Opracowanie pytań na kolosa Węgle i cykl Krebsa.docx

1.    Glut 2 – występowanie, mechanizm działania, funkcja

2.    Ładunek glikemiczny – definicja, sposoby wyznaczania, znaczenie.

3.    Inkretyny – katabolizm, funkcja

4.    Regulacja glikogenogenezy

5.    Insulina – mechanizm działania, funkcja

6.    Siarczan heparanu – występowanie, budowa, funkcje:

7.    Metabolizm i wchłanianie galaktozy; bloki

8.    Cykl pentozowy w erytrocycie, produkty i znaczenie

9.    Glut – 4 – występowanie, mechanizm działania, funkcja

10. Indeks glikemiczny – definicja, sposoby wyznaczania, znaczenie

11. Wchłanianie i metabolizm fruktozy

12. Inkretyny – mechanizm działania, funkcja

13. Regulacja glikogenolizy

14. Odmienność glikolizy w erytrocycie

15. Glikozydy nasercowe – występowanie, budowa, mechanizm działania, funkcja.

16. Szlak kwasu uronowego – przebieg, znaczenie
17. Synteza laktozy – przebieg, znaczenie
18. Choroba von Gierkego
19. Poza energetyczne działanie węglowodanów
20. Glukoneogeneza – przebieg, regulacja
21. Heksokinaza glukokinaza – porównanie
22. Wchłanianie i transport węglowodanów w eneterocycie – mechanizm, białka biorące udział
23. Kwas hialuronowy – występowanie, budowa, funkcje
24. Transport glukozy w erytrocycie
25. Glikozydy – struktura, występowanie, działania
26. Kwas hiauronowy – degradacja
27. SGLT-1 – m. ekspresji, mechanizm działania.
28. Proteoglikany – synteza, budowa, m. występowania, funkcje.
29. Cykl Corich (= cykl kwasu mlekowego, =Cykl Cori), Harper 212
30. GLUT 5 - regulacja, mechanizm działania
31. SGLT 2 - miejsce ekspresji, mechanizm działania
32. Glikoliza beztlenowa - przebieg, gdzie, znaczenie
33. Receptory dla pochodnych sulfonylomocznika - podział, występowanie, funkcja.
34. Peptyd C
35. Regulacja cyklu Krebsa
36. Reakcje anaplerotyczne (dopełniające) cyklu Krebsa.
37. Charakter amfiboliczny cyklu Krebsa
38. Markery stresu oksydacyjnego
39. Enzymatyczne i nieenzymatyczne mechanizmy inaktywacji wolnych rodników

1.       Glut 2 – występowanie, mechanizm działania, funkcja

Glucose Transporter 2 występuje w trzustce, wątrobie, a także w jelitach i nerce. Glc dostaje się do komórki beta trzustki i następnie jest ona włączana w proces glikolizy, co powoduje wzrost stężania ATP w komórce. Wzrost stosunku ATP/ADP implikuje zamknięcie kanału potasowego, czego wynikiem jest depolaryzacja komórki beta. Jest to sygnał dla VOC, które się otwierają i powodują napływ Ca­2+ do wnętrza komórki. Kompleks kalmodulina-wapń powoduje uwolnienie insuliny zdeponowanej w ziarnistościach komórek beta.
Funkcja: Obecność w wątrobie sprawia, że Glc najpierw wyłapywana jest przez mózg, czy mięśnie (niskie powinowactwo GLUT2 do Glc). Jest sygnałem do wydzielania insuliny w komórkach beta (wydzielania, nie wytwarzania), w odpowiedzi na wysoki poziom glikemii.

2.       Ładunek glikemiczny – definicja, sposoby wyznaczania, znaczenie.

