Y δατάνθρακες

1. Yδατάνθρακες

3. Πέψη Απορρόφηση, Μεταφορά και Κατανομή Ολοκλήρωση του Μεταβολισμού στους Ιστούς Ρύθμιση του Μεταβολισμού

4. Απορρόφηση γλυκόζης και γαλακτόζης • Η γλυκόζη και η γαλακτόζη απορροφώνται από τα βλεννογόνα κύτταρα με ενεργητική μεταφορά (SGLT 1, sodium glucose transporter 1) ενώ η φρουκτόζη με υποβοηθούμενη διάχυση • H γλυκόζη και η γαλακτόζη δεν μπορούν να συνδεθούν στον μεταφορέα αν δεν προηγηθεί πρόσληψη ιόντων Νa, ενώ η μετάλλαξη του γονιδίου SGLT1 συνδέεται με σύνδρομα δυσαπορρόφησης. • Το 15% της γλυκόζης διαρρέει μέσω της ψηκτροειδούς παρυφής πίσω στον εντερικό αυλό, το 25% διαχέεται διαμέσου της βασοπλευρικής μεμβράνης στην κυκλοφορία του αίματος, ενώ περίπου το 60% μεταφέρεται από τα εντεροκύτταρα στην κυκλοφορία μέσω ενός μεταφορέα που βρίσκεται στον ορογόνο υμένα.

9. Απορρόφηση φρουκτόζης • Ο μηχανισμός δεν είναι απόλυτα κατανοητός • Ενδείξεις ενεργητικής μεταφοράς ανεξάρτητης από την εξαρτώμενη από το Na+ ενεργητική μεταφορά της γλυκόζης ενώ και ο ρυθμός μεταφοράς είναι κατά πολύ μικρότερος • Η διαδικασία της υποβοηθούμενης μεταφοράς παρατηρείται μόνο όταν η μεταφορά γίνεται προς μία χαμηλότερη συγκέντρωση, αλλά λόγω του ότι η φρουκτόζη παγιδεύεται πολύ αποτελεσματικά μέσω φωσφορυλίωσης στο ήπαρ, δεν υπάρχει φρουκτόζη στην κυκλοφορία του αίματος • Το ποσοστό συμμετοχής της ενεργητικής και της υποβοηθούμενης μεταφοράς δεν έχει εξακριβωθεί. Ωστόσο, και τα 2 συστήματα παρουσιάζουν κορεσμό. Έτσι, το 60% της φρουκτόζης απορροφάται ενώ πρόσληψη 50 g καθαρής φρουκτόζης οδηγεί σε γαστρεντερικές διαταραχές (λόγω κάποιας δυσαπορρόφησης). Παρατηρείται σε δίαιτες πλούσιες σε σιρόπια από φρουκτόζη που χρησιμοποιούνται ως γλυκαντικά.

10. Μεταφορά και κυτταρική είσοδος Ι • Οι μονοσακχαρίτες εισέρχονται στην πυλαία κυκλοφορία και μεταφέρονται στο ήπαρ που είναι που είναι το κύριο σημείο μεταβολισμού της γαλακτόζης και της φρουκτόζης. • Πρόσληψη από υποδοχείς και είσοδος με υποβοηθούμενη μεταφορά • Τόσο η φρουκτόζη όσο και η γαλακτόζη μπορεί να μετατραπούν σε γλυκόζη και να εναποθηκευθούν ως γλυκογόνο • Η γλυκόζη μεταβολίζεται στο ήπαρ αλλά η είσοδος σε αυτό δεν είναι τόσο πλήρης όσο της φρουκτόζης και της γαλακτόζης. Η υπόλοιπη γλυκόζη μεταφέρεται σε άλλους ιστούς (μύες, λιπώδης ιστός, νεφρός). Η είσοδος σε αυτούς τους ιστούς γίνεται με υποβοηθούμενη μεταφορά η οποία είναι ινσουλινοεξαρτώμενη

