Glukoneogenese - kroppens egen syntese av glukose

Like dokumenter
Glukoneogenese. kroppens egen syntese av glukose

Glukoneogenese og glykogensyntese

Glukoneogenese - kroppens egen syntese av glukose

Glukoneogenese og glykogensyntese

Idrett og energiomsetning

Obligatorisk oppgave 2 MBV1030 Høst 2005

Regulering av karbohydratstoffskiftet

FLERVALGSOPPGAVER ENERGIOMSETNING

Flervalgsoppgaver: celleånding

Bioenergetikk og Krebs syklus Oksidativ fosforylering

Biokjemiske reaksjonsruter. Glykolyse. Nedbrytning av glukose til cellulær energi

BIOS 2 Biologi

Cellular Energetics- Kap. 16

Kapittel 7: Cellulære spor for høsting av kjemisk energi

SENSORVEILEDNING. Dato: Eventuelt:

Oppgave 4: Fermentering av karbohydrater og identifisering av disakkaridhydrolaser i gjær

Biokjemiske reaksjonsruter

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

BIOS 2 Biologi

Oppgave 10 V2008 Hvilket av følgende mineraler er en viktig byggestein i kroppens beinbygning?

Forelesninger i BI Cellebiologi. Enzymer : senker aktiveringsenergien. Figure 6.13

UNIVERSITETET I OSLO

LEHNINGER PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY

Kjemi 2. Figur s Figurer kapittel 8: Biokjemi. Aktiveringsenergien for en reaksjon med enzym er lavere enn for reaksjonen uten enzym.

Kjemien stemmer KJEMI 2

REGULERING AV KARBOHYDRATSTOFFSKIFTET DEL 2 Stadium IA Egil Lien, Inst. For Kreftforskn og Mol Med: Endokrint vev i pancreas

Vcu. ( K"nto ev-e<ne* - fil, H-oS) UNIVERSITETET I OSLO. Det matemati sk-n aturviten skapelige fakultet. Eksamen i MBV 1030 Generell biokjemi

Figurer og tabeller kapittel 10 Fordøyelsen

MED2200-2_OPPGAVE3_V17_ORD DEL 1

Kapittel 2: Næringsstoffene

EKSAMENSOPPGAVER uke 3 og 4 fra 2007 til Noen oppgaver kan gå over i pensum fra uke 13 (integrert metabolisme).

Pyruvat dehydrogenase er et multienzymkompleks. Oksydativ nebrytning av pyrodruesyre skjer i mitokondriene

Medisin, stadium 1A, Geir Slupphaug, IKM Sitronsyresyklus

Kapittel 20, introduksjon

LEVERENS FUNKSJONER 4/22/2016. Stadium IB. Læringsmål IB gjøre rede for leverens funksjon

Fasit til oppgavene. K-skallet L-skallet M-skallet

l-l oco UNIVERSITETET IOSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakuftet fi t

EKSAMEN I EMNE TBT4102 BIOKJEMI I. 10. desember 2010 kl

Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid Dannelse av acetylcoa og sitronsyresyklusen (forts.)

SHIFT SuperZym-5 Halsbrann & sure oppstøt 60 tyggetabletter

Universitetet i Oslo

Flervalgsoppgaver: proteinsyntese

Flervalgsoppgaver: Enzymer

Om laktoseintoleranse

De aller fleste ølkonkurranser handler ikke om å brygge den beste ølen, men å brygge den beste typeriktige ølen! Som øldommer må du derfor først

Bachelorutdanning i sykepleie. Nasjonal eksamen i Anatomi, fysiologi og biokjemi. 17. desember 2015 Bokmål

Helsefremmende arbeid

Karbohydrater for maksimal prestasjon. Karbohydratlagre. Energilagre i kroppen. Glykogentømming under trening. Substrat metabolisme under trening

EKSAMEN I EMNE TBT4102 BIOKJEMI I. 2. desember 2011 kl

TRANSPORT GJENNOM CELLEMEMBRANEN

... Proteiner og enzymer. kofaktor. polypeptid

Regulering av karbohydratstoffskiftet

Sitronsyresyklus (TCA), elektrontransportkjeden og oksidativ fosforylering. Medisin stadium IA, Tonje S. Steigedal

Kosmos SF. Figurer kapittel 5 Maten vi lever av Figur s. 129

Sitronsyresyklus (TCA), elektrontransportkjeden og oksidativ fosforylering

Naturfag for ungdomstrinnet

Fordøyelsen og matintoleranse

BI 212- Protein Sorting - Kap. 17 Syntese og mål for mitokondrie- og kloroplast-proteiner (forts.)

