKÓZA
Inzulinový receptor
GLUT 4 (přenašeč pro glukózu)
Zabudování GLUT 4 přenašečů do membrány; tím se „otevře více dveří“ pro pasivní transport glukózy do buňky
1c. Normální stav *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Obnovení fyziologické glykémie
Omezení sekrece inzulínu
GLUKÓ GLUKÓZA
Inzulinový receptor ODBOURÁ ODBOURÁNÍ GLUT4
GLUT 4 (přenašeč pro glukózu)
Po vyrovnání vnitrobuněčné koncentrace glukózy s koncentrací v krvi jsou nadbytečné GLUT 4 z membrány opět odbourány
1d. Normální stav *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
ZVÝŠ ZVÝŠENÍ ENÍ GLYKÉ GLYKÉMIE po jí jídle NEDOSTATEK inzulinu GLUKÓ GLUKÓZA
Inzulinový receptor
GLUT 4
Nedostatečná stimulace Inzulinového receptoru
(přenašeč pro glukózu)
GLUT 4 váček
Nedostatečný signál
2a: DIABETES I. typu IDDM (insulin dependent Diabetes mellitus) *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Zůstá stává ZVÝŠ ZVÝŠENÍ ENÍ GLYKÉ GLYKÉMIE NEDOSTATEK inzulinu
Inzulinový receptor
GLUT 4
Transport glukózy do buňky je více nebo méně omezen Nedostatečná stimulace Inzulinového receptoru
(přenašeč pro glukózu)
GLUT 4 váček
Glukózové přenašeče nejsou transportovány do membrány v důsledku NEDOSTATEČNÉHO SIGNÁLU
Nedostatečný signál
2b: DIABETES I. typu IDDM (insulin dependent Diabetes mellitus) *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
ZVÝŠ ZVÝŠENÍ ENÍ GLYKÉ GLYKÉMIE po jí jídle NADBYTEK inzulinu GLUKÓ GLUKÓZA
Inzulinový receptor
GLUT 4
Receptor nedostatečně reaguje na podnět
(přenašeč pro glukózu)
GLUT 4 váček
Nedostatečný signál
3a. DIABETES II. typu IIDM (insulin independent Diabetes mellitus) *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Zůstá stává ZVÝŠ ZVÝŠENÍ ENÍ GLYKÉ GLYKÉMIE NADBYTEK inzulinu
Inzulinový receptor
GLUT 4
Transport glukózy do buňky je více nebo méně omezen Receptor nedostatečně reaguje na podnět
(přenašeč pro glukózu)
GLUT 4 váček
Glukózové přenašeče nejsou transportovány do membrány v důsledku NEDOSTATEČNÉHO SIGNÁLU
Nedostatečný signál
3b. DIABETES II. typu IIDM (insulin independent Diabetes mellitus)
v těle živočichů a člověka Zdroj energie Zásobní a stavební funkce: glykogen (játra, svaly: zásoba energie) chitin = glukosamin (exoskelet členovců) kys. hyaluronová (sklivec, klouby – biologické „ tlumiče nárazů“) škrob a ceulóza Řada specifických funkcí *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
POVRCHOVÉ BUNĚČNÉ ANTIGENY
GLYKOKALYX Ochrana buněk
IgM
PROTROMBIN ERYTROPOETIN glykoprotein produkovaný ledvinami řídí hemopoézu
TRANSFERIN transport železa *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
