Βιολογική Χημεία Ι Βοήθημα Εξέτασης

Transcript

1 my-smd.gr Βιολογική Χημεία Ι Βοήθημα Εξέτασης Νίκος Θεοδωράκης

2 Σχετικά με το βοήθημα Αυτό το βοήθημα αποτελεί ένα ακόμα συνοπτικό και περιεκτικό εγχειρίδιο που δημιουργήθηκε από συμφοιτητή μας και αποσκοπεί στην διευκόλυνση της εξέτασης για το μάθημα της Βιολογικής Χημείας Ι που διδάσκεται στους φοιτητές της Ιατρικής Σχολής Αθηνών στο 3 ο Εξάμηνο. Η ύλη που θα βρείτε να αναλύεται παρακάτω είναι εστιασμένη στις παραδόσεις του μαθήματος. Επιθυμία του δημιουργού είναι να διανέμεται μέσω της δικτυακής πύλης my-smd.gr Δημιουργός: Νίκος Θεοδωράκης

3 Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή 2. Υδατάνθρακες 3. Πρωτεΐνες και αθηροσκλήρωση 4. Λιπίδια και νουκλεοτίδια

4 Εισαγωγή Η Βιοχημεία Ι είναι ένα ιδιαίτερα χρήσιμο μάθημα του 2 ου έτους καθώς ο φοιτητής εξοικειώνεται σε βάθος με τις έννοιες του μεταβολισμού και κάποιων βασικών παθήσεών του, αντικείμενα τα οποία είναι ιδιαίτερα σημαντικά για διάφορες ειδικότητες όπως η Παθολογία, η Ενδοκρινολογία αλλά και η έρευνα. Εκτός αυτού, πολλές ειδικότητες κρίνονται να εκτιμήσουν βιοχημικές εξετάσεις, η επιτυχής αξιολόγηση των οποίων απαιτεί γνώση βασικών αρχών βιοχημείας, κάποιων από τις οποίες το μάθημα αυτό προσφέρει. Επίσης να τονίσουμε ότι η καλή κατανόηση των αντικειμένων που αφορούν κυρίως στον μεταβολισμό των υδατανθρακών αλλά και των λιπιδίων θα συμβάλλουν στην αρτιότερη κατανόηση της φυσιολογίας του ενδοκρινικού συστήματος που διδάσκεται στο ίδιο εξάμηνο. Να τονίσουμε, επίσης, ότι πολλά από τα αντικείμενα του μεταβολισμού των υδατανθρακών, λιπιδίων και κάποιες γνώσεις από το μεταβολισμό των πρωτεϊνών αποτελούν προαπαιτούμενες γνώσεις για το μάθημα της Βιοχημείας ΙΙ, στο οποίο διδάσκεται ολοκληρωμένα το ενδοκρινικό σύστημα και η ολοκληρωμένη ρύθμιση του μεταβολισμού μέσω βιοχημικών μονοπατιών.

5 Η ύλη διακρίνεται σε 5 τμήματα: Μεταβολισμός Υδατανθρακών (κ. Τρούγκος) που περιλαμβάνει αδρά: πέψη και απορρόφηση υδατανθρακών, γλυκόλυση, είσοδος άλλων μονοσακχαριτών (εκτός γλυκόζης) στη γλυκόλυση, γλυκονεογένεση (+ κύκλος γλυκόζης-αλανίνης, κύκλος Cori, είσοδος γλυκερόλης στη γλυκονεογένεση), κύκλος του Krebs και ρύθμισή του, συντονισμένη ρύθμιση γλυκόλυσης και γλυκονεογένεσης, παρακύκλωμα φωσφορικών πεντοζών, γλυκογονόλυση, γλυκογονοσύνθεση, ρύθμιση μεταβολισμού γλυκογόνου, διάφορες παθήσεις. Μεταβολισμός Λιπιδίων (κ. Παπαπαναγιώτου) που περιλαμβάνει αδρά: πέψη και απορρόφηση λιπιδίων, αποθήκευση και κινητοποίηση λιπιδίων, μεταφορά λιπαρών οξέων εξαρτώμενη από καρνιτίνη (περιοριστικό βήμα β-οξείδωσης), β- οξείδωση κορεσμένων λιπαρών οξέων, β-οξείδωση ακόρεστων λιπαρών οξέων, β- οξείδωση λιπαρών οξέων με περιττό αριθμό ατόμων άνθρακα, υπεροξεισωμάτια και β-οξείδωση, κετονικά σωμάτια, βιοσύνθεση κορεσμένων λιπαρών οξέων, σύστημα μεταφοράς ακετυλομάδων από τα μιτοχόνδρια στο κυτταροδιάλυμα, βιοσύνθεση κορεσμένων λιπαρών οξέων με μακριά αλυσίδα, αποκορεσμός λιπαρών οξέων, βιοσύνθεση εικοσανοειδών, βιοσύνθεση τριακυλογλυκερολών, μάταιος κύκλος τριακυλογλυκερολών, βιοσύνθεση μεμβρανικών φωσφολιπιδίων, βιοσύνθεση χοληστερόλης, στερεοειδών και ισοπρενοειδών, λιποπρωτεΐνες, διάφορες παθήσεις. Βιοχημεία της αθηροσκλήρωσης (κ. Σιάσος) Μεταβολισμός Πρωτεϊνών (κ. Σιάσος) που περιλαμβάνει αδρά: πέψη και απορρόφηση πρωτεϊνών, τρανσαμίνωση και τρανσπαμίνωση, γλουταμίνη και μεταφορά αμμωνίας, κύκλος γλυκόζης-αλανίνης, κύκλος της ουρίας, σύνδεση κύκλου του Κrebs με κύκλο της ουρίας, ρύθμιση κύκλου της ουρίας, οδοί αποδόμησης αμινοξέων, μεταβολισμός του αζώτου, βιοσύνθεση αμινοξέων, είδη ενζυμικής αναστολής, μεταβολισμός πορφυρινών και αίμης, βιοσύνθεση νευροδιαβιβαστών, βιοσύνθεση και δράσεις ΝΟ, διάφορες παθήσεις. Μεταβολισμός Νουκλεοτιδίων (κ. Παπαπαναγιώτου) που περιλαμβάνει αδρά: de novo βιοσύνθεση ριβονουκλεοτιδίων πουρίνης και πυριμιδίνης, βιοσύνθεση δεοξυριβονουκλεοτιδίων από ριβονουκλεοτίδια, οδοί διάσωσης και ανακύκλωση βάσεων πουρίνης και πυριμιδίνης, αποδόμηση πουρινών και πυριμιδών, διάφορες παθήσεις, χημειοθεραπευτικά. Οι εξετάσεις είναι με περίπου 15 ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής που απαιτούν σύντομη αιτιολόγηση και ο χρόνος που διατίθεται είναι συνήθως περίπου 1 ώρα. Η κατανομή των ερωτήσεων ανάλογα με τα κεφάλαια της ύλης είναι: περίπου το πρώτο 1/3 των ερωτήσεων (5 ερωτήσεις) από το μεταβολισμό υδατανθρακών, περίπου το δεύτερο 1/3 των ερωτήσεων (5 ερωτήσεις) από το μεταβολισμό λιπιδίων και νουκλεοτιδίων, περίπου το τρίτο 1/3 των ερωτήσεων (5 ερωτήσεις) από το μεταβολισμό των πρωτεϊνών και τη βιοχημεία της αθηροσκλήρωσης.

6 Ο ΤΡΟΠΟΣ ΔΙΑΒΑΣΜΑΤΟΣ ΠΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΕΤΑΙ ΕΙΝΑΙ: Μεταβολισμός Υδατανθρακών (κ. Τρούγκος): πολύ καλά τις διαφάνειες, οι διαλέξεις στο αμφιθέατρο και η συγγραφή σημειώσεων από αυτές βοηθούν αρκετά καθώς ο καθηγητής στις εξετάσεις βάζει θέματα βάσει των όσων διαπραγματεύτηκαν στο αμφιθέατρο και υπάρχουν στις διαφάνειες. Στις διαλέξεις τονίζονται και κάποια SOS. Διάβασμα από κάποιο σύγγραμμα δεν κρίνεται απαραίτητο, αν και τα κεφάλαια 14, 15 & 16 του Lehninger που αντιστοιχούν στην εξεταστέα ύλη βοηθούν στη συμπλήρωση γνώσεων και στην επίλυση αποριών (ωστόσο το σύγγραμμα έχει και κάποια τυπογραφικά λάθη, τα σημαντικότερα από τα οποία ο καθηγητής τονίζει στο αμφιθέατερο). Να τονίσουμε ότι η σε βάθος επέκταση στα κλινικά παραδείγματα δεν είναι απαραίτητη όπως έχει τονίσει ο καθηγητής, ίσως αυτό που χρειάζεται είναι η ονομαστική γνώση κάποιων βασικών παθήσεων που υπάρχουν και στις διαφάνειες. Μεταβολισμός Λιπιδίων (κ. Παπαπαναγιώτου): πολύ καλά τις διαφάνειες, οι διαλέξεις στο αμφιθέατρο και η συγγραφή σημειώσεων από αυτές βοηθούν αρκετά καθώς η καθηγήτρια τονίζει μέσα στις διαλέξεις αρκετά SOS που μπαίνουν πολύ συχνά στις εξετάσεις, διάβασμα από κάποιο σύγγραμμα δεν κρίνεται απαραίτητο (οι διαφάνειες στην ουσία έχουν φτιαχτεί κυρίως βάσει των κεφαλαίων 17 και 21 του Lehninger). Να τονίσουμε ότι η είναι σημαντική η σε βάθος επέκταση στα κλινικά παραδείγματα όπως έχει τονίσει η καθηγήτρια (π.χ. διαβήτης, ανεπάρκειες καρνιτίνης κλπ) καθώς τέτοιες παθήσεις είναι συχνά θέματα εξετάσεων. To βιβλίο του Delvin (2 ος τόμος) θα φανεί χρήσιμο στη μελέτη κλινικών συσχετισμών (κεφάλαια 17 και 18), αν και οι διαφάνειες περιέχουν ότι είναι απαραίτητο κάποιος να ξέρει από τις εξετάσεις. Βιοχημεία της αθηροσκλήρωσης (κ. Σιάσος): πολύ καλά τις διαφάνειες, η παρακολούθηση των διαλέξεων βοηθά επίσης αρκετά. Μεταβολισμός Πρωτεϊνών (κ. Σιάσος) : πολύ καλά τις διαφάνειες, οι διαλέξεις στο αμφιθέατρο και η συγγραφή σημειώσεων από αυτές βοηθούν αρκετά καθώς ο

7 καθηγητής στις εξετάσεις βάζει θέματα βάσει των όσων διαπραγματεύτηκαν στο αμφιθέατρο και υπάρχουν στις διαφάνειες. Στις διαλέξεις τονίζονται και κάποια SOS. Διάβασμα από κάποιο σύγγραμμα δεν κρίνεται απαραίτητο, αν και τα κεφάλαια 18 και του Lehninger που αντιστοιχούν στην εξεταστέα ύλη βοηθούν στη συμπλήρωση γνώσεων και στην επίλυση αποριών. Όσον αφορά στις οδούς αποδόμησης των αμινοξέων και στη βιοσύνθεση των αμινοξέων όπου οι αντιδράσεις είναι πάρα πολλές, ο καθηγητής τονίζει ξεκάθαρα στο μάθημα τι χρειάζεται κάποιος να ξέρει για τις εξετάσεις και γενικά δεν ρωτάει περίεργες βιοχημικές οδούς (εκτός από τον κύκλο της ουρίας που είναι και βασικός). Ερωτήσεις που αφορούν σε κλινικά παραδείγματα υπάρχει η πιθανότητα να ζητηθούν, αν και το πιο πιθανό είναι ο καθηγητής να ρωτήσει κάτι κλινικό από την αθηροσκλήρωση. Μεταβολισμός Νουκλεοτιδίων (κ. Παπαπαναγιώτου) πολύ καλά τις διαφάνειες, οι διαλέξεις στο αμφιθέατρο και η συγγραφή σημειώσεων από αυτές βοηθούν αρκετά καθώς η καθηγήτρια τονίζει μέσα στις διαλέξεις αρκετά SOS που μπαίνουν πολύ συχνά στις εξετάσεις, διάβασμα από κάποιο σύγγραμμα δεν κρίνεται απαραίτητο (οι διαφάνειες στην ουσία έχουν φτιαχτεί κυρίως βάσει του κεφαλαίου 22.4 του Lehninger). Να τονίσουμε ότι η είναι σημαντική η σε βάθος επέκταση στα κλινικά παραδείγματα όπως έχει τονίσει η καθηγήτρια (π.χ. χημειοθεραπευτικά, ουρική αρθρίτιδα κλπ) καθώς τέτοιες ερωτήσεις είναι συχνά θέματα εξετάσεων. To βιβλίο του Delvin (2 ος τόμος) θα φανεί χρήσιμο στη μελέτη κλινικών συσχετισμών (κεφάλαιο 20), αν και οι διαφάνειες περιέχουν ότι είναι απαραίτητο κάποιος να ξέρει από τις εξετάσεις.