Ernæring. Ernæring = Næring + Fordøyelse + Forbrenning

På de åpne spørsmålene (26-30) kan det oppnås maksimalt 5 poeng per oppgave.

FLERVALGSOPPGAVER ENERGIOMSETNING

Primær biliær cirrhose årsak og behandling

Forelesninger i BI Cellebiologi. Denaturering og renaturering. Figure 3-13

Aminosyreomsetning og urea-syklus. Medisinstudiet semester 1A Asbjørn Nilsen, IKM

Makromolekyler: type og felles egenskaper Inndeling/hovedgrupper Beskrivelse Eksempler Forenklet modell / strukturformel

Effekter av trening på fettsyre- og glukosemetabolisme i dyrkede humane myotuber

Krebs syklus og Oksidativ fosforylering. Krebs syklus og oksidativ fosforylering, IA 2016

FLERVALGSOPPGAVER - CELLEMEMBRANEN

3.0 Liste over bruksområder for fôrblandinger med særlige ernæringsformål

Oncogenic Mutations Affecting Cell Proliferation

BIOKJEMI MED BIOTEKNOLOGI

FASIT TIL BIOKJEMIEKSAMEN 30. MAI 2005

Effekten av utholdenhetstrening på glukosetoleranse og kolesterolverdier hos utrente middelaldrende menn

Bachelorutdanning i sykepleie. Nasjonal eksamen i Anatomi, fysiologi og biokjemi. 11. april Bokmål

Medisinske aspekter; rehydreringsterapi

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK EKSAMEN I EMNE TFY4260 CELLEBIOLOGI OG CELLULÆR BIOFYSIKK

EKSAMEN I EMNE TBT4100 BIOKJEMI GRUNNKURS. 29. november 2007 kl

Transport av ioner og næringsstoffer over cellemembranen

Karbohydrat feitt protein Innhaldet i fôret

Nedenfor finner du en serie spørsmål hentet fra terminens emner frem til nå. Nivået tilsvarer det som forventes til eksamen.

FLERVALGSOPPGAVER ENERGIOMSETNING

BIOS 1 Biologi

Bioinformatisk analyse og genetisk modifisering av karbohydratmetabolismen i Pseudomonas fluorescens, med fokus på alginatsyntese fra glukose

Hvilken plass har melk og meieriprodukter i norske ungdommers kosthold?

Forelesingsplan Mage-tarm systemet. kursuke 18: fordøyelsesorganer. GI-traktus: hovedfunksjoner. Struktur og funksjon. Fordøyelse og absorpsjon

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIG UNIVERSITET Side 1 av 5 INSTITUTT FOR FYSIKK. EKSAMEN I FAG CELLEBIOLOGI 1 august 1997 Tid: kl

Klassifisering av enzymer. Litt historikk. Generell mekanisme for enzymkatalyse:

Trinn-for-trinn GUIDE. Gå ned i vekt med den maten du er skapt for å spise. Utarbeidet av Thomas Edvardsen, Kostholdsveileder TMS

1 J = cal = energi som trengs for å løfte 1 kg 1m mot en 1N kraft, eller 100 g 1meter mot tyngdekraften (10N) (ett eple en meter)

KROPPEN DIN ER FULL AV SPENNENDE MYSTERIER

TEMPLE. MCAD-defekt. Tools Enabling Metabolic Parents LEarning BASERT PÅ DEN ORIGINALE TEMPLE SKREVET AV BURGARD OG WENDEL VERSION 2, FEBRUAR 2017

Essayoppgaver IAB: Oppgave 1, 10 poeng 4 poeng) 3 poeng) 2 poeng) 1 poeng)