11. Μεταφορά και κυτταρική είσοδος ΙΙ • Η κυτταρική πρόσληψη γλυκόζης απαιτεί μεταφορά μέσω της κυτταροπλασματικής μεμβράνης. Δεν μπορεί να γίνει με απλή διάχυση διότι το ιδιαίτερα πολικό μόριο της, δεν μπορεί να διαλυθεί στη μη-πολική λιποειδική διπλοστοιβάδα. • Σε ορισμένα απορροφητικά κύτταρα (εντερικό ενδοθήλιο, νεφρικά σωληνάρια) γίνεται με ενεργή μεταφορά. Στα υπόλοιπα γίνεται παθητικά με ειδικούς μεταφορείς • Υπάρχουν 6 ισομορφές μεταφορέων γλυκόζης GLUT-1, GLUT-2, GLUT-3,GLUT-4, GLUT-5, και GLUT-7. Ο GLUT-6 δεν είναι λειτουργικός. Οι ισομορφές GLUT-1 και GLUT-3 πιστεύεται ότι είναι υπεύθυνες για τη βασική μεταφορά της γλυκόζης. Ο αριθμός τους δεν αλλάζει με τη δράση της ινσουλίνης. Το ίδιο ισχύει και για την ηπατική GLUT-2. H GLUT-4 είναι αντίθετα πολύ ευαίσθητη στην ινσουλίνη

12. Διατήρηση φυσιολογικών επιπέδων γλυκόζης στο αίμα • Kύρια ρυθμιστική λειτουργία του ήπατος • Παγκρεατικές ορμόνες: ινσουλίνη γλυκαγόνη ; Γλυκοκορτικοειδείς ορμόνες (κυρίως κορτιζόλη) από τον φλοιό των επινεφριδίων • Αύξηση της έκκρισης γλυκοκορτικοειδών ως απάντηση στην μείωση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα. Προκαλούν επίσης αύξηση της ηπατικής γλυκονεογένεσης

13. Γλυκαιμική απόκριση στους υδατάνθρακες • Γλυκαιμικός Δείκτης

14. Ολοκλήρωση του μεταβολισμού στους ιστούς • Οι κύριοι ρυθμιστικοί μηχανισμοί είναι είτε ορμονικοί (κυρίως ινσουλίνη, γλυκαγίνη, επινεφρίνη και κορτικοστεροειδή) είτε αλλοστερική ενεργοποίηση είτε καταστολή κάποιων ενζύμων • Γλυκογονογένεση • Γλυκογονόλυση • Γλυκόλυση • Παρακαμπτήρια οδό των μονοφωσφορικής εξόζης (παραγωγή μονοσακχαριτών με 5 άνθρακες και NADPH) • Kύκλος του Krebs • Γλυκονεογένεση

15. Παρακαμπτήρια οδός της μονοφωσφορικήςεξόζης Κύκλος του Krebs Γαλακτόζη Φρουκτόζη Γλυκογονογένεση Γλυκόλυση Γλυκόζη Πυροσταφυλικό Γλυκογόνο Γλυκογονόλυση Γλυκονεογένεση Γαλακτόζη Γαλακτικό Μη υδατανθρακικές πηγές

16. Γλυκογονογένεση 1. Στα μυικά κύτταρα καταλύεται από εξοκινάση που αναστέλεται από το προϊόν του ενώ στο ήπαρ από γλυκοκινάση όχι. Η σταθερά Κm της γλυκοκινάσης είναι υψηλότερη από της εξοκινινάσης , άρα η φωσφορυλίωση είναι ταχύτερη όταν αυξάνεται σημαντικά η συγκέντρωση γλυκόζης στο κύτταρο ενώ η εξοκινάση συνήθως λειτουργεί στο μέγιστο και σε χαμηλές συγκεντρώσεις γλυκόζης. Η γλυκοκινάση ενεργοποιείται από την ινσουλίνη (διαβήτης τύπου 1)

17. Γλυκογονόλυση:Έλεγχος από γλυκαγόνη (ήπαρ), επινεφρίνη (μυελός επινεφριδιών). Καταλύουν το βήμα 1 (ένζυμο φωσφορυλάση του γλυκογόνου που υπόκειται σε ομοιοπολικό και αλλοστερικό έλεγχο). Η φωσφορυλάση υδρολύει τους α 1-4 γλυκοζυτικούς δεσμούς και όχι τους α 1-6. Έτσι η διαδικασία σταματά έως να δράσει στους α 1-6 ένα αποδιακλαδωτικό ένζυμο. Το βήμα 3 το υδρολύει η φωσφατάση της 6-φωσφορικής γλυκόζης που λειτουργεί στα ηπατικά και νεφρικά κύτταρα και όχι στα μυικά και λιπώδη. Επομένως ο μύς και ο λιπώδης ιστός δεν μπορούν να τροφοδοτήσουν με γλυκόζη άλλα σημεία του σώματος.