Ładunek glikemiczny to sposób oceny zawartości węglowodanów w pożywieniu. Opiera się na dwóch zmiennych: wartości indeksu glikemicznego (IG) oraz rozmiarze standardowej funkcji.
Ładunek glikemiczny dla pojedynczej porcji pożywienia można obliczyć według wzoru:

LG=W ×IG100

Gdzie, W= ilość węglowodanów w danej porcji (w gramach), IG=indeks glikemiczny, LG=ładunek glikemiczny.
Ładunek glikemiczny jest przydatny w planowaniu diety i ocenie produktów spożywczych – opiera się na założeniu, że produkty o wysokim IG, spożywane w małych ilościach, dają taki sam efekt jak produkty o niskim IG, za to spożywane w dużych ilościach.

3.       Inkretyny – katabolizm, funkcja

Inkretyny – grupa hormonów jelitowych, które zwiększają poposiłkowe wydzielanie insuliny przez komórki beta trzustki, nawet zanim dojdzie do poposiłkowego wzrostu poziomu glukozy we krwi. Powodują one także zwolnienie absorpcji substancji pokarmowych prze zwolnienie opróżniania żołądka i bezpośrednie zmniejszenie pobierania pokarmu. Innym działaniem inkretyn jest zmniejszenie wydzielania glukagonu przez komórki alfa wysp trzustkowych.

GLP-1 (peptyd podobny do glukagonu 1) i GIP (polipeptyd glukozo-zależny) są szybko inaktywowane przez enzym 4-pepdydaze dipeptydilową (DPP-4)

4.       Regulacja glikogenogenezy

W syntezę glikogenu zaangażowane są dwie aktywności enzymatyczne: syntaza glikogenowa i enzym rozgałęziający. Aktywność syntazy glikogenowej jest regulowana na drodze hormonalnej, a regulacja enzymu rozgałęziającego następuje na drodze powstającego substratu. Aktywność syntazy glikogenowej jest modyfikowana przez jej fosforylacje. Niefosforylowana syntaza glikogenowa a jest katalitycznie aktywna, natomiast jej postać ufosforylowana – syntaza glikogenowa b – jest nieaktywna. Proces fosforylacji syntazy glikogenowej jest pobudzany przez glukagon, natomiast jej defosforylacja jest pobudzana przez insulinę. Niedobór insuliny przy względnym nadmiarze glukagonu, przesuwa równowagę pomiędzy obiema formami tego enzymu, na korzyść postaci fosforylowanej, czyli nieaktywnej. Skutkuje to zmniejszeniem glikogenogenezy, a w konsekwencji i wzrostem stężenia wolnej glukozy.
G6P jest allosterycznym aktywatorem syntazy b glikogenu (pozwala na syntezę glikogenu przez ufosforylowany enzym). Ilość glikogeniny natomiast decyduje o ilości ziaren glikogenu (tyle, ile jest glikogeniny) oraz o tym jak duża jest cząsteczka glikogenu (zapobiega nadmiernemu rozrostowi – w momencie, gdy syntaza straci kontakt z glikogeniną ustaje tworzenie glikogenu).
Inaktywacja fosforylazy glikogenowej – enzymu rozkładającego glikogen na drodze fosforolizy – sprzyja akumulacji glikogenu w wątrobie

5.       Insulina – mechanizm działania, funkcja

Insulina działa na komórkę docelową poprzeć receptor błonowy, bez udziału wtórnego przekaźnika. Wiąże się z jej receptorami, obecnymi w błonach plazmatycznych większości komórek, głównie wątroby, mięśni i tkanki tłuszczowej. Związanie insuliny przez pozakomórkową domenę receptora nadaje domenie wewnątrzkomórkowej aktywność kinazy tyrozynowej, specyficznej wobec określonych substratów białkowych, szczególnie wobec innych cząsteczek receptora. Receptory, pobudzone poprzez związanie hormonu agregują i fosforylują się nawzajem (autofosforylacja). Nadaje to receptorowi zdolność do fosforylacji IRS – substratów receptora insulinowego. Te z kolei wiążą różne białka cytosolowe, które są ogniwami pośredniczącymi w kaskadzie reakcji prowadzących do końcowego efektu wywieranego przez insulinę.