Bachelorutdanning i sykepleie. Nasjonal eksamen i Anatomi, fysiologi og biokjemi. 9. august 2018 Bokmål

Sitronsyresyklus (TCA), elektrontransportkjeden og oksidativ fosforylering

Transkript:

Medisin, stadium A Geir Slupphaug, IKM Glukoneogenese - kroppens egen syntese av glukose Kilder til glukose ved ulike tidspunkt etter matinntak

Glukoneogenese Glukoneogenese = dannelse av nytt sukker Mange organ (hjernen, nervesystemet, erythrocytter o.a.) er avhengige av glukose fra blodet som hovedenergikilde. jernen alene bruker ca 20 g glukose/dag av de ca 60g/dag hele kroppen trenger Kroppen inneholder ca 90 g glykogen, som holder til ca dags glukoseproduksjon Når glukoseinnholdet i blodet synker, vil leveren og nyrene produsere glukose fra enklere molekyler, og transportere til blodet for å forsyne hjernen og andre organ.

Lever står for ca 90% av glukoneogenesen, og pyruvat er en viktig prekursor i tillegg til melkesyre, glyserol og flere aminosyrer Glukoneogenesen er hovedsakelig en reversering av glykolysen, men det er lagt inn noen omveier for å unngå de irreversible trinnene i glykolysen Disse er de samme trinnene som katalyseres av regulatorenzymene i glykolysen eksokinase Fosfofruktokinase Pyruvat kinase

mvei Malate Malatα-ketoglutarat transporter Den første delen av NAD + NAD+ + denne omveien skjer inne i mitokondriene. Deretter blir både oksaloacetat og redusert NAD indirekte transportert til cytoplasma via en omdanning til malat. NAD+ + NAD + Malate I mitokondriene I cytosol

vorfor passere via mitokondriene? NAD + + -konsentrasjonen i mitokondriene er 00 000 x høyere enn i cytosol Aktiv glukoneogenese tømmer raskt NAD-lagrene i cytosol Gjendannelse av malat fra oxalat leverer NAD til cytosol Nettoresultatet er at NAD+/NAD-balansen mellom mitokondriene og cytosol opprettholdes

Pyruvat karboksylase Dette komplekse mitokondrielle enzymet har flere viktige seter. I det første bindes ATP og bikarbonat, og bikarbonatet aktiveres til karboksyfosfat. I det andre bindes pyruvat. Mellom disse sitter den prostetiske gruppen biotin, som laster aktivert C2 over på pyruvat, og danner oksaloacetat Merk at Acetyl-CoA er en positiv effektor for pyruvat karboksylase

PEP kan også dannes Videre glukoneogenese fra laktat Laktat (melkesyre) som dannes fra glykolyse i erytrocytter og anaerobt i muskler under hardt arbeid kan også omsettes til PEP. I leverceller omdannes først laktat til pyruvat under dannelse av NAD. Derved trengs ikke malat-trinnet for å transportese NAD ut av mitokondriene. Ac-CoA ksakeddiksyre omsettes i stedet direkte til PEP, som transporteres ut av mitokondriene vilken av disse to veiene for pyruvatomsetning som velges, er avhengig av NAD-behovet cytosol

mvei 2 Pi 2 Fruktose-6-fosfat AMP, F-2,6- BP Fruktose-,6 bisfosfatase Sitronsyre Fruktose-,6-bisfosfat Merk at Fruktose-,6- bisfosfatase reguleres omvendt av fosfofruktokinase (PFK-), som katalyserer det samme trinnet i glykolysen (trinn 3). PFK- stimuleres av AMP og inhiberes av ATP Dette reaksjonstrinnet er irreversibelt (-6.3 kj/mol)

Regulering via fruktose 2,6-bisfosfat øy glukose (Glykolyse aktiv) Lav glukose (Glukoneogenese aktiv) Fruktose-,6 bisfosfatase inaktiv