18. Ομοιοπολική ρύθμιση: Επηρεάζεται από τη επινεφρίνη (γλυκογονόλυση στους μύες) και γλυκαγόνη (ήπαρ). Δρούν μέσω της ενεργοποίησης της, δηλαδή μέσω της προώθησης του σχηματισμού της ενεργής α μορφής της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου. Αυτή η ορμονική ενεργοποίηση της κινάσης της φωσφορυλάσης b πραγματοιείται μέσω του cΑΜP, η κυτταρική συγκέντρωση του οποίου αυξάνεται με την δράση αυτών των ορμονών Αλλοστερική ρύθμιση: Εμπλέκει τον θετικό τροποποιητή AMP, ο οποίος προκαλεί μία μορφολογική τροποποίηση της ανενεργής b μορφής σε ενεργή α μορφή. Το ATP ανταγωνίζεται το ΑΜP για την αλλοστερική θέση του ενζύμου. Τα υψηλά επίπεδα ΑΤP εμποδίζουν την μετατροπή του ενζύμου από την ανενεργή στην ενεργή μορφή. Στις αλλοστερικές τροποποιήσεις δεν πραγματοποιούνται ομοιοπολικές τροποποιήσεις μέσω φωσφορυλίωσης

20. Γλυκόλυση • Η γλυκόλυση είναι η διαδικασία που 1 μόριο γλυκόζης μετατρέπεται σε 2 μόρια πυροσταφυλλικού οξέος. Το πυροσταφυλικό οξύ μπορεί να μεταφερθεί στα μιτοχόνδρια και να συμμετάσχει στον κύκλο του Krebs • Στα κύτταρα που δεν περιέχουν μιτοχόνδρια, η γλυκόλυση είναι ο μοναδικός μηχανισμός παραγωγής ATP . • Η γλυκόλυση συμβαίνει στο ήπαρ, το μύ και το λιπώδη ιστό.

21. Γλυκόλυση • Η εξοκινάση (όχι η γλυκοκινάση) ρυθμίζεται αρνητικά από το προϊόν της αντίδρασης, την 6-φωσφορική γλυκόζη [1]. • Η αντίδραση [3] ρυθμίζεται από την γλυκαγόνη. • στην αντίδραση [11] σχηματίζεται NAD+ που μπορεί να αντικαταστήσει το NAD+ που καταναλώθηκε στην αντίδραση [6] υπό αναερόβιες συνθήκες. Μία τρίτη εναλλακτική μεταβολική οδός του πυροσταφυλικού οξέος, είναι η μετατροπή σε αλανίνη μέσω τρανσαμίνωσης (δέχεται μία αμινομάδα από το γλουταμινικό οξύ) • Η αντίδραση [12] συμβαίνει σε όλους τους ιστούς εκτός από το ήπαρ. Είναι μικρότερης σημασίας, είναι αργή και συμβαίνει μόνο όταν υπάρχει υψηλή συγκέντρωση φρουκτόζης. Η [13] είναι πιο σημαντική και καταλύεται από το ένζυμο φρουκτοκινάση που υπάρχει μόνο στα ηπατοκύτταρα. • Η φρουκτόζη επομένως μπορεί να ακολουθήσει την πορεία της γλυκόλυσης ή της γλυκονεογένεσης. • Επειδή η φωσφορυλίωση της γλυκόζης είναι κύρια αρμοδιότητα του ήπατος, η πρόσληψη μεγάλης ποσότητας μπορεί να εξαντλήσει τα αποθέματα ΑΤP , μειώνοντας τον ρυθμό βιοσυνθετικών διεργασιών, όπως η βιοσύνθεση πρωτεϊνών.