Działanie insuliny jest skrajnie wysoce anaboliczne:
Następuje wzrosty syntezy białek w organizmie.
Gwałtowny wzrost lipogenezy, czyli tworzenia triglicerydów. (poprzez hamowanie HSL – lipazy wrażliwej na hormony).
Wzrost syntezy lipoprotein w wątrobie, czyli cząstek VLDL.
Efektem wewnątrzkomórkowym jest obniżenie cyklicznego AMP (bezpośrednio hamuje HSL)
Wzmożona synteza glikogenu
Hamowanie glikogenolizy, wzmaganie glikogenogenezy, aktywacja glikolizy
Aktywacja cyklu pentozowego
Hamowanie glukoneogenezy
Aktywacja pewnych czynników transkrypcyjnych, wzrost ekspresji genów i wzrost lub rozrost komórek.
Indukcja procesu proliferacji komórek mięśni gładkich (prowadzi do miażdżycy tętnic)

6.       Siarczan heparanu – występowanie, budowa, funkcje:

Struktura:
cukier -> GlcN, GlcUA
siarczan ->NGlcN, 6’GlcN
Występowanie:
hepatocyty
ściany tętnic
fibroblasty skóry
neurony
komórki nowotworowe
błona podstawna kłębuszków nerkowych
lokalizacja wewnątrz i zewnątrzkomórkowa
Funkcje:
udział w filtracji kłębuszkowej
interkalują z fibronektyną, lamininą i kolagenem I, III i V
wykazuje wysokie powinowactwo do błon komórkowych
udział w adhezji i migracji komórek (antyproliferacyjne)
stymulacja LPL

7.       Metabolizm i wchłanianie galaktozy; bloki

Głównym źródłem galaktozy jest laktoza (galaktozylo-B-1,4-glukoza), zawarta w mleku i jego przetworach. Trawienie laktozy zachodzi w jelicie cienkim. Pod działaniem laktazy (B-galaktozydazy) następuje hydrolityczny rozpad laktozy na glukozę i galaktozę.
Galaktoza wchłania się poprzez transport wtórnie aktywny. Polega on na przenoszeniu galaktozy przy udziale przenośnika tzw. Symportera galatozo-sodowego. Materiałem napędowym jest różnica w gradiencie stężenia jonów sodowych w świetle jelita i wewnątrz komórki. Gradient stężeń jest utrzymywany przez pompę sodowo-potasową, czyli ATP-azę Na/K zależną. Po przejściu do komórki galaktoza zostaje wciągnięta do dalszych przemian. W wątrobie glaktoza jest jets łatwo przemieniana w glukozę (225 Harper). Oprócz syntezy laktozy, galaktoza jest potrzebna jako składnik glikolipidów (cerebrozydów), proteoglikanów i glikoprotein. Część galaktozy pochodzi z rozpadu glikoprotein i glikolipidów. Przemiana galaktozy nie jest regulowana przez insulinę. Część galaktozy jest przetwarzana do galaktytolu, podobnie jak glukoza do sorbitolu. Powstaje alkohol – galaktytol.

Galaktozuria – jest dziedziczona autosomalnie recesywnie. Spowodowana jest niedoborem galaktokinazy – enzymu przekształcającego nieodwracalnie galaktozę w galaktozo-1-fosforan w obecności ATP i Mg2+. Choroba polega na uszkodzeniu wątroby oraz może powodować rozwój zaćmy – Galaktitol powstaje podczas redukcji Gal. Gromadząc się w soczewce powoduje napływ płynów i rozwój zaćmy. Leczenie stanowi wykluczenie Gal z diety. Niedobór enzymu można wykazać w krwinkach.
Galaktozemia – brak urydylilotransferazy 1-fosfo-galaktozowej. Katalizuje ona przekształcenie galaktozo-1-fosforanu w glukozo-1-fosforan. Choroba dziedziczy się autosomalnie recesywnie. Niemowlęta dotknięte tą chorobą nie rozwijają się normalnie, po spożyciu mleka występuje biegunka i wymioty. Kolejno dochodzi do powiększenia wątroby. Powoduje wzrost stężenia galaktozy we krwi i obecność jej w moczu. Leczenie polega na wyeliminowaniu galaktozy z diety. Galaktozo-1-fosforan hamuje fosfoglukomutazę i dehydrogenazę glukozo-6-fosforanową, co stanowi dodatkowe upośledzenia w metabolizmie Glc. Uszkodzenia prowadzące do niedorozwoju są spowodowane nagromadzeniem toksycznych substancji (głównie galaktozo-1-fosforanu).