8 Μεταβολισμός υδατανθρακών Πέψη Η πέψη του αμύλου και του γλυκογόνου από την σιαλική α-αμυλάση η οποία ενεργοποιείται από το Cl-, ξεκινάει στο στόμα και συνεχίζεται ως το άνω τμήμα του στομάχου, πριν την καταστροφή της αμυλάσης από το HCl. Η σιαλική α-αμυλάση υδρολύει α-1,4 γλυκοζιτικούς δεσμούς παράγοντας μαλτόζη, ισομαλτόζη, μαλτοτριόζη και δεξτρίνες του αμύλου. Η πέψη του αμύλου και του γλυκογόνου ολοκληρώνεται στο λεπτό έντερο με την παγκρεατική α-αμυλάση η οποία ενεργοποιείται από το Cl- και υδρολύοντας α-1,4 γλυκοζιτικούς δεσμούς μετατρέπει τα προϊόντα που προκύπτουν από την σιαλική α- αμυλάση σε μαλτόζη, ισομαλτόζη, μαλτοτριόζη και ένα μείγμα δεξτρινών αμύλου. Αυτά τα προϊόντα μαζί με τους καταναλωθέντες δισακχαρίτες (σουκρόζη και λακτόζη) διασπώνται σε μονοσακχαρίτες (γλυκόζη, γαλακτόζη και φρουκτόζη) με τη δράση ενζύμων που βρίσκονται στη μεμβράνη των εντεροκυττάρων του αυλού του λεπτού εντέρου (στην ψυκτροειδή παρυφή). Συγκεκριμένα η λακτάση (β-1,4 γλυκοζιδάση) διασπά τη λακτόζη σε β-d γαλακτόζη και D-γλυκόζη, η μαλτάση (α-1,4 γλυκοζιδάση) διασπά τη μαλτόζη ή την μαλτοτριόζη σε μόρια α-d-γλυκόζης, η σουκράση ή σακχαράση (α1-β2 γλυκοζιδάση, μετατρέπει τη σουκρόζη σε α-d γλυκόζη και β-d φρουκτόζη) και η ισομαλτάση (α-1,6 γλυκοζιδάση, μετατρέπει την ισομαλτόζη σε α-d-γλυκόζη) Η κυτταρίνη δεν πέπτεται από κανένα ένζυμο (δεν υπάρχουν β-1,4 ενδογλυκοζιδάσες). Οπότε τα τελικά προϊόντα, συνολικά θα είναι D-γλυκόζη, D-γαλακτόζη, D-φρουκτόζη και κυτταρίνη. Οι μονοσακχαρίτες απορροφόνται στο λεπτό έντερο ενώ η κυτταρίνη καταλήγει στο παχύ έντερο και αποβάλλεται με τα κόπρανα. Συγκεκριμένα η γλυκόζη και η γαλακτόζη εισέρχονται στο επιθηλιακό κύτταρο με συνμεταφορά με 2Na+ ενώ η φρουκτόζη με διευκολυνόμενη διάχυση με GLUT5. Η γλυκόζη και η γαλακτόζη εισέρχονται από το επιθηλιακό κύτταρο στο αίμα με διευκολυνόμενη διάχυση από τους GLUT2 ενώ η φρουκτόζη με από τους GLUT2 ή τους GLUT5. Η D-μαννόζη επίσης απορροφάται. Μεγαλύτερα μόρια (π.χ. δι- ή τρισακχαρίτες) δεν μπορούν να απορροφηθούν.

9 Μεταφορείς διευκολυνόμενης διάχυσης γλυκόζης (GLUT)

10 Μεταβολική τύχη της γλυκόζης Εξαρτάται από τις ανάγκες του κυττάρου και ρυθμίζεται από ορμόνες.

11 Γλυκολυτική οδός ή αναερόβιος γλυκόλυση (ή οδός Embden- Meyerhof) Πραγματοποιείται στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων (ευκαρυωτικών και προκαρυωτικών) και όλα τα ένζυμά της εντοπίζονται στο κυτταροδιάλυμα. Σκοπός της είναι η παραγωγή ενέργειας καθώς και ενδιάμεσων προϊόντων για άλλες μεταβολικές οδούς. Αποτελεί το κέντρο του μεταβολισμού των υδατανθράκων καθώς όλα τα σάκχαρα μπορούν να εισέλθουν στην γλυκολυτική οδό. Η τελική πορεία της (αναερόβια γλυκόλυση και στη συνέχεια ζύμωση ή αερόβια γλυκόλυση έως και την πλήρη οξείδωση με μια διαδικασία 30 βημάτων που συμπεριλαμβάνει και τον κύκλο Krebs και την οξειδωτική φωσφορυλίωση) εξαρτάται από την παρουσία μιτοχονδρίων και επάρκειας οξυγόνου. Ως αερόβιο γλυκόλυση ορισμένοι συγγραφείς αναφέρουν την οδό που περιλαμβάνει την πλήρη οξείδωση της γλυκόζης μέχρι και την οξειδωτική φωσφορυλίωση για αυτό και την αναφέρω ως αναερόβιο γλυκόλυση. Ωστόσο, από μόνος του ο όρος γλυκόλυση εννοεί την μετατροπή της γλυκόζης σε πυροσταφυλικό με την ταυτόχρονη παραγωγή ενέργειας μέσω NADH και ATP. Τα μυϊκά κύτταρα σε έντονη άσκηση όπου υπάρχει ανοξία ή υποξία χρησιμοποιούν την αναερόβια γλυκόλυση (μετατροπή προς πυροσταφυλικό και στη συνέχεια προς γαλακτικό) ως οδό παραγωγής ενέργειας ικανή να αποδώσει 2mol ATP ανά μόριο γλυκόζης Για άλλους ιστούς η γλυκόλυση είναι σπουδαία ως προκαταρκτική οδός (π.χ. εγκέφαλος που χρησιμοποιεί 120 g γλυκόζης καθημερινα, καθώς τα λιπαρά οξέα δεν διαπερνούν τον ΑΕΦ) Άλλοι ιστοί έχουν καλή παροχή οξυγόνου αλλά δεν έχουν μιτοχόνδρια, οπότε η αναερόβια γλυκόλυση είναι η μοναδική οδός παροχής ενέργειας (ερυθρά αιμοσφαίρια, φακός, κερατοειδής, αμφιβληστροειδής) Άλλοι ιστοί έχουν πολύ λίγα μιτοχόνδρια για αυτό και η γλυκόλυση αποτελεί βασική πηγή ενέργειας (μυελός των νεφρών, ορχικός ιστός, λευκά αιμοσφαίρια, λείες μυϊκές ίνες (40g/ημέρα))

12 Τα φωσφορυλιωμένα ενδιάμεσα της γλυκόλυσης δεν μπορούν να περάσουν την κυτταρική μεμβράνη. Προπαρασκευαστι κή φάση γλυκόλυσης Οι πρώτες 5 αντιδράσεις της γλυκόλυσης. Οι αντιδράσεις 1 και 3 είναι μονόδρομες (μη αντιστρεπτές) (η αντίστροφη πραγματοποιείται από άλλα ένζυμα των εξοκινάση και PFK1 αντίστοιχα) Η εξοκινάση (Ι, ΙΙ, ΙΙΙ στους μύες) χρειάζεται Mg++ ή κάποιο άλλο δισθενές μέταλλο για δραστικότητα. Χρησιμοποιεί την ενέργεια της ATP για να πραγματοποιηθεί και φωσφορυλιώνει τη γλυκόζη σε 6-P-Γλυκόζη. Μπορεί να φωσφορυλιώνει και άλλες εξόζες. Το ισοένζυμό της στο ήπαρ (γλυκοκινάση ή εξοκινάση IV) έχει διαφορετικές ρυθμιστικές και κινητικές ιδιίοτητες. Η ισομεράση των φωσφορικών εξοζών προκαλεί αναδιάταξη της καρβονυλομάδας και της υδροξυλομάδας. Έτσι έχουμε μετατροπή της αλδόζης (6-P-Γλυκόζη) σε κετόζη (6-Pφρουκτόζη). Η φωσφοφρουκτοκινάση 1 (PFK1) χρειάζεται Mg++ ή κάποιο άλλο δισθενές μέταλλο για δραστικότητα. Χρησιμοποιεί την ενέργεια της ATP για να δράσει και φωσφορυλιώνει την σε 6-P-Φρουκτόζη σε 1,6-διφωσφορική φρουκτόζη. Είναι ένα ρυθμιστικό ένζυμο - το κύριο σημείο ελέγχου της γλυκόλυσης. Η αλδολάση προκαλεί τη διάσπαση του ανθρακικού σκελετού της 1,6-διφωσφορικής φρουκτόζης σε ένα 3-P γλυκεριναλδεΰδη (GAP) και φωσφορική διϋδροξυακετόνη (DHAP). Η ισομεράση των φωσφορικών τριοζών καταλύει την μετατροπή της φωσφορικής διϋδροξυακετόνης (DHAP) σε 3-P γλυκεριναλδεΰδη και έτσι μετά την 5η αντίδραση της γλυκόλυσης και τελευταία αντίδραση της προπαρασκευαστικής φάσης καταλήγουμε με δύο μόρια 3-P γλυκεριναλδεΰδης (GAP) ενώ έχουμε καταλώσει 2 μόρια ATP. Παραγωγική φάση γλυκόλυσης Οι τελευταίες 5 αντιδράσεις της γλυκόλυσης.

13 Η αντίδραση 10 είναι μονόδρομη (μη αντιστρεπτή). H αφυδρογονάση της 3-P γλυκεριναλδεΰδης καταλύει την οξείδωση της GAP (2) σε καρβοξυλικό οξύ, το 1,3-διφωσφογλυκερινικό (1,3-BPG) (2) με ταυτόχρονη αναγωγή του NAD+ > NADH + H+. H προσθήκη μιας φωσφορικής ομάδας γίνεται από ανόργανο Pi και το ακυλοφωσφορικό που δημιουργείται έχει μεγάλο δυναμικό μεταφοράς της φωσφορικής ομάδας. Η αντίδραση αυτή αποτελεί την μοναδική οξειδοαναγωγική αντίδραση της γλυκόλυσης. Η κινάση του φωσφογλυκερινικού καταλύει τη μετατροπή του 1,3-BPG (2) σε 3- φωσφογλυκερινικό (2), καθώς η φωσφορική ομάδα αποδίδεται σε ADP (2) προς τον σχηματισμό ΑΤP (2) (απαιτεί Mg++). Η μουτάση του φωσφογλυκερινικού καταλύει τη μετατροπή του 3-φωσφογλυκερινικού (2) σε 2-φωσφογλυκερινικό (2). Η ενολάση καταλύει την αφυδάτωση (απόσπαση νερού) από το 2-φωσφογλυκερινικό (2) προς τον σχηματισμό φωσφοενολοπυροσταφυλικού (PEP) (2). Η κινάση του πυροσταφυλικού καταλύει τη (μονόδρομη) μετατροπή του PEP (2) σε πυροσταφυλικό (2) με ταυτόχρονη μεταφορά φωσφορικής ομάδας πτος το ADP (2) που μετατρέπεται σε ATP (2) (απαιτεί K+ και είτε Mg++ είτε Mn++) Τα τελικά προϊόντα είναι 4-2 = 2 μόρια ATP (συνολικός απολογισμός), 2 μόρια NADH και 2 μόρια πυροσταφυλικού, 2 μόρια H2O και 2Η+. Η ανεπάρκεια της κινάσης του πυροσταφυλικού αποτελεί την πιο συχνή κληρονομική ανεπάρκεια γλυκολυτικών ενζύμων. Έχει ως αποτέλεσμα την ελάττωση της ταχύτητας της γλυκόλυσης > την ανεπάρκεια κάλυψης των ενεργειακών αναγκών των ερυθροκυττάρων > παραμόρφωση του σχήματος των ερυθροκυττάρων > λύση των ερυθροκυττάρων > αιμολυτική αναιμία Ζυμώσεις Σε περίπτωση ανάγκης συνέχισης της γλυκόλυσης, το NAD+ (το οποίο υπάρχει σε περιορισμένη ποσότητα στον οργανισμό και προέρχεται από τη βιταμίνη νιασίνη) πρέπει να αναγεννηθεί. Η αναγέννηση του NAD+ υπό αερόβιες συνθήκες γίνεται μέσω της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης. Ωστόσο σε αναερόβιες συνθήκες (ή σε συνθήκες όπου δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί οξειδωτική φωσφορυλίωση) αυτό μπορεί να συμβεί με ζύμωση προς αιθανόλη σε ζυμομήκυτα ή σε άλλους μικροοργανισμούς ή με ζύμωση προς γαλακτικό στον άνθρωπο (να αναφέρω πότε) και σε ορισμένους μικροοργανισμούς. Η ζύμωση περιγράφει διεργασίες που αποσπούν ενέργεια υπό τη μορφή ATP χωρίς να καταναλώνουν O2 ή να μεταβάλλουν τις συγκεντρώσεις των NAD+ και NADH. Αν και οδηγεί σε παροχή μικρότερης ποσότητας ενέργειας από την αερόβια γλυκόλυση δίνει τη δυνατότητα παραγωγής ενέργειας σε περιπτώσεις ανοξίας και υποξίας (ή σε περιπτώσεις απουσίας μιτοχονδρίων ή λιγοστών μιτοχονδρίων).

14 Η γαλακτική αφυδρογονάση (LDH) μετατρέπει (με αμφίδρομη αντίδραση) το πυροσταφυλικό σε γαλακτικό με ταυτόχρονη οξείδωση του NADH + H+ > NAD+. Να τονίσουμε ότι το γαλακτικό εξέρχεται από το κύτταρο μέσω συνμεταφοράς με 1Η+ από τον μεταφορέα MCT4. Η αποκαρβοξυλάση του πυροσταφυλικού μετατρέπει (με μονόδρομη αντίδραση) το πυροσταφυλικό σε ακεταλδεΰδη (είσοδος H+ και έξοδος CO2). Περιέχει ως προσθετική ομάδα TPP (πυροφωσφορική θειαμίνη, προέρχεται από τη μετατροπή της θειαμίνης (Vit B1) σε TPP μέσω του ενζύμου συνθάσης του TPP και τη μετατροπή ATP σε AMP παρέχοντας την πυροφωσφορική ομάδα). Έλλειψη TPP προκαλεί νόσο Beri-Beri. Η αλκοολική αφυδρογονάση μετατρέπει (με αμφίδρομη αντίδραση) την ακεταλδεΰδη σε αιθανόλη με ταυτόχρονη οξείδωση του NADH + H+ > NAD+. Το ένζυμο αυτό υπάρχει σε πολλούς οργανισμούς που μεταβολίζουν την αιθανόλη (π.χ. άνθρωπος) και βρίσκεται σχεδόν αποκλειστικά στο κυτταρόπλασμα των ηπατοκυττάρων. Οι ζυμώσεις αποδίδουν ποικίλα κοινά τρόφιμα αλλά και βιομηχανικές χημικές ουσίες Lactobacillus Bulgarius > Γαλακτικό οξύ ph χαμηλό > καθίζηση πρωτεινών > γιαούρτι πηκτό Propionibacterium freudenreichi > προπιονικό οξύ και CO2 (τυρί Εmental) Clostridium acetobutyricum > ακετόνη και βουτανόλη Πτώση ph, διατήρηση τροφίμων αναλλοίωτα από Βακτήρια. Καρκίνος και γλυκόλυση Σε όγκους η πρόσληψη γλυκόζης και γλυκόλυση είναι 10πλάσια σε ταχύτητα από ότι στον φυσιολογικό ιστό. Τα καρκινικά κύτταρα αντιμετωπίζουν υποξία (ελάττωση παροχή Ο2 λόγω έλλειψης τριχοειδών). Για το λόγο αυτό κάνουν αναερόβια γλυκόλυση για παραγωγή ΑΤΡ (πυροσταφυλικό >γαλακτικό).