Pi 2 mvei 3 Enzymet glukose-6-fosfatase finnes forankret i ERmembranene i lever og nyreceller, med den katalytiske siden vendt mot Glukose Glukose-6 fosfatase Glukose-6- fosfat ER.-lumen. Enzymet finnes ikke i f. eks. hjerne eller muskler. Glukoneogenesen foregår derfor ikke i sistnevnte organ I stedet vil glukose produsert i lever og nyre transporteres til hjernen og musklene via blodet Enkelte mennesker har en arvelig defekt i glukose-6- fosfatase, som kan resultere i hypoglykemi, fettlever mm (von Gierkes sykdom)

Glukoneogenesen er energikrevende Produksjon av ett glukosemolekyl koster altså ATP + 2 GTP, mens en ren reversering av glykolysen ville ha krevd kun 2ATP.

Aminosyrer, men ikke fettsyrer, kan gå inn i glukoneogenesen På samme måte som intermediater i glykolysen kan benyttes til syntese av flere aminosyrer, kan mange aminosyrer kanaliseres rett inn i glukoneogenesen og omdannes til glukose. Dette skjer etter at aminosyrenes aminogruppe er fjernet i mitokondriene. Andre aminosyrer kan kanaliseres indirekte til glukoseproduksjon, ved at de omdannes til ulike intermediater i Krebs-syklus, og deretter til glukoneogenese via oksalacetat

Regulering av glukoneogenesen vis glykolyse og glukoneogenese skulle ha foregått samtidig, ville dette ha betydd et netto forbruk av ATP til ingen nytte (selv om noen arter foretar slike nytteløse sykluser for å danne varme). For å unngå dette, er glykolysen og glukoneogenesen omvendt regulert i levende celler. Mye av denne reguleringen foregår på hormonelt nivå som respons på blodsukkernivået. Dette vil bli tatt n rmere opp på egen forelesning Lokalt i cellene ligger et viktig kontrollpunkt i den videre omsetningen av pyruvat, som kan gå i to retninger: Pyruvat Pyruvat karboksylase Pyruvat dehydrogenase xaloacetat Acetyl-CoA Glukoneogenese Krebs syklus/enegiproduksjon

Karbohydrater lagers i kroppen i form av glykogen Etter et måltid vil glukosekonsentrasjonen i blodet være høy, og flere vev vil lagre glukosen i form av glykogen. Den totalemengdenglykogeni kroppeneromtrent90 g. Det meste av dette finnes i muskelvev og i leveren. Glykogenet i musklene brukes kun lokalt, siden muskler ikke har enzymet glukose-6-fosfatase. Musklene kan derfor ikke tibakedanne glukose fra glykogen, men forer i stedet glukose- 6-fosfat direkte inn i glykolysen. Enzymet finnes imidlertid i lever, som kan danne glukose fra glykogen, og eksportere dette til blodet for å sikre en jevn glukosetilførsel til andre organ i kroppen.

Fotomikrografi av levervev (v) og levercelle (hepatocytt) (h), med glykogenkorn (rosa). Mitokondriene er farget grønne. Glykogeninnholdet i leveren kan utgjøre opptil 0% av leverens totalvekt.

Glykogenet er en forgrenet polymer av D-glukose α,- glykosidbindinger Ikke-reduserende ende 6 C 2 α,- 6 C 2 6 C 2 Reduserende ende 3 2 3 2 3 2 Forgrening 6 C 2 6 3 2 C 2 α,-6 6 C 2 α,-6 glykosidbindinger i forgreiningspunktene ovedkjede 3 2 3 2

vorfor lagrers ikke glukose direkte i cellene, i stedet for å bygges inn i glykogen? ovedårsaken er at glykogen gir et mye mindre bidrag til osmolaliteten enn glukose, noe som muliggjør lagring av store mengder glukose uten at cellenes osmotiske trykk forstyrres To ulike enzymer starter glykogensyntesen Starten på glykogensyntesen foregår ved fosforylering av glukose med ATP. Dette katalyseres av heksokinase i hjerne, muskler og andre vev, og av glukokinase i lever og nyrer (dette er identisk med det første trinnet i glykolysen, og er irreversibelt). Den lavere affiniteten av glukokinase mot glukose foråresaker at leveren ikke konkurrerer med f. eks hjernen når glukosekonsentrasjonen i blodet er lav Enzymet fosfoglukomutase flytter så fosfatgruppen over i -posisjon for å klargjøre til neste reaksjon