 

8.       Cykl pentozowy w erytrocycie, produkty i znaczenie

Szlak pentozowy w erytrocytach dostarcza NADPH dla redukowania utlenionego glutationu, co jest katalizowane przez reduktazę glutationową. Zredukowany glutation usuwa z erytrocytów H2O2, w reakcji katalizowanej przez peroksydazę glutationową. Jest to bardzo ważna reakcja, ponieważ nagromadzenie H2O2 może skracać czas życia erytrocytów przez zwiększenie szybkości utleniania gemoglobiny do methemoglobiny. W związku z tym cykl pentozowy w erytrocycie nie jest potrzebny do syntez pentoz, ani kwasów tłuszczowych, ani aminokwasów. NADPH powstaje w kluczowej reakcji cyklu pentozowego, czyli działania dehydrogenazy glokozo-6-fosforanowej.

9.       Glut – 4 – występowanie, mechanizm działania, funkcja

GLUT4 występuje w mięśniach szkieletowych, a także w mięśniu sercowym i w tkance tłuszczowej (adipocytach). 
W obrębie komórki znajdują się w pęcherzykach wyprodukowane już glukotransportery 4. W momencie, kiedy zadziała insulina, następuje transformacja i wbudowanie tego typu receptorów w obrębie błony cytoplazmatycznej, tym samym otwierają się wrota dla transportu dokomórkowego glukozy. Drugim mechanizmem transportu tych pęcherzyków – wysiłek fizyczny. Po wejściu glukozy do komórki GLUT 4 ulegaja inwaginacji.
Dzięki niemu Glc może być wciągnięta na szlaki metaboliczne, w których powstaje energia w tk. Obwodowych.

10.   Indeks glikemiczny – definicja, sposoby wyznaczania, znaczenie

Indeks glikemiczny jest to zdolność produktów do podwyższania glikemii. Jest definiowany jako średni, procentowy wzrost stężenia glukozy we krwi po spożyciu, przez reprezentatywną statystycznie grupę ludzi, procji produktu zawierającej 50 gramów przyswajalnych węglowodanów. Wzrost poziomu cukru we krwi w przypadku spożycia 50 gramów glukozy przyjęto jako podstawę skali (100%).

By go wyznaczyć należy podać produkt w ilości 50 gram grupie osób kontrolnych. Następnie przez 2h, co 15min dokonuje się badania poziomu glukozy w surowicy. Kolejno, określa się go dzieląc pole pod krzywą glikemiczną danego produktu (wykres zmian glikemii w czasie po spożyciu przez pole pod krzywą glikemiczną glukozy i wyraża w procentach. Wynik poniżej 50 oznacza produkt o niskim IG, 50-70 – umiarkowanym, a powyżej 70 – wysokim.
Indeks glikemiczny może być używany do planowania diety odchudzającej.

11.   Wchłanianie i metabolizm fruktozy

Fruktoza wchłania się na drodze dyfuzji ułatwionej, czyli transportu biernego, z gradientem stężeń, przy udziale przenośnika i bez udziału ATP. Jej transporterem jest przede wszystkim GLUT5.
Większość spożytej fruktozy  (ok. 100g dziennie, z sacharozy, owoców, miodu) jest metabolizowana przez szlak przemian fruktozo-1-fosforanu. W wątrobie, nerce i śluzówce jelita cienkiego fruktoza jest fosforylowana do fruktozo-1-fosforanu przez fruktokinazę -> niezależnie od hormonów (tolerancja fruktozy w cukrzycy). Dalej, w  wątrobie i w nerce, jest ona przekształcana przez aldolazę fruktozo-1-fosforanową B do fosfodihydroksyacetonu i aldehydu glicerynowego. Aldehyd jest fosforylowany do aldehydu 3-fosfoglicerynowego przez kinazę specyficzną dla trioz -> włączenie produktów do glikolizy. (Harper 224)
W innych tkankach, pod wpływem heksokinazy, może dojść do wytworzenia fruktozo-6-fosforany. Ponieważ glukoza ma 20x większe powinowactwo do enzymu niż fruktoza, proces ten raczej nie zachodzi w wątrobie, mimo, że jest tam obecna heksokinaza, ze względu na duże stężenie glukozy, natomiast mięśniach, gdzie więcej jest fruktozy niż glukozy powstaje dużo F6P.