15 Τα καρκινικά κύτταρα έχουν αύξημένα επίπεδα γλυκολυτικών ενζύμων. Ο ΗΙF (Hypoxia Inducible Factor) διεγείρει την εξοκινάση, την PFK1, την αλδολάση, την αφυδρογονάση της GAP, την κινάση του φωσφογλυκερινικού, την ενολάση, την κινάση του πυροσταφυλικού, την LDH και επίσης προάγει την αγγειογένεση και την παραγωγή GLUT1 και GLUT3 και του MCT4. Είσοδος γαλακτόζης, φρουκτόζης και μαννόζης στην γλυκολυτική οδό Η γαλακτοκινάση (απαιτεί Mg++) φωσφορυλιώνει (μη αντιστρεπτά) τη γαλακτόζη σε 1-P- Γαλακτόζη με κατανάλωση ATP. Η 1-P-Γαλακτόζη αντιδρά (αντιστρεπτά) με τη UDP- Γλυκόζη μέσω του ενζύμου ουριδυλοτρανσφεράση UDP-Γλυκόζης: 1-P-Γαλακτόζης και έτσι προκύπτει 1-P-Γλυκόζη και UDP-Γαλακτόζη. Η UDP-Γαλακτόζη με το ένζυμο 4- επιμεράση-udp-γλυκόζης σε 2 (αντιστρεπτά) βήματα και με την παραγωγή 2 NADH + H+ μετατρέπεται πάλι σε UDP-Γλυκόζη έτοιμη για την επόμενη χρήση. Η 1-P-Γλυκόζη μέσω του ενζύμου μουτάση φωσφορικής γλυκόζης μετατρέπει (αντιστρεπτά) την 1-P-Γλυκόζη (και αυτήν που προέρχεται μέσω γλυκογονόλυσης από την φωσφορυλάση του γλυκογόνου) σε 6-P-Γλυκόζη η οποία εισέρχεται στην γλυκόλυση. Το ένζυμο εξοκινάση (απαιτεί Mg++) στους μύες και στους νεφρούς φωσφορυλιώνει (μη αντιστρεπτά) την φρουκτόζη σε 6-P-Φρουκτόζη, με κατανάλωση ATP, η οποία εισέρεται στην γλυκόλυση. Στο ήπαρ η φρουκτόζη εισέρχεται με άλλο τρόπο. Το ηπατικό ένζυμο φρουκτοκινάση (απαιτεί Mg++) καταλύει (μη αντιστρεπτά) τη μετατροπή της φρουκτόζης σε 1-P-Φρουκτόζη με κατανάλωση ATP. Η 1-P-Φρουκτόζη με την αλδολάση της 1-P- Φρουκτόζης διασπάται (αντιστρεπτά) σε γλυκεριναλδεΰδη και φωσφορική διϋδροξυακετόνη. Η φωσφορική διϋδροξυακετόνη εισέρχεται στην γλυκόλυση. Η κινάση των τριοζών (απαιτεί

16 Mg++) φωσφορυλιώνει τη γλυκεριναλδεΰδη (μη αντιστρεπτά) σε 3-φωσφορική γλυκεριναλδεΰδη, με κατανάλωση ATP, η οποία εισέρχεται στην γλυκόλυση. Το ένζυμο εξοκινάση (απαιτεί Mg++) φωσφορυλιώνει (μη αντιστρεπτά) την Μαννόζη σε 6- P-Μαννόζη, με κατανάλωση ATP. Το ένζυμο ισομεράση φωσφορικής μαννόζης καταλύει (αντιστρεπτά) τη μετατροπή της 6-P-Mαννόζης σε 6-P-φρουκτόζη η οποία εισέρχεται στην γλυκόλυση. Παρατήρηση: στις αντιδράσεις που συμμετέχει ως ένζυμο μια κινάση και χρησιμοποιείται ATP, το πραγματικό υπόστρωμα είναι το MgATP2- που καλύπτει τα αρνητικά φορτία και καθιστά τον τελικό φώσφορο του ATP ευκολότερο στόχο για πυρηνόφικη επίθεση από -ΟΗ. Γαλακτοζαιμία Αδυναμία μεταβολισμού γαλακτόζης λόγω ανεπάρκειας ενζύμων που μετατρέπουν τη γαλακτόζη σε γλυκόζη (γαλακτοκινάσης, 4-επιμεράσης-UDP-Γλυκόζης, ουριδυλοτρανσφεράσης UDP-Γλυκόζης: 1-Ρ-γαλακτόζης) οδηγούν σε πάθηση γαλακτοζαιμία (συσσώρευση γαλακτόζης στο αίμα και ούρα). Ελλειψη γαλακτοκινάσης οδηγεί σε ήπια διαταραχή, πρώιμος σχηματισμός καταρράκτη στα βρέφη λόγω εναπόθεσης γαλακτιτόλης στο φακό (το ένζυμο αναγωγάση αλδοζών μετατρέπει τη γαλακτόζη σε γαλακτιτόλη με ταυτόχρονη οξείδωση του NADPH + H+ σε NADP+) στο φακό. Ελλειψη ουριδυλοτρανσφεράσης UDP-Γλυκόζης: 1-Ρ-γαλακτόζης ή 4-επιμεράσης- UDP-Γλυκόζης οδηγεί σε σοβαρή πάθηση λόγω συσσώρευσης 1-Ρ-γαλακτόζης > βλάβη στο ΚΝΣ, διαταραχή ανάπτυξης και ομιλίας και ηπατική ανεπάρκεια Θεραπεία είναι η αφαίρεση της γαλακτόζης (όπως και της λακτόζης) από την τροφή. Δυσανεξία στη λακτόζη

17 Πάθηση κοινή σε πολλούς πληθυσμούς (εκτός Β. Ευρώπης και ορισμένα μέρη Αφρικής). Οφείλεται σε πλήρη ή μερική εξαφάνιση ενεργότητας λακτάσης στα εντερικά κύτταρα. Δεν αποδομείται η λακτόζη (δισακχαρίτης) και δεν απορροφάται στο λεπτό έντερο. Περνά στο παχύ έντερο όπου βακτήρια τη μετατρέπουν σε τοξικά προιόντα (γαλακτικό οξύ, μεθάνιο και Η2). Άλλο πρόβλημα είναι η αύξηση ωσμωμοριακότητας του εντέρου που ευνοεί την κατακράτηση νερού στο έντερο. Έτσι προκαλείται κολικός, διάρροια και τυμπανισμός. Δεν πρέπει να γίνεται κατανάλωση γάλακτος και γενικά προϊόντων που περιέχουν λακτόζη για βελτίωση προβλημάτων. Αίτια: Κληρονομικές ανωμαλίες: ανεπάρκεια δισακχαριδασών σε βρέφη και παιδιά Επίκτητη ενζυμική ανεπάρκεια: α. σε φυσιολογικά άτομα με έντονη διάρροια > καταστροφή της ψυκτροειδούς παρυφής του επιθηλίου του λεπτού εντέρου β. εντερικές παθήσεις ή φάρμακα που καταστρέφουν το βλενογόννο του λεπτού εντέρου Κύκλος του Krebs Πραγματοποιείται στη θεμέλια ουσία των μιτοχονδρίων των ευκαρυωτικών κυττάρων καθώς και στο κυτταρόπλασμα των προκαρυωτικών κυττάρων (παρουσία οξυγόνου είναι απαραίτητη για την αναγέννηση του NAD+ και τη συνέχιση του κύκλου) Στόχος είναι η αξιοποίηση της ενέργειας από την οξείδωση του ακέτυλο-coa προς CO2 ώστε να παραχθεί ενέργεια υπό την μορφή ενεργοποιημένων μορίων αλλά και διάφορα μεταβολικά ενδιάμεσα. Η ακετυλοομάδα το ακέτυλο-coa είναι το καύσιμο (η πηγή ηλεκτρονίων) του κύκλου του Krebs. Προέρχεται από τη γλυκόζη, από τη β-οξείδωση, από την οξείδωση αμινοξέων, από την αιθανόλη, από τα κετονικά σώματα. Το πυροσταφυλικό που παράγεται από την γλυκόλυση εισέρχεται στη θεμέλια ουσία του μιτοχονδρίου και με το σύμπλοκο δεϋδρογονάσης του πυροσταφυλικού (PDH) πραγματοποιείται μια οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση κατά την οποία η καρβοξυλική ομάδα από το πυροσταφυλικό ελευθερώνεται σε ένα μόριο CO2 και οι υπόλοιποι δύο άνθρακες (ακετυλομάδα) συνδέεται με το CoA-SH σχηματίζοντας το ακέτυλο-coa με ταυτοχρονη αναγωγή του NAD+ > NADH + H+. Το σύμπλοκο αποτελείται από 3 ένζυμα και 5 συνένζυμα, το Ε1 (δεϋδρογονάση του πυροσταφυλικού που προσδένει το συνένζυμο TPP), το Ε2 (τρανσακετυλάση του διϋδρολιποϊκού που προσδένει ομοιοπολικά το λιποϊκό οξύ) και το Ε3 (δεϋδρογονάση του διϋδρολιποϊκού προσδένει τα συνένζυμα FAD και ΝΑD+). Η αντίδραση είναι μονόδρομη (μη αντιστρεπτή).

18 Το λιποϊκό οξύ έχει 2 -SH ομάδες που μπορούν να υποστούν αντιστρεπτή οξείδωση σχηματίζοντας -S-S- δεσμούς και λειτουργεί ως φορέας ηλεκτρονίων του υδρογόνου και ακυλομάδων Το CoA φέρει μια δραστική θειολική ομάδα (-SΗ) η οποία συμβάλει στη λειτουργία του CoA ως φορέα ακυλομάδων σε αρκετές μεταβολικές αντιδράσεις. Οι ακυλομάδες συνδέονται ομοιοπολικά με τη θειολική ομάδα, σχηματίζοντας θειολεστέρες. Οι θειολεστέρες είναι ενώσεις με υψηλή πρότυπη ενέργεια υδρόλυσης, μεταφέρουν ακυλομάδες και τις δωρίζουν σε ποικίλα μόρια-δέκτες. Ανεπάρκεια PDH Μεταλλάξεις στα γονίδια των υπομονάδων του συμπλόκου της αφυδρογονάσης του πυροσταφυλικού, 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 επειδή η χρόνια κατανάλωση αλκοόλ παρεμβαίνει στην απορρόφηση μερικών βιταμινών από το έντερο, μεταξύ των οποίων και η θειαμίνη. Μονόδρομες είναι οι 1, 3, 4 Το ένζυμο συνθάση του κιτρικού καταλύει τη συμπύκνωση του ακέτυλο-coa με το οξαλοξικό προς σχηματισμό κιτρικού (είσοδος H2O και έξοδος CoA-SH) Το κιτρικό μέσω του ενζύμου ακονιτάση με αφυδάτωση μετατρέπεται σε cis-ακονικό, το οποίο με αντιστρεπτή προσθήκη H2O στον cis-δεσμό μέσω πάλι της ακονιτάσης μετατρέπεται σε ισοκιτρικό. Το ισοκιτρικό με οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση (απελευθέρωση CO2) μέσω του ενζύμου δεϋδρογονάση ισοκιτρικού (περιέχει Mn++ στο ενεργό κέντρο) μετατρέπεται σε α-κετογλουταρικό με ταυτόχρονη αναγωγή του NAD+ > NADH + H+ Το α-κετογλουταρικό με οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση (απελευθέρωση CO2) με το σύμπλοκο δεϋδρογονάσης του α-κετογλουταρικού (3 ένζυμα και 5 συνένζυμα) μετατρέπεται σε ηλέκτρυλο-coa (είσοδος CoA-SH και ταυτόχρονη αναγωγή του NAD+ > NADH + H+) H συνθάση του ηλέκτρυλο-coa καταλύει τη μετατροπή του ηλέκτρυλο-coa σε ηλεκτρικό και η ενέργεια που απελευθερώνεται συμβάλλει στη σύνθεση GTP από GDP + Pi (είσοδος H2O και έξοδος CoA-SH). Το GTP μέσω της κινάσης των διφωσφορικών νουκλεοσιδίων μετατρέπεται σε ATP. Η δεϋδρογονάση του ηλεκτρικού οξειδώνει το ηλεκτρικό σε φουμαρικό με ταυτόχρονη αναγωγή ενός FAD σε FADH2. Το ένζυμο αυτό στα ευκαρυωτικά κύτταρα είναι σφιχτά προσδεδεμένο στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, ενώ στους προκαρυώτες στην κυτταρική μεμβράνη. Η φουμαράση καταλύει την ενυδάτωση του φουμαρικού σε μηλικό σε δύο βήματα (πρώτα OH- και μετά Η+) Η δεϋδρογονάση του μηλικού καταλύει την οξείδωση του μηλικού σε οξαλοξικό με ταυτόχρονη αναγωγή του NAD+ > NADH + H+.