22. Κύκλος του Κrebs • > 90% της ενέργειας που απελευθερώνεται από τις τροφές προέρχεται από οξειδωτικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στον κύκλο του Krebs • Κάποιες από τις διάμεσες ενώσεις που σχηματίζονται συμμετέχουν στην παραγωγή γλυκόζης κατά τη γλυκονεογένεση και άλλες μπορούν να μετατραπούν σε αμινοξέα μέσω τρανσαμίνωσης • 1 mol γλυκόζης προσδίδει 2 mol ακετυλο-CoA και 1 mol ακετυλο-CoA προσδίδει 12 ΑΤP. Άρα ο κύκλος προσδίδει 24 ATP για κάθε mol γλυκόζης + άλλα 12 από άλλα σημεία του κύκλου, που ισοδυναμεί με 262,6 kcal. Αυτό αντιπροσωπεύει το 40% της ενέργειας που απελευθερώνεται από την μιτοχονδριακή μεταφορά ηλεκτρονίων. Το υπόλοιπο 60% απελευθερώνεται ως θερμότητα για τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος

23. CO2 CΟ2 CoA O O O O Σύμπλοκο CH3-C-COO- CH3-C-CoA CH3-C-COO- CH3 C -COO- Πυροσταφυλικό πυροσταφυλικής αφυδρογονάσης Ακετυλο-CoA Σύμπλοκο πυροσταφυλικής αφυδρογονάσης: Για την ενεργοποίησή του απαιτούνται 4 βιταμίνες: το παντοθενικό οξύ (δομικό συστατικό του συνενζύμου Α), η θειαμίνη, η νιασίνη και η ριβοφλαβίνη NAD+ ΑΤP ADP + Pi NADH + H+ COO- Πυροσταφυλικό Oξαλοξικό Το οξαλοξικό, το φουμαρικό, το ηλεκτρυλο-CoA, και το α-κετογλουραρικό μπορούν να σχηματισθούν από ορισμένα αμινοξέα, ΑΛΛΑ ο κύριος μηχανισμός μέσω του οποίου εξασφαλίζεται η επαρκής παραγωγή οξαλοξικού στον κύκλο του Krebs είναι ο σχηματισμός απ’ ευθείας από το πυροσταφυλικό (συμπληρωματική αντίδραση)

24. Παρακαμπτήρια οδός της μονοφωσφορικής εξόζης (κύκλος μονοφωσφορικών πεντοζών) • Ο σκοπός μίας παρακαμπτήριας οδού είναι να παράγει σημαντικά ενδιάμεσα προϊόντα που δεν παράγονται από άλλες μεταβολικές οδούς. Δύο πολύ βασικά προϊόντα αυτού του κύκλου είναι: • φωσφορικές πεντόζες, απαραίτητες για τη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων, DNA και RNA και για άλλα νουκλεοτίδια • το ανηγμένο συνυπόστρωμα NADPH που χρησιμοποιείται σε σημαντικές μεταβολικές λειτουργίες, όπως η βιοσύνθεση των λιπαρών οξέων, η διατήρηση των αναγωγικών υποστρωμάτων στα ερυθροκύτταρα, που είναι απαραίτητα για την εξασφάλιση της λειτουργικής ακεραιότητάς τους και ο μεταβολισμός των φαρμάκων

25. Παρακαμπτήρια οδός της μονοφωσφορικής εξόζης (κύκλος μονοφωσφορικών πεντοζών)

26. Γλυκονεογένεση • Η D-γλυκόζη είναι ένα απαραίτητο θρεπτικό συστατικό για τη φυσιολογική λειτουργία των περισσότερων κυττάρων. Ο εγκέφαλος και άλλοι ιστοί του κεντρικού νευρικού συστήματος, καθώς και τα ερυθροκύτταρα βασίζονται στη γλυκόζη για την παροχή ενέργειας • Το γαλακτικό, το πυροσταφυλικό, η γλυκερόλη, καθώς και ορισμένα αμινοξέα λειτουργούν ως σημαντικές μη-υδατανθρακικές πηγές γλυκόζης • Η γλυκονεογένεση συμβαίνει κυρίως στο ήπαρ και κατά δεύτερο λόγο (σε παρατεταμένη νηστεία) στο νεφρό

27. 1 3

28. Ασπαραγινικό Ασπαραγινικό 10