12.   Inkretyny – mechanizm działania, funkcja

Inkretyny hamują uwalnianie glukagonu, zmniejszając glikemię, zwiększają uwalnianie insuliny i opóźniają opróżnianie żołądka. Receptory dla inkretyn występują przede wszystkim na komórkach beta-trzustki, ale wykryto je także w tkance tłuszczowej, ośrodkowym układzie nerwowym, sercu, korze nadnerczy i w śródbłonku naczyń.  Ich działanie prowadzi do większej sekrecji insuliny po doustnym podaniu glukozy w porównaniu z wydzielaniem insuliny po podaniu pozajelitowym (efekt inkretynowy).

13.   Regulacja glikogenolizy

Proces fosforolizy glikogenu, czyli glikogenolizy jest regulowany przez fosforylazę glikogenową. Fosforylaza glikogenowa jest aktywna w formie ufosforylowanej. Wzrost stężenia cAMP powoduje aktywacje kinazy białkowej A i następnie działa kinaza fosforylazy glikogenowej (w tym samym czasie syntaza glikogenowa jest nieaktywna). Tym samym hormony, takie jak adrenalina, noradrenalina i glukagon aktywując cyklazę adenylową nasilają proces glikogenolizy. Insulina natomiast zwiększa aktywność fosfodiesterazy, która rozkłada cAMP, co skutkuje zahamowaniem glikogenolizy. Należy pamiętać, że insulina obniża cAMP jedynie wówczas, gdy było ono uprzednio zwiększone działaniem glukagonu lub adrenaliny, tzn. jest antagonistą ich działania. (Harper 196)
ATP i glukozo-6-fosforan hamują allosterycznie aktywną fosforylazę a zarówno w wątrobie jak i w mięśniu (hamują glikogenolizę), natomiast glukoza jest jej inhibitorem jesdynie w wątrobie. cAMP natomiast jest wytwarzany, gdy stężenie ADP zaczyna wzrastać (pobudzenie glikogenolizy).
Szybkość glikogenolizy w mięśniu zwiększa się kilkasetkrotnie bezpośrednio po rozpoczęciu skurczu mięśnia – sygnałem jest wzrost wewnątrzkomórkowego stężenia jonu Ca2.

Stymulacja receptorów alfa1-adrenergicznych w wątrobie przez adrenalinę i noradrenalinę prowadzi do aktywacji glikogenolizy. Proces ten jest niezależny od cAMP. Niezbędne do tego jest przemieszczenie się jonów Ca2+ z mitochondriów do cytozolu, a następnie stymulacja kinazy fosforylazy wrażliwej na działanie kompleksu Ca2+-kalmodulina.
Inaktywacja fosforylazy następuje pod wpływem fosfatazy-1 białek.

14.   Odimenność glikolizy w erytrocycie

5-10% przemian glukozy w erytrocycie to jest cykl pentozowy. Jego funkcją w erytrocycie jest uzyskanie zredukowanego NADP dla działania reduktazy glutationowej, a zredukowany glutation jet potrzebny dla peroksydazy glutationowej inaktywującej wolne rodniki, na których działanie, krwinka w skutek specyficznej funkcji transportera tlenu jest szczególnie narażona.
Glikoliza w erytrocycie może przebiegać również z zerowym zyskiem energetycznym, co nosi nazwę cyklu Rappaporta-Luberinga...