19 O κύκλος του Krebs είναι αμφιβολικός, έχει τόσο αναβολικές όσο και καταβολικές λειτουργίες. Α. Αναβολικές λειτουργίες του κύκλου το Krebs ο κύκλος κιτρικού οξέος παράγει σημαντικές πρόδρομες ενώσεις για αναβολικές οδούς όπως: 1. η βιοσύνθεση της γλυκόζης (Γλυκονεογένεση) από το οξαλοξικό 2. η βιοσύνθεση λιπαρών οξέων και στερολών από το κιτρικό 3. η βιοσύνθεση πουρινών και πυριμιδινών 4. η βιοσύνθεση των αμινοξέων 5. στο νευρικό ιστό γίνεται βιοσύνθεση του γλουταμικού οξέος από το α- κετογλουταρικό (μέσω του ενζύμου GABA-T) το οποίο δρα ως νευροδιαβιβαστής και μπορεί να μεταβολιστεί περεταίρω μέσω του ενζύμου GAD (συνένζυμο Vit B6) σε GABA. 6. η σύνθεση της αίμης και των πορφυρινών από το ηλέκτρυλο-coa Βιομηχανικές εφαρμογές του κιτρικού Συστατικό των περισσοτέρων αναψυκτικών (προσφέρει πιπεράδα ή φρουτώδη γεύση) Χρησιμοποιείται στην παρασκευή ρητινών Ενισχυτικό χρωμάτων

20 Αντιοξειδωτικό για συντηρητικό της γεύσης των τροφίμων Παράγεται βιομηχανικά με καλλιέργεια του μύκητα Aspergillus niger παρουσία σακχάρου (μελάσας παντζαριού) κάτω από συνθήκες που αναστέλλουν τις αντιδράσεις του κύκλου, συσσωρεύοντας κιτρικό Αναπληρωτικές 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 Η σημαντικότερη είναι αυτή που καταλύεται από την καρβοξυλάση του πυροσταφυλικού (είσοδος HCO3- και ATP, έξοδος ADP και Pi) που καταλύει τη μετατροπή του πυροσταφυλικού σε οξαλοξικό στο ήπαρ και στους νεφρούς. Οι καρβοξυλάσες χρησιμοποιούν ως συνένζυμο τη βιοτίνη για τη μεταφορά CO2. Ρύθμιση 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 ρύθμιση γίνεται τόσο στο link reaction όσο και στις μονόδρομες αντιδράσεις του κύκλου. Η PDH αναστέλλεται από τα λιπαρά οξέα, το ακέτυλο-coa, το ATP, το NADH και ευοδώνεται από το CoA, το AMP, το NAD+ και το Ca++ (στους μύες επειδή αποτελεί σήμα για συστολή) Η συνθάση του κιτρικού αναστέλλεται από το κιτρικό, το ηλέκτρυλο-coa, το ATP, το NADH και ευοδώνεται από το ADP. Η δεϋδρογονάση του ισοκιτρικού αναστέλλεται από το ATP και ευοδώνεται από το ADP και τo Ca++ Το σύμπλοκο δεϋδρογονάσης του α-κετογλουταρικού αναστέλλεται από τα προϊόντα (ηλέκτρυλο-coa, NADH) και ευοδώνεται από το ADP και τo Ca++ Η ταχύτητα του κύκλου του Krebs συντονίζεται με αυτήν της γλυκόλυσης. Το κιτρικό είναι σημαντικός αλλοστερικός αναστολέας της PFK1.

21 Τύχη ενδιάμεσων κύκλου Το ακέτυλο CoA του μιτοχονδρίου αντιδρά μη αντιστρεπτά με το οξαλοξικό με το ένζυμο συνθάση του κιτρικού (απελευθέρωση CoA-SH) και παράγεται κιτρικό. Το κιτρικό του μιτοχονδρίου έχει 2 μοίρες Μέσω του μεταφορέα του κιτρικού της εσωτερικής μεμβράνης και μετά μέσω και άλλου μεταφορέα της εξωτερικής μεμβράνης μπορεί να μεταφερθεί στο κυτταροδιάλυμα. Εκεί το ένζυμο λυάση του κιτρικού μπορεί να το μετατρέψει μη αντιστρεπτά σε οξαλοξικό (είσοδος ενός CoA-SH και απόσπαση ενός ακέτυλο CoA με ταυτόχρονη μετατροπή ενός ATP > ADP + Pi). Με τις δύο αυτές αντιδράσεις που καταλύει η συνθάση του κιτρικού στο μιτοχόνδριο και η λυάση του κιτρικού στο κυτταροδιάλυμα πραγματοποιείται μεταφορά ενός ακέτυλο-coa από το μιτοχόνδριο προς το κυτταρόπλασμα, όπου το ακέτυλο CoA του κυτταροδιαλύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση μαλόνυλο-coa και επομένως λιπαρών οξέων. Μπορεί να συνεχίσει να οξειδώνεται στον κύκλο του Krebs Το πυροσταφυλικό του κυτταροδιαλύματος μπορεί να προέρχεται είτε από το PEP (γλυκόλυση) είτε από την αλανίνη (από τους μύες) μέσω της αμινοτρανσφεράσης της αλανίνης (κύκλος αλανίνης) και έχει έχει 1 μοίρα (προφανώς και αν προέρχεται από την αλανίνη θα μπεί στο μιτοχόνδριο) Μέσω της αμινοτρανσφεράσης της αλανίνης μετατρέπεται σε αλανίνη στο κυτταροδιάλυμα (ταυτόχρονη μετατροπή ενός γλουταμικού σε α-κετογλουταρικό) Μέσω μεταφορέα της εξωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης και μέσω ειδικού μεταφορέα του πυροσταφυλικού της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης εισέρχεται στο μιτοχόνδριο. Το πυροσταφυλικό του μιτοχονδρίου έχει 2 μοίρες: Μπορεί μέσω του ενζύμου καρβοξυλάση του πυροσταφυλικού να μετατραπεί μη αντιστρεπτά σε οξαλοξικό (είσοδος ενός CO2 και μετατροπή ενός ATP > ADP + Pi). Αυτή η αντίδραση είναι μια αναπληρωτική αντίδραση Μπορεί μέσω του PDH να μετατραπεί σε ακέτυλο-coa με ταυτόχρονη μετατροπή ενός NAD+ > NADH + H+ και απελευθέρωση ενός CO2 Το οξαλοξικό του μιτοχονδρίου έχει 4 μοίρες: Μπορεί να αντιδράσει μη αντιστρεπτά με το ακέτυλο-coa με το ένζυμο συνθάση του κιτρικού (απελευθέρωση CoA-SH) και να παράξει κιτρικό (πρώτη αντίδραση κύκλου Krebs) Μέσω του ενζύμου δεϋδρογονάση του μηλικού του μιτοχονδρίου μπορεί να μετατραπεί αντιστρεπτά σε μηλικό (ταυτόχρονη μετατροπή ενός NADΗ + Η+ > NAD+). Το μηλικό μέσω του μεταφορέα του μηλικού-α κετογλουταρικού της εσωτερικής μεμβράνης και μετά μέσω και άλλου μεταφορέα της εξωτερικής μεμβράνης μπορεί να μεταφερθεί στο κυτταροδιάλυμα. Το μηλικό του κυτταροδιαλύματος μέσω του ενζύμου δεϋδρογονάση του μηλικού του κυτταροδιαλύματος να μετατραπεί αντιστρεπτά σε οξαλοξικό (ταυτόχρονη μετατροπή

22 ενός NAD+ > NADΗ + Η+). Αυτός είναι ένας τρόπος μεταφοράς του οξαλοξικού του μιτοχονδρίου καθώς και ενός ΝΑDH του μιτοχονδρίου στο κυτταροδιάλυμα και χρησιμοποιείται στη γλυκονεογένεση, στην περίπτωση που η πρώτη ύλη δεν είναι το γαλακτικό Μέσω του ενζύμου καρβοξυκινάση του PEP του μιτοχονδρίου μπορεί να μετατραπεί αντιστρεπτά σε PEP με ταυτόχρονη μετατροπή ενός GTP > GDP και στη συνέχεια το PEP μέσω ειδικού μεταφορέα του PEP της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης και μετά μέσω και άλλου μεταφορέα της εξωτερικής μεμβράνης μπορεί να μεταφερθεί στο κυτταροδιάλυμα. Αυτός ο τρόπος χρησιμοποιείται στη γλυκονεογένεση όταν η πρώτη ύλη είναι το γαλακτικό. Μέσω της αμινοτρανσφράσης του ασπαρτικού μετατρέπεται σε ασπαρτικό (ταυτόχρονη μετατροπή γλουταμικού σε α-κετογλουταρικό). Το ασπαρτικό μέσω ειδικών μεταφορέων εξέρχεται από το μιτοχόνδριο και μεταφέρεται στο κυτταροδιάλυμα όπου εισέρχεται στην 2b αντίδραση του κύκλου της ουρίας. Το οξαλοξικό του κυτταροδιαλύματος έχει 2 μοίρες: Μπορεί μέσω του ενζύμου δεϋδρογονάση του μηλικού του κυτταροδιαλύματος να μετατραπεί αντιστρεπτά σε μηλικό (ταυτόχρονη μετατροπή ενός NADH + H+ > NAD+). Η αντίδραση αυτή χρησιμοποιείται κυρίως στην περίπτωση που το οξαλοξικό προέρχεται από το κιτρικό του κυτταροδιαλύματος, ώστε να παραχθεί μηλικό και όπως θα δούμε στη συνέχεια και NADPH. Μπορεί μέσω του ενζύμου καρβοξυκινάση του PEP του κυτταροδιαλύματος μπορεί να μετατραπεί αντιστρεπτά σε PEP με ταυτόχρονη μετατροπή ενός GTP > GDP. Αυτή η αντίδραση χρησιμοποιείται στη γλυκονεογένεση όταν η πρώτη ύλη δεν είναι το γαλακτικό Μέσω της αμινοτρανσφράσης του ασπαρτικού μετατρέπεται σε ασπαρτικό (ταυτόχρονη μετατροπή γλουταμικού σε α-κετογλουταρικό). Το ασπαρτικό εισέρχεται στην 2b αντίδραση του κύκλου της ουρίας. Το μηλικό του κυτταροδιαλύματος έχει 4 μοίρες: Μπορεί να μετατραπεί σε οξαλοξικό όπως τονίσαμε παραπάνω (στη γλυκονεογένεση με πρώτη ύλη το γαλακτικό) Μπορεί να εισέρθει ξανά στο μιτοχόνδριο Μπορέι μέσω του ενζύμου φουμαράση του κυτταροδιαλύματος να αφυδατωθεί αντιστρεπτά προς φουμαρικό Μπορεί μέσω του μηλικού ενζύμου να μετατραπεί αντιστρεπτά σε πυροσταφυλικό με ταυτόχρονη απελευθέρωση ενός CO2 και ταυτόχρονη μετατροπή ενός NADP+ > NADPH + H+. Αυτή η αντίδραση είναι ο δεύτερος τρόπος παραγωγής NADPH στο κύτταρο εκτός του παρακυκλώματος των φωσφορικών πεντοζών. Φουμαρικό κυτταροδιαλύματος: Κατά την μετατροπή του αργινινο-ηλεκτρικού του κυτταροδιαλύματος (ενδιάμεσο του κύκλου της ουρίας) προς αργινίνη μέσω του ενζύμου αργινινο-ηλεκτράση, απελευθερώνεται φουμαρικό. Το φουμαρικό αυτό του κυτταροδιαλύματος μπορεί μέσω του ενζύμου φουμαράση του κυτταροδιαλύματος να ενυδατωθεί αντιστρεπτά προς μηλικό, το οποίο (εκτός από τις 3 αντιδράσεις που είδαμε παραπάνω ότι μπορεί να δώσει) μπορεί μέσω μεταφορέων να μεταφερθεί στο μιτοχόνδριο και να μπεί στον κύκλο του Krebs. Αυτός είναι ο ένας από τους δύο τρόπους σύνδεσης του κύκλου της ουρίας με τον κύκλο του Krebs.

23 Ο δεύτερος τρόπος σύνδεσης κύκλου Krebs και κύκλου ουρίας είναι μέσω του παρακυκλώματος ασπαρτικού-αργινινο-ηλεκτρικού. Το PEP του κυτταροδιαλύματος έχει 3 μοίρες Μέσω της 10ης αντίδρασης της γλυκόλυσης με το ένζυμο κινάση του πυροσταφυλικού να μετατραπεί μη αντιστρεπτά σε πυροσταφυλικό (ταυτόχρονη μετατροπή ενός ADP > ATP). Μέσω του ενζύμου καρβοξυκινάση του PEP του κυτταροδιαλύματος να μετατραπεί σε οξαλοξικό (ταυτόχρονη μετατροπή ενός GDP > GTP). Το οξαλοξικό του κυτταροδιαλύματος, στη συνέχεια θα μετατραπεί σε μηλικό (όπως είδαμε παραπάνω), το οποίο μηλικό όπως είδαμε παραπάνω, είτε θα δώσει την αντίδραση παραγωγής NADPH, είτε θα δώσει φουμαρικό, είτε θα μπεί στο μιτοχόνδριο. Μέσω ειδικών μεταφορέων να εισέλθει στο μιτοχόνδριο όπου με το ένζυμο καρβοξυκινάση του PEP του μιτοχονδρίου να μετατραπεί σε οξαλοξικό (ταυτόχρονη μετατροπή ενός GDP > GTP). Η αντίδραση αυτή είναι μια αναπληρωτική αντίδραση. Δηλητηρίαση από αρσενικό As τοξικό για οργανισμό με την τρισθενή μορφή (AsO2-) να είναι πολύ πιο τοξική από την πεντασθενή μορφή (αρσενικό οξύ ή HAsO4-) Το αρσενικό οξύ ανταγωνίζεται το Pi στια διάφορες αντιδράσεις, όπως για παράδειγμα στη μετατροπή της 3-φωσφορικής γλυκεριναλδεΰδης σε 1,3 BPG, έτσι ώστε τελικά να σχηματίζεται 1-Αρσενικό-3-φωσφογλυκερινικό, το οποίο αυθόρμητα μετατρέπεαι σε 3-φωσφογλυκερινικό. Οπότε η γλυκόλυση συνεχίζεται κανονικά απλά η παραγωγή ATP (που θα αξιοποιούταν από το 1,3 ΒPG) μειώνεται. Ωστόσο η δηλητηρίαση από αρσενικό για το μεγαλύτερο μέρος της εξηγείται από την ικανότητά του (κυρίως της τρισθενής μορφής) να αναστέλλει ένζυμα που απαιτούν λιποϊκό οξύ ως συνένζυμο (π.χ. PDH, δεϋδρογονάση του α-κετογλουταρικού και δεϋδρογονάση του α-κετοξικού) σχηματίζοντας ενός σταθερού συμπλόκου με το λιποϊκό. Η χρόνια δηλητηρίαση με αρσενικό γίνεται από την κατανάλωση νερού από πηγάδι μολυσμένου με φυτοφάρμακα. Επίσης δηλητηρίαση μέσω αρσενικού μπορεί να γίνει και από προσπάθειες δολοφόνου. Διαγιγνώσκεται με τον καθορισμό της συγκέντρωσης του αρσενικού στα μαλλιά ή στα νύχια των χεριών του θύματος.