I det neste trinnet adderesen nukleotidtil glukose--fosfat for å aktivere glukosen til innbygging i glykogen C 2 2 3 6 P - P - P - P - Uri din Uridin-trifosfat (UTP) Glukose--fosfat P - Uri din C 2 2 3 6 P - P Ō P - + UDPglukose Uorganisk pyrofosfat UDP-glukose pyrofosforylase C 2 C 2 2 3 6 2 3 6 Etc. Glykogen syntase Glykogen primer C 2 C 2 2 3 6 2 3 6 Etc. + UDP C 2 2 3 6 Glykogen

Dette produktet av lange uforgreinete glukosekjeder, er det samme som produseres i planter (amylose i stivelse). I glykogen dannes i tillegg forgreininger. Nåren kjedeharnåddmerenn trinn, overføreret såkalt forgreiningsenzym en blokk på ca 7 enheter til en C6- på kjeden Forgreinings -enzym Glykogenin Siden glykogen syntase trenger en primer for å starte, hvordan starter da syntesen av det første glykogenmolekylet? Svaret ligger i et protein som heter glykogenin, som binder den første glykosen kovalent og sammen tjener som primer. Glykogeninet forblir inne i glykogen-partikkelen etterhvert som den vokser

Glykogenolyse Når cellens energistatus er dårlig, vil en omvendt prosess inntre - glykogenolyse. Denne starter ved at glykogen fosforylase spalter av og fosforylerer ett og ett glukosemolekyl i form av glukose--fosfat. Dette omdannes raskt til glukose-6-fosfat av fosfoglukomutase, og kan så fores rett inn i glykolysen etter trinn. Glykogen fosforylase vil bare spalte av glukoseenheter som sitter minst trinn fra et forgreningspunkt, og for å avhjelpe dette trer et såkalt avgreiningsenzym i kraft Avgereiningsenzym flytter sammen ukuttede rester -ogkapperi tillegg -6 bindinger Glykogenmolekylet kan kappes videre av glykogen fosforylase Glykogenmolekylet etter spalting av glykogen fosforylase

Arvelige sykdommer forbundet med defekter i glykogenmetabolismen Von Gierke s sykdom (defekt glukose-6-phosphatase) Anderson s sykdom (mangler forgreiningsenzym i lever og milt McArdle s sykdom (mangler glykogen fosforylase i muskler trening fører til kramper) Type VII glykogenlagringssykdom (defekt fosfofruktokinase ) er ssykdom (Defekt lever glykogen fosforylase) Type IX glykogenlagringssykdom (nedsatt lever glykogen syntase Glukose-6-fosfat dehydrogenase-mangel (ca 00 mill) Coris sykdom (defekt avgreiningsenzym)

Andre karbohydrater kan også brytes ned i glykolysen Kan omdannes til glyserol og glyserol--fosfat, som er precursor for fettsyntese os mennesker er stivelse den viktigste karbohydratkilden i dietten α-amylase i spytt starter nedbrytningen og danner korte oligosakkarider Disse brytes videre ned av α-amylase fra bukspyttkjertelen til maltose og dekstriner, som igjen omdannes til glukose Glykogen har en struktur svært lik stivelse, og glykogen fra kosten brytes ned på samme måte som stivelse.

Laktasemangel fører til laktoseintoleranse Mennesket danner laktase i tynntarmen i spebarnsalderen, men de fleste taper denne evnen under oppveksten (unntatt hos nord- Europeere og i deler av Afrika) os disse vil ikke laktose fra melkeprodukter kunne omdannes til glukose og galaktose, men omdannes i stedet av bakterier til toksiske produkter som gir magekrampe og diaré. Tilvarene mangler i andre sukkernedbrytende enzym i tynntamen finnes i mindre utbredelse Laktase i tynntarmen hos laktosetolerant person påvist med gullmerkede antistoff Tilsvarende fra laktoseintolerant person