24 Αποσυζευκτές Κοινά χρησιμοποιούμενη αποσυζευκτική ουσία: η λιπόφιλη 2,4 δινιτροφαινόλη (2,4 DNP) που χρησιμοποιούταν και ως ασφυκτικό κατά τον Α Παγκόσμιο πόλεμο. Ο τρόπος δράσης της είναι ενσωμάτωση στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη όπου δρα ώς δίαυλος παθητικής μεταφοράς Η+ από τον διαμεμβρανικό χώρο προς τη μήτρα και ως αποτέλεσμα μειώνει τη βαθμίδωση των πρωτονίων προκαλώντας αποσύζευξη της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης από την παραγωγή ATP (που γίνετια μέσω της ροής των Η+ από την ATPάση) και οπότε η ενέργεια της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης αποδίδεται ως 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. Ένα ερέθισμα ψύχους προκαλεί τη διέγερση του ΣΝΣ και την έκκριση ΝΕ η οποία συνδέεται στους β3 υποδοχείς της στα κύτταρα του φαιού λίπους διεγείροντας τη σύνθεση και την ενσωμάτωση της θερμογενίνης στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, διέγερση της λιπόλυσης καθώς και διέγερση της σύνθεσης LPL στα κύτταρα του φαιού λίπους για περισσότερη είσοδο λιπαρών οξέων από το αίμα. Το ακέτυλο-coa που παράγεται οξειδώνεται πλήρως προς παραγωγή θερμότητας. Παρακύκλωμα φωσφορικών πεντοζών Λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα όλων των κυττάρων και όλα τα ένζυμά της εντοπίζονται στο κυτταροδιάλυμα. Ξεκινά από την 6-P-Γλυκόζη και αποτελείται από α) μία οξειδωτική φάση με δύο μη αντιστρεπτές οξειδωτικές αντιδράσεις και β) μία αναγεννητική ή μη οξειδωτική φάση που περιλαμβάνει μια σειρά αλληλομετατροπών φωσφορικών σακχάρων και μετατροπή μέρους της 5-P-ριβόζης σε 6-P-γλυκόζη. Στα περισσότερα κύτταρα στον κύκλο των φωσφορικών πεντοζών περνά το 10% Οξειδωτική φάση

25 Η δεϋδρογονάση της 6-P-Γλυκόζης (G6PD) καταλύει τη μη αντιστρεπτή οξείδωση της 6-P-Γλυκόζης σε 6-φωσφογλυκονο-δ-λακτόνη με ταυτόχρονη αναγωγή του NADP+ > NADPH + H+ H λακτονάση καταλύει την υδρόλυση της 6-φωσφογλυκονο-δ-λακτόνης σε 6- φωσφογλυκονικό Η δεϋδρογονάση του 6-φωσφογλυκονικού καταλύει την μη αντιστρεπτή οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση του 6-φωσφογλυκονικού σε 5-P-Ριβουλόζη με παραγωγή CO2 και ταυτόχρονη αναγωγή του NADP+ > NADPH + H+ Η ισομεράση των φωσφορικών πεντοζών καταλύει τη μετατροπή της 5-P-Ριβουλόζης σε 5-P-Ριβόζη. Το NADPH είναι απαραίτητο για τις βιοσυνθέσεις και για αυτό οι παρακάτω ιστοί χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερα ενεργό πορεία φωσφορικών πεντοζών Σε ιστούς σύνθεσης λιπαρών οξέων (λιπώδης, μαστοί, ήπαρ) Στο ήπαρ για τη σύνθεση χοληστερόλης Στους όρχεις, στις ωοθήκες και στον φλοιό των επινεφριδίων για τη σύνθεση στερεοειδών Στα ερυθροκύτταρα για τη διατήρηση του ανοιγμένου γλουτάθειου Η 5-P-Ριβόζη είναι πρόδρομη ένωση για βιοσύνθεση των νουκλεοτιδίων, όπως και το NADPH απαραίτητο. Για αυτό και ιστοί που διαιρούνται γρήγορα (μυελός των οστών, δέρμα, εντερικό βλεννογόνο) χαρακτηρίζονται επίσης από ιδιαίτερα ενεργό πορεία φωσφορικών πεντοζών. Επίσης από την 5-P-Ριβόζη συντίθεται το ATP, NADH, FADH2, CoA. Ανεπάρκεια G6PD (κυαμισμός) Υψηλό οξειδωτικό φορτίο (σουλφοναμίδες, κάποια ζιζανιοκτόνα, ανθελενοσιακά, ντιβισίνη) Μείωση της παραγωγής NADPH (είναι η μόνο οδός παραγωγής NADPH στα ερυθροκύτταρα) Αδυναμία διατήρησης της γλουταθειόνης στην ανοιγμένη μορφή Αδυναμία εξουδετέρωσης H2O2 Υπεροξείδωση λιπιδίων, ρήξη μεμβράνης ερυθροκυττάρων, οξείδωση πρωτεϊνών και DNA Απελευθέρωση αιμοσφαιρίνης στο αίμα (αιμολυτική αναιμία και παρατήρηση σωματίων Heinz στα ερυθροκύτταρα δηλαδή αποδιεταγμένων πρωτεϊνών προσκολλημένων στην κυτταρική μεμβράνη), ίκτερος, νεφρική ανεπάρκεια

26 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) Μη οξειδωτική φάση Οι αντιδράσεις στο αναγεννητικό μέρος του κύκλου είναι ελεύθερα αναστρέψιμες Όταν υπάρχουν μεγάλες απαιτήσεις για φωσφορικές πεντόζες (π.χ. κατά την κυτταρική διαίρεση, φάση S του κυτταρικού κύκλου), το αναγεννητικό μέρος χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της 6-φωσφορικής γλυκόζης σε 5-φωσφορικής ριβόζη. Φυσιολογικά, στο κύτταρο οι ανάγκες για NADPH είναι μεγαλύτερες σε σχέση με τις ανάγκες γα φωσφορικές πεντόζες, οπότε οι φωσφορικές πεντόζες μετατρέπονται σε φωσφορικές εξόζες και επανεισέρχονται στην οξειδωτική φάση του κύκλου. Όταν απαιτείται ενέργεια, το κύτταρο είναι ικανό να διοχετεύσει τα προϊόντα της αναγεννητικής φάσης (6-φωσφορική φρουκτόζη και 3-φωσφορική γλυκεραδεΰδη) στη γλυκόλυση. Τα ένζυμα είναι μία επιμεράση 5-P-ριβόζης, η τρανσακετολάση και η τρανσαλδολάση. Η τρανσακετολάση έχει σαν προσθετική ομάδα TPP. Σύνδρομο Wernicke-Korsakoff Οφείλεται σε μετάλλαξη στο γονίδιο της τρανσακετολάσης και ως αποτέλεσμα μειώνεται η συγγένειά της για το TPP (>10 φορές). Στους φυσιολογικούς ανθρώπους η μέτρια ανεπάρκεια θειαμίνης δεν έχει ιδιαίτερες επιπτώσεις. Αντίθετα, σε ασθενείς με μεταλλαγμένο ένζυμο η ανεπάρκεια θειαμίνης ελαττώνει τα επίπεδα του TPP κάτω από το επίπεδο που απαιτείται για τον κορεσμό του ενζύμου και έτσι επιβραδύνεται όλη η

27 οδός των τριφωσφορικών πεντοζών με αποτέλεσμα βαριά απώλεια μνήμης, διανοητική σύγχυση και μερική παράλυση. Το σύνδομο είναι πιο κοινό στους αλκοολικούς. Ρύθμιση του παρακυκλώματος Όταν ο λόγος [NADPH]/[NADP+] είναι αυξημένος δηλαδή το NADPH δεν χρησιμοποιείται τότε το NADPH αναστέλλει αλλοστερικά την G6PD και οπότε περισσότερη 6-P-γλυκόζη είναι διαθέσιμη για γλυκόλυση Όταν ο λόγος [NADPH]/[NADP+] είναι μειωμένος δηλαδή το NADPH χρησιμοποιείται τότε το NADP+ που είναι αυξημένο διεγείρει αλλοστερικά την G6PD και οπότε παράγεται περισσότερο NADPH για βιοσυνθέσεις και 5-P-ριβόζη για αντιγραφή του DNA, μεταγραφή κλπ. Γλυκονεογένεση Σύνθεση της γλυκόζης από μη υδατανθρακούχες ενώσεις: Γαλακτικό οξύ (προέρχεται από την αναερόβια καύση της γλυκόζης σε ερυθροκύτταρα και μύες - κύκλος Cori) Γλυκερόλη (προέρχεται από τη διάσπαση των TG στα λιποκύτταρα) Αμινοξέα (προέρχονται από πρωτεόλυση στους μύες, αλανίνη-κύκλος αλανίνης και άλλα γλυκονεογενετικά αμινοξέα) Λαμβάνει χώρα στο ήπαρ και λιγότερο στους νεφρούς Η γλυκονεογένεση δεν είναι μια αντιστροφή της γλυκόλυσης Στη γλυκονεογένεση τα μη αντιστρεπτά βήματα παρακάμπτονται από συγκεκριμένα ένζυμα. Η γλυκονεογένεση είναι μια δαπανηρή διαδικασία που χρησιμοποιεί 2 Πυροσταφυλικά, 4ATP, 2GTP, 2NADH, 2H+ και 4H2O για την παραγωγή 1 μορίου γλυκόζης Το ένζυμο καρβοξυλάση του πυροσταφυλικού (έχει ως συνένζυμο βιοτίνη) καταλύει τη μετατροπή του πυροσταφυλικού (2) σε οξαλοξικό (2) με προσθήκη CO2 (2) και χρησιμοποίηση 2ATP στη θεμέλια ουσία του μιτοχονδρίου. Αν το πυροσταφυλικό προέρχεται από το γαλακτικό, τότε το οξαλοξικό που έχει προκύψει, με τη μιτοχονδριακή καρβοξυκινάση του PEP μετατρέπεται στη θεμέλια ουσία του μιτοχονδρίου σε PEP (2) με απόσπαση CO2 (2) χρησιμοποίηση 2GTP και το

28 ακέτυλο-coa είναι αλλοστερικός ενεργοποιητής του ενζύμου. Στην περίπτωση αυτή δεν χρειάζεται να μεσολαβήσει το μηλικό διότι από τη δράση του LDH έχουν ήδη παραχθεί 2NADH στο κυτταροδιάλυμα που θα χρησιμοποιηθούν στη γλυκονεογένεση. Αν το πυροσταφυλικό προέρχεται από την αναλίνη ή από κάποιο άλλο γλυκονεογόνο αμινοξύ που μετατράπηκε σε αλανίνη, τότε το οξαλοξικό (που μπορεί επίσης στην περίπτωση αυτή να έχει προκύψει απευθείας από ασπαρτικό ή από ασπαραγίνη που μετατράπηκε σε ασπαρτικό και στη συνέχεια σε οξαλοξικό ή από κάποιο άλλο γλυκονεογόνο αμινοξύ που μετατράπηκε σε ενδιάμεσο του κύκλου του κιτρικού οξέος και στη συνέχεια ακολουθώντας τις αντιδράσεις του κύκλου σε οξαλοξικό) που έχει προκύψει, με τη μιτοχονδριακή δεϋδρογονάση του μηλικού μετατρέπεται στη θεμέλια ουσία του μιτοχονδρίου σε μηλικό (2) με ταυτόχρονη παραγωγή NAD+ (2). Το μηλικό στη συνέχεια εγκαταλείπει το μιτοχόνδριο μέσω ειδικού μεταφορέα στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη και με τη δεϋδρογονάση του μηλικού του κυτταροδιαλύματος μετατρέπεται σε οξαλοξικό (2) με ταυτόχρονη παραγωγή NADH (2). Με τον τρόπο αυτό μεταφέρθηκαν 2NADH από το μιτοχόνδριο στο κυτταροδιάλυμα, απαραίτητα για τη γλυκονεογένεση. Με τη καρβοξυκινάση PEP του κυτταροδιαλύματος το οξαλοξικό μετατρέπεται σε PEP (2) με απόσπαση CO2 (2) χρησιμοποίηση 2GTP και το ακέτυλο-coa είναι αλλοστερικός ενεργοποιητής του ενζύμου. Το PEP συνεχίζει τη γλυκονεογένεση κανονικά ως αντιστροφή της γλυκόλυσης μέχρι να φτάσει στην 1,6-διφωσφορική φρουκτόζη. Η φωσφατάση-1 της 1,6-διφωσφορικής φρουκτόζης (FBPase-1) του κυτταροδιαλύματος (εξαρτάται από Mg++) προάγει την μη αντιστρεπτή υδρόλυση της φωσφορικής ομάδας αποσπώντας Pi και παράγοντας 6-P-Γλυκόζη. Η φωσφατάση της 6-P-Γλυκόζης βρίσκεται στην ενδοαυλική μεριά του ΕΔ μόνο των ηπατοκυττάρων και των κυττάρων του φλοιού των νεφρών (εξαρτάται από Mg++). Η G6P εισέρχεται στο ΕΔ μέσω του Τ1 (μεταφορέας G6P) και στη συνέχεια το ένζυμο προάγει την μη αντιστρεπτή υδρόλυση της φωσφορικής ομάδας αποσπώντας Pi και παράγοντας Γλυκόζη. Η Γλυκόζη και το Pi εγκαταλείπουν το ΕΔ και εισέρχονται στο κυτταροδιάλυμα μέσω των μεταφορέων Τ2 και Τ3 αντίστοιχα και στη συνέχεια η γλυκόζη μέσω των GLUT2 εγκαταλείπει το κύτταρο (φλοιού νεφρών ή ηπατοκύτταρο). Σημείωση: να διαβαστεί ο μηχανισμός με τη βιοτίνη Ρύθμιση γλυκόλυσης και γλυκονεογένεσης, γλυκογονόλυσης και γλυκογονοσύνθεσης Tρόποι ρύθμισης της ενζυμικής ενεργότητας: Με ομοιοπολική τροποποίηση δηλαδή φωσφορυλίωση - αποφοσφωρυλίωση απο ειδικές κινάσες - φωσφατάσες που ενεργοποιούνται σε απάντηση της ενεργοποίησης κάποιου υποδοχέα από ορμόνη, αυξηντικό παράγοντα κλπ. Με απομόνωση (διαμερισματοποίηση) του ενζύμου από το υπόστρωμά του (π.χ. εξοκινάση IV) Με αλληλεπίδραση με ρυθμιστική πρωτεΐνη Με αλλοστερική ρύθμιση (π.χ. αλλοστερική αναστολή από τα προϊόντα ή αρνητική παλλίνδρομη ρύθμιση) Με ισοένζυμα Με μερική πρωτεόλυση (π.χ. ζυμογόνο)

29 Με τροποποίηση της ταχύτητας σύνθεσης (τροποποίηση της γονιδιακής έκφρασης) Με τροποποίηση της ταχύτητας αποδόμησης (με ομοιοπολική ή αλλοστερική τροποποίηση των υπαρχόντων ενζυμικών μορίων) Η ρύθμιση του μεταβολισμού των υδατανθρακών στο ήπαρ και στους μύες πραγματοποιείται κυρίως μέσω των 1, 2, 3, 4 και 5. Η γλυκόλυση υφίσταται ρύθμιση σε τρείς αντιδράσεις της, στις 1, 3 και 10 (στις μονόδρομες δηλαδή). Η κύρια ρυθμιστική αντίδραση είναι η τρίτη. Η γλυκονεογένεση υφίσταται ρύθμιση τόσο έμεσα μέσω αναστολής της γλυκόλυσης όσο και άμεσα στην αντίδραση μετατροπής της 1,6-διφωσφορικής φρουκτόζης σε 6-φωσφορική φρουκτόζη. 1η αντίδραση γλυκόλυσης (ρύθμιση γλυκόλυσης) Είναι η μη αντιστρεπτή φωσφορυλίωση της γλυκόζης σε G6P που καταλύεται από το ένζυμο εξοκινάση. Στην αντίδραση χρησιμοποιείται μία Pi που προέρχεται από το ATP (που έχει φορτίο=-4) και συγκεκριμένα το σύμπλεγμα MgATP2-, το οποίο καλύπτει κάπως το αρνητικό φορτίο του ATP και καθιστά την τελευταία φωσφορική ομάδα του ATP πιο ευάλωτη σε πυρηνόφιλη επίθεση από το -OH του C-6 της γλυκόζης. Το ένζυμο εξοκινάση εμφανίζεται με 4 μορφές - ισοένζυμα. Οι εξοκινάσες Ι-ΙΙΙ (με την κύρια να είναι η εξοκινάση ΙΙ) βρίσκονται στον μυ και η εξοκινάση ΙV ή γλυκοκινάση στο ήπαρ. Μύες Η εξοκινάση ΙΙ (παρομοίως και οι Ι, ΙΙΙ) υφίσταται ημικορεσμό σε συγκέντρωση γλυκόζης περίπου 0.1mM. Η είσοδος της γλυκόζης από το αίμα (συγκέντρωση 4-5mM) στο μυοκύτταρο αυξάνει την ενδοκυττάρια συγκέντρωση τόσο, όσο χρειάζεται για να προκληθεί κορεσμός της εξοκινάσης ΙΙ και έτσι το ένζυμο λειτουργεί με Vmax, κάτι το οποίο είναι απαραίτητο για τον μυ ο οποίος καταναλώνει μεγάλα ποσά ενέργειας. Οι εξοκινάσες των μυών υφίσταται παροδική και αντιστρεπτή αλλοστερική αναστολή από το προϊόν τους, την G6P.

30 Ήπαρ Το ένζυμο γλυκοκινάση του ήπατος έχει διαφορετικό ρόλο στη ρύθμιση της γλυκόλυσης και παίζει ρόλο στη ρύθμιση των επιπέδων της γλυκόζης στο αίμα, όχι την παραγωγή ενέργειας όπως στους μύες λόγω τριών λόγων. Α) Η γλυκοκινάση υφίσταται ημικορεσμό σε συγκέντρωση γλυκόζης περίπου 10mM η οποία είναι υψηλότερη από τη συνηθισμένη συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα. Δηλαδή η γλυκοκινάση έχει μεγαλύτερη Km από την εξοκινάση ΙΙ. Ο GLUT2 της μεμβράνης του ηπατοκυττάρου είναι ένας αποτελεσματικός μεταφορέας γλυκόζης που γρήγορα εξισορροπεί τη συγκέντρωση της γλυκόζης στο κυτταρόπλασμα και στο αίμα. Έτσι, η υψηλή Km της γλυκοκινάσης επιτρέπει την άμεση ρύθμιση της από τα επίπεδα της γλυκόζης του αίματος. Με τον τρόπο αυτό, όταν μετά από ένα γεύμα πλούσιο σε γλυκόζη, μεγάλο μέρος της γλυκόζης (πάνω από τη μισή) μεταφέρεται στα ηπατοκύτταρα όπου η γλυκοκινάση την μετατρέπει σε G6P για να παραμείνει στον κύτταρο. Επίσης, επειδή η γλυκοκινάση δεν υφίσταται κορεσμό σε συγκέντρωση γλυκόζης 10mM, η ενεργότητά της συνεχίζει να αυξάνει όσο αυξάνει η συγκέντρωση της γλυκόζης πάνω από τα 10mM, αυξάνοντας ακόμα περισσότερο το ποσό της γλυκόζης που μετατρέπεται σε G6P. Β) Μία ρυθμιστική πρωτεΐνη προσδένεται στη γλυκοκινάση και τη διαμερισματοποιεί μεταφέροντάς την στον πυρήνα. Η πρόσδεση αυτή είναι πιο σφιχτή παρουσία 6-Pφρουκτόζης που δρά ως αλλοστερικός τελεστής. Η γλυκόζη δε, είναι επίσης αλλοστερικός τελεστής της ρυθμιστικής πρωτεΐνης, προκαλώντας όμως εκτοπισμό της από την γλυκοκινάση. Έτσι, μετά από ένα γεύμα πλούσιο σε γλυκόζη, η γλυκόζη που εισέρχεται μέσω των GLUT2 προκαλεί τον αποσύνδεση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης από τη γλυκοκινάση η οποία ενεργοποιείται. Σε περιόδους νηστείας, όταν η συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα πέφτει κάτω από 5mM, η 6-P-φρουκτόζη υπερτερεί της γλυκόζης πάνω στην αλλοστερική ρύθμιση και έτσι η γλυκοκινάση διαμερισματοποιείται, οπότε δεν μπορεί να μετατρέψει την γλυκόζη σε G6P και να τη διατηρήσει στο κύτταρο, άρα το ηπατοκύτταρο δεν ανταγωνίζεται τα άλλα όργανα για τη λιγοστή γλυκόζη. Αντιθέτως, όπως είδαμε παραπάνω, η εξοκινάση ΙΙ των μυών λειτουργεί με Vmax σε συγκέντρωση γλυκόζης 5mM, εξασφαλίζοντας την απαραίτητη ενέργεια για τη μυϊκή συστολή. Γ) Η γλυκοκινάση (σε αντίθεση με την εξοκινάση ΙΙ) δεν ανατέλλεται από την G6P και συνεπώς μπορεί μετά από ένα γεύμα όπου η γλυκόζη είναι αυξημένη να συνεχίσει να παράγει G6P ακόμα και όταν η G6P έχει αυξηθεί πολύ. Με τον τρόπο αυτό, εξασφαλίζεται ότι το ήπαρ θα προλάβει να συγκρατήσει όσο περισσότερη γλυκόζη γίνεται με τη μορφή G6P. Η γλυκόζη που συγκρατεί το ήπαρ μπορεί να χρησιμοποιηθεί: α) για παραγωγή ενέργειας με αερόβια γλυκόλυση β) να εισέλθει στο παρακύκλωμα των φωσφορικών πεντοζών για την παραγωγή 5-Pριβόζης και οπότε νουκλεοτιδίων καθώς και NADPH που χρησιμοποιείται στις βιοσυνθέσεις γ) να μετατραπεί σε 1-P-γλυκόζη και στη συνέχεια σε UDP-γλυκόζη με στόχο να αποθηκευτεί ως γλυκογόνο δ) να μετατραπεί εν μέρει σε 3-P-γλυκερόλη και εν μέρη σε λιπαρά οξέα και να αποθηκευτεί με τη μορφή τριγλυκεριδίων ή γλυκεροφωσφολιπιδίων ε) να χρησιμοποιηθεί για τη βιοσύνθεση αμινοξέων ή άλλων σημαντικών μορίων

31 στ) να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή εικοσανοειδών και χοληστερόλης Σημείωση: μεγάλο ποσοστό της γλυκόζης θα αποθηκευτεί με τη μορφή γλυκογόνου καθώς και λιπαρών οξέων, έτσι ώστε να γίνει εξοικονόμηση αποθεμάτων ενέργειας για περιόδους νηστείας. Σημείωση: μετά από νηστεία, απουσία ινσουλίνης και παρουσία γλυκαγόνης στο ήπαρ αναστέλλεται η γλυκόλυση και διεγείρεται η γλυκονεογένεση και αυτό επιβοηθείται από την διαμερισματοποίηση και απενεργοποίηση της γλυκοκινάσης στις χαμηλές συγκεντρώσεις γλυκόζης. 1ο σημείο ρύθμισης γλυκονεογένεσης Το πρώτο σημείο ρύθμισης της γλυκονεογένεσης είναι ο καθορισμός της τύχης του πυροσταφυλικού, το οποίο μπορεί είτε να μετατραπεί με το PDH προς ακέτυλο-coa είτε μέσω της καρβοξυλάσης του πυροσταφυλικού προς οξαλοξικό (αναπληρωτική αντίδραση). Όταν υπάρχουν άφθονα λιπαρά οξέα τότε παράγουν μεγάλα ποσά ακέτυλο-coa, πράγμα που δηλώνει ότι το πυροσταφυλικό δεν είναι πλέον απαραίτητο να μετατραπεί σε ακέτυλο-coa. Επίσης, όταν καλύπτονται οι ενεργειακές ανάγκες του κυττάρου, η οξειδωτική φωσφορυλίωση επιβραδύνεται, ο λόγος NADH/NAD+ αυξάνεται και ως αποτέλεσμα ο κύκλος του Krebs ανατέλλεται και τελικά συσσωρεύεται ακέτυλο CoA. To ακέτυλο-coa δρά ως αλλοστερικός αναστολέας του PDH και ως θετικός αλλοστερικός ρυθμιστής της καρβοξυλάσης του πυροσταφυλικού και ως αποτέλεσμα αναστέλλεται η οξείδωση του πυροσταφυλικού και διεγείρεται η μετατροπή του προς οξαλοξικό για να πραγματοποιηθεί γλυκονεογένεση. 3η αντίδραση γλυκόλυσης

32 (ρύθμιση γλυκόλυσης με ταυτόχρονη άμεση ρύθμιση γλυκονεογένεσης) Ήπαρ Το ένζυμο PFK1 καταλύει την μη αντιστρεπτή φωσφορυλίωση της F6P σε F16BP με παράλληλη μετατροπή του MgATP2- σε MgADP- και είναι το κύριο ρυθμιστικό ένζυμο της γλυκόλυσης. Η αντίστροφη αντίδραση (στη γλυκονεογένεση) καταλύεται μη αντιστρεπτά από το ένζυμο FBPάση1, που καταλυει την υδρόλυση F16BP σε F6P και Pi. Το μόριο κλειδί για τη ρύθμιση-συντονισμό της γλυκόλυσης και της γλυκονεογένεσης είναι η F26BP η οποία παράγεται από την F6P μέσω του ενζύμου PFK2 με παράλληλη μετατροπή του MgATP2- σε MgADP-. Επίσης, μέσω του ενζύμου FBPάση2 η F26BP υδρολύεται σε F6P και Pi. Οι PFK2-FBPάση2 βρίσκονται στο κύτταρο ως σύμπλεγμα με τη μορφή ενός διλειτουργικού ενζύμου στο οποίο όταν ενεργοποιείται το ένα ένζυμο απενεργοποιείται το άλλο. Η PFK1 έχει ως υπόστρωμα την F6P και ως αρνητικούς αλλοστερικούς ρυθμιστές το ATP, κιτρικό (που δηλώνει τον ενεργειακό πλούτο και την επάρκεια) και τα Η+ (που δηλώνει την επάρκεια NADH + H+) ενώ ως θετικούς αλλοστερικούς τελεστές τα ADP, AMP. Επίσης, το AMP αποτελεί ισχυρό αλλοστερικό αναστολέα της FBPάσης-1. Σε κανονικές συγκεντώσεις των υποστρωμάτων F6P και ATP καθώς και των αλλοστερικών ρυθμιστών της, η PFK1 στην ουσία είναι ανενεργός αν απουσιάζει η

33 F26BP. Η αλλοστερική σύνδεση της F26BP στην PFK1 έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της συγγένειας της PFK1 για την F6P και την ελάττωση της συγγένειας της για τους αλλοστερικούς αναστολείς πράγμα το οποίο ενεργοποιεί την PFK1, ενώ η αλλοστερική σύνδεση της F26BP στην FBPάση1 την αναστέλλει. Η ινσουλίνη και η γλυκαγόνη στο ήπαρ ρυθμίζουν αυστηρά τα επίπεδα της F26BP στο ηπατοκύτταρο. Θα εξετάσουμε μόνο την περίπτωση που τα επίπεδα γλυκόζης είναι υψηλά ή χαμηλά. Στην περίπτωση που τα επίπεδα γλυκόζης είναι χαμηλά εκκρίνεται η γλυκαγόνη από τα α-κύτταρα η οποία δρα στο ηπατοκύτταρο μέσω υποδοχέα Gs πρωτεΐνης. Η σύνδεση προκαλεί την αντικατάσταση του GDP της α-υπομονάδας της Gs πρωτεΐνης από GTP, πράγμα που την ενεργοποιεί και προκαλεί τη διάσταση της α-υπομονάδας από το σύμπλεγμα βγ. Η α-υπομονάδα ενεργοποιεί την αδενυλική κυκλάση η οποία καταλύει την μετατροπή του ATP σε camp. To camp ενεργοποιεί την PKA η οποία η οποία συμβάλλει στη φωσφορυλίωση του διλειτουργικού ενζύμου PFK2-FBPάση2 (με ταυτόχρονη μετατροπή του MgATP2- σε MgADP-) που έχει ως αποτέλεσμα την απενεργοποίηση της PFK2 και την ενεργοποίηση της FBPάσης2, οπότε ελαττώνεται η συγκέντρωση της F26BP, οπότε αναστέλλεται η γλυκόλυση και διεγείρεται η γλυκονεογένεση. Στην περίπτωση που τα επίπεδα γλυκόζης είναι υψηλά εκκρίνεται η ινσουλίνη από τα β-κύτταρα η οποία δρα στο ηπατοκύτταρο μέσω υποδοχέα τυροσινικής κινάσης. Η ενεργοποίησή του με ένα περίπλοκο σηματοδοτικό μονοπάτι φωσφορυλιώνει και ενεργοποιεί μια φωσφατάση φωσφοπρωτεϊνών, η οποία συμβάλλει στην υδρόλυση του φωσφορυλιωμένου διλειτουργικού ενζύμου PFK2-FBPάση2 και την απελευθέρωση Pi που έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση της PFK2 και την απενεργοποίηση της FBPάσης2, οπότε αυξάνεται η συγκέντρωση της F26BP, οπότε διεγείρεται η γλυκόλυση και αναστέλλεται η γλυκονεογένεση. Επίσης, η ινσουλίνη πιθανότατα να επάγει τη φωσφορυλίωση και την απενεργοποίηση της PKA και ίσως να συμβάλλει στη μετατροπή του camp > AMP, εμποδίζοντας/τερματίζοντας τη δράση της γλυκαγόνης. Σημείωση: η επινεφρίνη μπορεί να δράσει στο ήπαρ με τον ίδιο μηχανισμό με την γλυκαγόνη, απλώς ενεργοποιείται από το ΣΝΣ (π.χ. σε άσκηση ή γενικά κάποιο στρές όπως υπογλυκαιμία κλπ) 10η αντίδραση γλυκόλυσης

34 (ρύθμιση γλυκόλυσης) Η κινάση του πυροσταφυλικού καταλύει την μη αντιστρεπτή μετατροπή του PEP σε πυροσταφυλικό με ταυτόχρονη μετατροπή του ADP σε ATP. Το ένζυμο αυτό έχει δύο διαφορετικά ισοένζυμα. Το ισοένζυμο L βρίσκεται στο ήπαρ ενώ το ισοένζυμο Μ βρίσκεται σε όλους τους άλλους γλυκολυτικούς ιστούς. Ήπαρ και όλοι οι γλυκολυτικοί ιστοί Η F16BP είναι θετικός αλλοστερικός ρυθμιστής της κινάσης του πυροσταφυλικού ενώ το ATP, το ακέτυλο-coa, τα λιπαρά οξέα μακράς αλυσίδας και η αλανίνη είναι αρνητικοί αλλοστερικοί ρυθμιστές. Ήπαρ Στην περίπτωση που τα επίπεδα γλυκόζης είναι χαμηλά εκκρίνεται η γλυκαγόνη από τα α-κύτταρα η οποία δρα στο ηπατοκύτταρο μέσω υποδοχέα Gs πρωτεΐνης. Η σύνδεση προκακεί την αντικατάσταση του GDP της α-υπομονάδας της Gs πρωτεΐνης από GTP, πράγμα που την ενεργοποιεί και προκαλεί τη διάσταση της α-υπομονάδας από το σύμπλεγμα βγ. Η α-υπομονάδα ενεργοποιεί την αδενυλική κυκλάση η οποία καταλύει την μετατροπή του ATP σε camp. To camp ενεργοποιεί την PKA η οποία η οποία συμβάλλει στη φωσφορυλίωση της κινάσης του πυροσταφυλικού (L) (μετατροπή ενός ATP σε ADP) και στην απενεργοποίησή της. Ως αποτέλεσμα η γλυκολυτική αντίδραση της μετατροπής του PEP σε πυροσταφυλικό αναστέλλεται οπότε υπάρχει περισσότερο PEP διαθέσιμο για γλυκονεογένεση. Στην περίπτωση που τα επίπεδα γλυκόζης είναι υψηλά εκκρίνεται η ινσουλίνη από τα β-κύτταρα η οποία δρα στο ηπατοκύτταρο μέσω υποδοχέα τυροσινικής κινάσης. Η ενεργοποίησή του με ένα περίπλοκο σηματοδοτικό μονοπάτι φωσφορυλιώνει και ενεργοποιεί μία φωσφατάση φωσφοπρωτεϊνών (PP), η οποία συμβάλλει στην υδρόλυση της φωσφορυλιωμένης κινάσης του πυροσταφυλικού (L) και στην απελευθέρωση ενός Pi που οδηγεί στην μετατροπή του PEP σε πυροσταφυλικό και υπό τις συνθήκες αυτές υπάρχει λιγότερο PEP διαθέσιμο για γλυκονεογένεση.

35 Σημείωση: η PP μπορεί να δράσει και χωρίς ινσουλίνη, αρκεί δηλαδή να απουσιάζει η γλυκαγόνη και η PP δρα. Τώρα αν η ινσουλίνη διεγείρει περεταίρω την PP αυτό δεν είναι πλήρως γνωστό. Σημασία έχει ότι απουσία γλυκαγόνης η δράση της PP υπερτερεί. Σημείωση: η επινεφρίνη μπορεί να δράσει στο ήπαρ με τον ίδιο μηχανισμό με την γλυκαγόνη, απλώς ενεργοποιείται από το ΣΝΣ (π.χ. σε άσκηση ή γενικά κάποιο στρές όπως υπογλυκαιμία κλπ) Σημείωση: στους εξωπηατικούς - γλυκολυτικούς ιστούς στόχους της επινεφρίνης (κυρίως μύες και λιπώδη ιστό), η επινεφρίνη δεν επιδρά στη γλυκόλυση με τον τρόπο που επιδρά στο ήπαρ (δηλαδή δεν υφίσταται ρύθμιση στις αντιδράσεις 3 και 10), αλλά αντιθέτως η αύξηση της συγκέντρωσης του camp που επάγεται από την επινεφρίνη προάγει την γλυκόλυση (σελ 504 λένιγκερ). Συγκεκριμένα, η επινεφρίνη μόνο στους μύες προκαλεί αύξηση της συγκέντρωσης της 2,6 διφωσφορικής φρουκτόζης, η οποία διεγείρει την PFK-1 και με τον τρόπο αυτό διεγείρει την γλυκόλυση. Μακροπρόθεσμη ρύθμιση από την ινσουλίνη και τη γλυκαγόνη Η ινσουλίνη είναι γενικά ένα ένζυμο που προάγει τη γλυκόλυση στους ιστούς στόχους της. Διεγείρει τη μεταγραφή των γονιδίων πουυ κωδικοποιούν τις εξοκινάσες ΙΙ, IV, την PFK-1, την κινάση του πυροσταφυλικού και το διλειτουργικό ένζυμο PFK-2/FBPάση-2. Επίσης διεγείρει την μεταγραφή της G6PD και της δεϋδρογονάσης του 6-

36 φωσφογλυκονικού. Επίσης επιβραδύνει την έκφραση της καρβοξυκινάσης του PEP και της φωσφατάσης της G6P, επιβραδύνοντας την γλυκονεογένεση. Η γλυκαγόνη και τα γλυκοκορτικοειδή διεγείρουν τη σύνθεση της καρβοξυκινάσης του PEP προάγοντας με τον τρόπο αυτό τη γλυκονεογένεση (απαιτούνται λεπτά έως ώρες για τη δράση αυτή) Οι δράσεις αυτές εξελίσσονται σε μεγαλύτερη χρονική κλίμακα (λεπτά έως ώρες) σε σχέση με αυτές που αναφέραμε προηγουμένως. Ρύθμιση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου των μυών Το ένζυμο έχει δύο μορφές, μία ενεργό σε μορφή Relaxed (καλείται φωσφορυλάση α) και μία ανενεργό σε μορφή Tense (καλείται φωσφορυλάση b). Το ΑΜP (παράγεται στους μύες που συστέλλονται έντονα) συνδέεται αλλοστερικά στην φωσφορυλάση και ευνοεί την κατάσταση R Το ΑΤP αναστέλλει την αλλοστερική θέση που συνδέεται το AMP και έτσι ευνοεί την κατάσταση Τ Το Ca++ προσδένεται στη δ-υπομονάδα της κινάσης της φωσφορυλάσης b, η οποία είναι η καλμοδουλίνη και συμβάλλει στην ενεργοποίηση της κινάσης της φωσφορυλάσης b και έτσι ευνοεί την κατάσταση R (το Ca++ σηματοδοτεί τη μυϊκή συστολή που απαιτεί ενέργεια) Η G6P που παράγεται από την G1P (η οποία είναι προϊόν της δράσης της φωσφορυλάσης α του γλυκογόνου) ευνοεί την κατάσταση Τ (αναστολή με ανατροφοδότηση) Στην περίπτωση που τα επίπεδα γλυκόζης είναι χαμηλά εκκρίνεται η γλυκαγόνη από τα α-κύτταρα η οποία δρα στο μυϊκό κύτταρο μέσω υποδοχέα Gs πρωτεΐνης. Η σύνδεση

37 προκακεί την αντικατάσταση του GDP της α-υπομονάδας της Gs πρωτεΐνης από GTP, πράγμα που την ενεργοποιεί και προκαλεί τη διάσταση της α-υπομονάδας από το σύμπλεγμα βγ. Η α-υπομονάδα ενεργοποιεί την αδενυλική κυκλάση η οποία καταλύει την μετατροπή του ATP σε camp. To camp ενεργοποιεί την PKA η φωσφορυλιώνει και ενεργοποιεί την κινάση της φωσφορυλάσης b η οποία δρά φωσφορυλιώνοντας την φωσφορυλάση b (χρησιμοποίηση 2ATP που μετατρέπονται σε 2ADP) η οποία μετατρέπεται στη μορφή Relaxed (φωσφορυλάση α) που είναι ενεργός και ως αποτέλεσμα διεγείρεται η γλυκογονόλυση. Στην περίπτωση που τα επίπεδα γλυκόζης είναι υψηλά εκκρίνεται η ινσουλίνη από τα β-κύτταρα η οποία δρα στο μυϊκό μέσω υποδοχέα τυροσινικής κινάσης. Η ενεργοποίησή του με ένα περίπλοκο σηματοδοτικό μονοπάτι φωσφορυλιώνει και ενεργοποιεί την PP1 (πρωτεϊνική φωσφατάση-1) (μετατροπή ενός ATP σε ADP), η οποία δρα υδρολύοντας και αποφωσφορυλιώνοντας την φωσφορυλάση α (απελευθέρωση 2Pi) η οποία μετατρέπεται στη μορφή Tense (φωσφορυλάση b) που είναι ανενεργός και ως αποτέλεσμα αναστέλλεται η γλυκογονόλυση. Σημείωση: η επινεφρίνη μπορεί να δράσει στο ήπαρ με τον ίδιο μηχανισμό με την γλυκαγόνη, απλώς ενεργοποιείται από το ΣΝΣ (π.χ. σε άσκηση ή γενικά κάποιο στρές όπως υπογλυκαιμία κλπ) Ρύθμιση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου του ήπατος Το ένζυμο έχει δύο μορφές, μία ενεργό σε μορφή Relaxed (καλείται φωσφορυλάση α) και μία ανενεργό σε μορφή Tense (καλείται φωσφορυλάση b).

38 Στην περίπτωση που τα επίπεδα γλυκόζης είναι χαμηλά εκκρίνεται η γλυκαγόνη από τα α-κύτταρα η οποία δρα στο μυϊκό κύτταρο μέσω υποδοχέα Gs πρωτεΐνης. Η σύνδεση προκακεί την αντικατάσταση του GDP της α-υπομονάδας της Gs πρωτεΐνης από GTP, πράγμα που την ενεργοποιεί και προκαλεί τη διάσταση της α-υπομονάδας από το σύμπλεγμα βγ. Η α-υπομονάδα ενεργοποιεί την αδενυλική κυκλάση η οποία καταλύει την μετατροπή του ATP σε camp. To camp ενεργοποιεί την PKA η φωσφορυλιώνει και ενεργοποιεί την κινάση της φωσφορυλάσης b η οποία δρά φωσφορυλιώνοντας την φωσφορυλάση b (χρησιμοποίηση 2ATP που μετατρέπονται σε 2ADP) η οποία μετατρέπεται στη μορφή Relaxed (φωσφορυλάση α) που είναι ενεργός και ως αποτέλεσμα διεγείρεται η γλυκογονόλυση. Όταν τα επίπεδα της γλυκόζης επανέλθουν στο κανονικό ή/και αυξηθούν, η γλυκόζη εισέρχεται στα ηπατοκύτταρα και προσδένεται σε μια ανασταλτική αλλοστερική θέση πάνω στη φωσφορυλάση α. Αυτό προκαλεί μια μεταβολή διαμόρφωσης που αποκαλύπτει τα φωσφορυλιωμένα κατάλοιπα Ser στην PP1 (η οποία διεγείρεται από την ινσουλίνη) που αποφωσφορυλιώνει και απενεργοποιεί τη φωσφορυλάση, οπότε αναστέλλεται η γλυκογονόλυση. Η αλλοστερική θέση για τη γλυκόζη επιτρέπει στη φωσφορυλάση του γλυκογόνου του ήπατος να δρα ως αισθητήρας της γλυκόζης και να απαντά κατάλληλα σε αλλαγές της γλυκόζης Στην περίπτωση που τα επίπεδα γλυκόζης είναι υψηλά εκκρίνεται η ινσουλίνη από τα β-κύτταρα η οποία δρα στο μυϊκό μέσω υποδοχέα τυροσινικής κινάσης. Η ενεργοποίησή του με ένα περίπλοκο σηματοδοτικό μονοπάτι φωσφορυλιώνει και ενεργοποιεί την PP1 (μετατροπή ενός ATP σε ADP), η οποία δρα υδρολύοντας και αποφωσφορυλιώνοντας την φωσφορυλάση α (απελευθέρωση 2Pi) η οποία μετατρέπεται στη μορφή Tense (φωσφορυλάση b) που είναι ανενεργός και ως αποτέλεσμα αναστέλλεται η γλυκογονόλυση. Επίσης δρα και αποφωσφορυλιώνοντας και απενεργοποιώντας την κινάση της φωσφορυλάσης b (που έχει φωσφορυλιωθεί από την PKA παρουσία γλυκαγόνης ή επινεφρίνης) αναστέλλοντας περετέρω την γλυκογονόλυση. Επίσης επιδρά διεγείροντας τη γλυκογονοσύνθεση όπως θα δούμε παρακάτω. Σημείωση: η επινεφρίνη μπορεί να δράσει στο ήπαρ με τον ίδιο μηχανισμό με την γλυκαγόνη, απλώς ενεργοποιείται από το ΣΝΣ (π.χ. σε άσκηση ή γενικά κάποιο στρές όπως υπογλυκαιμία κλπ) Ρύθμιση της συνθάσης του

39 γλυκογόνου στο ήπαρ και σε μύες Η συνθάση του γλυκογόνου του ήπατος εμφανίζεται σε δύο μορφές: τη συνθάση b του γλυκογόνου (ανενεργός) και τη συνθάση α του γλυκογόνου (ενεργός). Η CKII (κινάση της καζεΐνης) συμβάλλει στη φωσφορυλίωση της συνθάσης α του γλυκογόνου (μετατροπή ενός ATP σε ADP) γεγονός που την προετοιμάζει για την φωσφορυλίωση από την GSK3 (κινάση 3 της συνθάσης του γλυκογόνου) (μετατροπή 3ATP σε 3ADP) γεγονός που τη μετατρέπει στην μορφή της συνθάσης β του γλυκογόνου που είναι ανενεργός. Η PP1, η κινάση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου, η φωσφορυλάση του γλυκογόνου και η συνθάση του γλυκογόνου, τόσο στο ήπαρ όσο και στους μύες βρίσκονται σε ένα σύμπλοκο που ονομάζεται πρωτεΐνη στόχευσης του γλυκογόνου (Gm). Η ινσουλίνη ενεργοποιεί μια πρωτεϊνική κινάση ευαίσθητη στην ινσουλίνη η οποία φωσφορυλιώνει την Gm σε μία θέση (έστω θέση 1) γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση της φωσφατάσης 1 φωσφοπρωτεϊνών (PP1) η οποία αποφωσφορυλιώνει και απενεργοποιεί την κινάση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου καθώς και την φωσφορυλάση του γλυκογόνου, αναστέλλοντας έτσι την γλυκογονόλυση και και επίσης αποφωσφορυλιώνει και ενεργοποιεί τη συνθάση του γλυκογόνου, προάγοντας έτσι τη γλυκογονοσύνθεση. Να τονίσουμε ότι η 6-P-γλυκόζη προσδένονται στην συνθάση b του γλυκογόνου καθιστώντας το ένζυμο καλύτερο υπόστρωμα για αποφωσφορυλίωση από την PP1. Η 6-P-γλυκόζη πιθανότατα να ενεργοποιεί αλλοστερικά και την PP1. Η γλυκόζη επίσης προάγει την αποφωσφορυλίωση. Η ινσουλίνη μέσω της οδού PI3K ενεργοποιεί την πρωτεϊνική κινάση PDK-1 η οποία ενεργοποιεί την PKB η οποία φωσφορυλιώνει και απενεργοποιεί την κινάση GSK3 και έτσι η GSK3 δεν μπορεί να φωσφορυλιώσει και να απενεργοποιήσει την συνθάση του γλυκογόνου (σε ήπαρ και μύες). Με τον τρόπο αυτό η ινσουλίνη προάγει τη γλυκογονοσύνθεση. H γλυκαγόνη και η επινεφρίνη μέσω PKA φωσφορυλιώνουν την Gm σε μία θέση (έστω θέση 2) γεγονός που προάγει τη διάσταση της PP1 από την Gm. Επίσις, μέσω PKA φωσφορυλιώνουν και ενεργοποιούν έναν αναστολέα-1 ο οποίος προσδένει την PP1 και την εμποδίζει από το να δράσει πάνω στη συνθάση και τη φωσφορυλάση του γλυκογόνου (αναστολή PP1 μέσω διαμερισματοποίησης).

40 Η γλυκαγόνη και η επινεφρίνη, επίσης, μέσω PKA φωσφορυλιώνουν και ενεργοποιούν την κινάση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου η οποία φωσφορυλιώνει και ενεργοποιεί την φωσφορυλάση του γλυκογόνου και την ενεργοποιούν (σε ήπαρ και μύες) Γλυκογόνο Γλυκογονόλυση Φωσφορυλάση του γλυκογόνου: Καταλύει την αντίδραση στην οποία ένας α-1,4 γλυκοζιτικός δεσμός μεταξύ δύο καταλοίπων γλυκόζης σε ένα μη αναγωγικό άκρο του γλυκογόνου υφίσταται επίθεση από Pi και ως αποτέλεσμα αφαιρείται το τελικό κατάλοιπο γλυκόζης υπό τη μορφή 1- P-a-D-Γλυκόζης. Απαραίτητος συμπαράγοντας είναι η φωσφορική πυριδοξάλη (PPL) που δρα ως γενικός όξινος καταλύτης, προάγοντας την επίθεση του Pi στον γλυκοζιτικό δεσμό. Δρα επαναληπτικά στα μη αναγωγικά άκρα ως να φτάσει σε απόσταση 4 καταλοίπων γλυκόζης από ένα α-1,6 σημείο διακλάδωσης, όπου η δράση της σταματά Ένζυμο αποδιακλάδωσης: Η ενεργότητα τρανσφεράσης (η οποία αναλαμβάνει δράση αφού σε μία αλυσίδα απομείνουν μετά τη δράση της φωσφορυλάσης 4 κατάλοιπα γλυκόζης από ένα α-1,6 σημείο διακλάδωσης) υδρολύει τον α-1,4 γλυκοζιτικό δεσμό μεταξύ του μορίου γλυκόζης που συνδέεται με το κατάλοιπο του α-1,6 σημείου διακλάδωσης και μεταφέρει τα τρία κατάλοιπα γλυκόζης από τον ένα κλάδο προς ένα γειτονικό, μη αναγωγικό άκρο όπου σχηματίζει νέο α-1,4 γλυκοζιτικό δεσμό Η ενεργότητα α1 > 6 γλυκοζιδάσης υδρολύει τον α-1,6 γλυκοζιτικό δεσμό στο σημείο διακλάδωσης απελευθερώνοντας ένα μόριο γλυκόζης Φωσφογλυκομουτάση και Φωσφατάση της 6-P-γλυκόζης: Μετατρέπει την 1-P-γλυκόζη που απελευθερώνεται από τη δράση της φωσφορυλάσης σε 6-P-γλυκόζη, η οποία μπορεί να εισέρθει στη γλυκόλυση είτε στο παρακύκλωμα των P πεντοζών, είτε (μόνο στο ήπαρ) μέσω ενός μεταφορέα Τ1 στον αυλό του ΕΔ, όπου η φωσφατάση της 6-P-γλυκόζης (εσωτερική μεμβρανική πρωτεΐνη του ΕΔ με 9 προβλεπόμενες διαμεμβρανικές έλικες της οποίας το ενεργό κέντρο φέρεται στον αυλό του ΕΔ), υδρολύει την 6-P-γλυκόζη σε γλυκόζη και Pi που εξέρχονται μέσω των μεταφορέων Τ2 και Τ3 προς το κυτταρόπλασμα και στη συνέχεια η γλυκόζη μέσω των μεταφορέων GLUT2 εγκαταλείπει το ηπατοκύτταρο με σκοπό να απελευθερωθεί στην κυκλοφορία

41 Γλυκογονοσύνθεσ η Σύνθεση UDP-γλυκόζης Αρχικά από τη φωσφογλυκομουτάση η 6-P-γλυκόζη μετατρέπεται σε 1-P-γλυκόζη. Έπειτα, το ένζυμο πυροφοσφορυλάση της UDP γλυκόζης καταλύει την αντίδραση της 1-P γλυκόζης με το UTP και σχηματίζεται UDP γλυκόζη και PPi. Το PPi με το ένζυμο πυροφωσφατάση μετατρέπεται σε 2Pi και η μετατροπή αυτή είναι που ευνοεί την παραπάνω αντίδραση να πραγματοποιηθεί προς το σχηματισμό UDP-γλυκόζης. Το πρώτο βήμα στη σύνθεση ενός νέου μορίου γλυκογόνου είναι η σύνδεση του αναγωγικού άκρου του καταλοίπου γλυκόζης μιας UDP-γλυκόζης με το ΟΗ της Tyr(194) της γλυκογενίνης, μέσω Ο-γλυκοζιτικού δεσμού, με ταυτόχρονη απελευθέρωση του UDP, πράγμα το οποίο καταλύεται από την ενδογενή ενεργότητα γλυκοζυλοτρανσφεράσης της γλυκογενίνης. Η νεοσυντιθέμενη αλυσίδα επεκτείνεται από το μη αναγωγικό άκρο της με αυτοκατάλυση από την ενδογενή ενεργότητα της γλυκογενίνης μέχρι να σχηματιστεί μια αλυσίδα με 6-7 κατάλοιπα γλυκόζης. Μετά αναλαμβάνει η συνθάση του γλυκογόνου. Το ένζυμο αυτό προάγει τη μεταφορά του καταλοίπου γλυκόζης από μια UDP-γλυκόζη προς το μη αναγωγικό άκρο της αλυσίδας, προάγοντας τον σχηματισμό α-1,4 γλυκοζιτικου δεσμού με ταυτόχρονη απελευθέρωση του UDP. Όταν μία αλυσίδα μορίων γλυκόζης έχει τουλάχιστον 11 κατάλοιπα, τότε το ένζυμο διακλάδωσης καταλύει την υδρόλυση ενός α-1,4 γλυκοζιτικού δεσμού και τη μεταφορά του τελικού κλάσματος 6-7 καταλοίπων γλυκόζης από το μη αναγωγικό άκρο προς μια πιο εσωτερική θέση της ίδιας ή μιας άλλης αλυσίδας γλυκογόνου, καταλύοντας την σύνδεση της γλυκόζης του αναγωγικού άκρου του ολιγοσακχαρίτη 6-7 καταλοίπων με την αλυσίδα αυτή μέσω α-1,6 γλυκοζιτικού δεσμού. Στον νέο κλάδο μπορούν να προστεθούν και άλλα κατάλοιπα γλυκόζης από τη συνθάση του γλυκογόνου. Συνολικά, ξεκινώντας από ένα κεντρικό μόριο γλυκογενίνης, συνδέεται η πρώτη γλυκόζη με την Tyr και δημιουργείται από τη γλυκογενίνη μια αρχική αλυσίδα 6-7 καταλοίπων η οποία επεκτείνεται από τη συνθάση του γλυκογόνου έτσι ώστε να δημιουργηθεί η αλυσίδα-εκκινητής (μήκος κατάλοιπα). Το ένζυμο διακλάδωσης δημιουργεί δύο διακλαδώσεις στην αλυσίδα εκκινητή, οι οποίες επεκτείνονται από τη συνθάση του γλυκογόνου μέχρι να φτάσουν στα κατάλοιπα, οι οποίες ονομάζονται δεύτερα διαζώματα (και είναι δύο). Σε κάθε δεύτερο διάζωμα προστίθενται και άλλες δύο διακλαδώσεις (τρίτα διαζώματα, που συνολικά είναι

42 τέσσερα). Τελικά, σε ένα ώριμο σωματίδιο γλυκογόνου υπάρχουν 12 διαζώματα, καθένα από αυτά μήκους καταλοίπων γλυκόζης και με το 12ο να μην έχει διακλαδώσεις. Το ώριμο αυτό σωματίδιο ονομάζεται β-σωματίδιο και αποτελείται συνολικά από περίπου κατάλοιπα γλυκόζης σε ένα μόριο διαμέτρου 21nm και ΜΒ 10^7. Έως και 20 τέτοια σωμάτια συναθροίζονται για να σχηματίσουν α-ροζέτες, οι οποίες είναι ευδιάκριτες με το μικροσκόπιο σε ιστικά δείγματα ζώων με καλή θρέψη, ενώ ουσιαστικά απουσιάζουν μετά από νηστεία ωρών (τόσος χρόνος σε ηρεμία απαιτείται για να εξαντληθεί το γλυκογόνο του ήπατος). Παθήσεις γλυκογόνου Να διαβαστούν από Lehninger, αν και δεν είναι πιθανό να ζητηθούν στις εξετάσεις.

43 Οι παρακάτω σημειώσεις καλύπτουν πλήρως για το αντικείμενο της αθηροσκλήρωσης από το οποίο συχνά ζητούνται ερωτήσεις στις εξετάσεις. Παράλληλα, παρατίθενται και λίγες σημειώσεις που αφορούν στον μεταβολισμό των πρωτεϊνών (όχι σημειώσεις σε όλη την ύλη). Είναι σημαντικό να γίνει υπενθύμιση ότι για την πλήρη προετοιμασία για τις εξετάσεις αρκεί η καλή μελέτη των διαφανειών του μαθήματος μαζί με σημειώσεις από τις διαλέξεις (αν αυτές υπάρχουν). Πέψη των πρωτεϊνών Η είσοδος πρωτεϊνών στο στομάχι διεγείρει τα G κύτταρα του γαστρικού βλεννογόνου σε έκκριση γαστρίνης. Η γαστρίνη διεγείρει τα τοιχωματικά κύτταρα να εκκρίνουν HCl (λεπτομέρειες στη Φυσιολογία εαρινού) και τα κύτταρα των γαστρικών αδένων να εκκρίνουν πεψινογόνο (ζυμογόνο). Ως αποτέλεσμα ο στόμαχος αποκτά ph = που βοηθά στην αντισυψία από μικρόβια των τροφών και στην αποδιάταξη των πρωτεϊνών. Το HCl, επίσης, καταλύει τη μετατροπή ορισμένων μορίων πεψινιγόνου σε ενεργό πεψίνη και στη συνέχεια, με την ενζυμική δράση της ίδιας της πεψίνης καταλύεται η μετατροπή επιπλέον πεψινογόνου σε πεψίνη. Στο στομάχι η πεψίνη υδρολύει τις πρωτεΐνες των τροφών διασπώντας πεπτιδικούς δεσμούς που βρίσκονται στην αμινοτελική πλευρά των αρωματικών αμινοξέων (Phe, Tyr, Trp) παράγοντας μικρότερα πεπτίδια. Όταν το όξινο περιεχόμενο του στομάχου περάσει στο δωδεκαδάκτυλο, τότε το χαμηλό ph διεγείρει την ενδοκρινή έκκριση της σεκρετίνης από τα κύτταρα S του δωδεκαδαχτύλου. Η σεκρετίνη διεγείρει την εξωκρινή μοίρα του παγκρέατος σε έκκριση HCO3- στο εσωτερικό του αυλού της 2ης μοίρας του δωδεκαδακτύλου (φύμα Vater) και ως αποτέλεσμα εξουδετερώνονται τα Η+ και τo ph ανεβαίνει στο 7. Η άφιξη αμινοξέων στο δωδεκαδάκτυλο διεγείρει την ενδοκρινή έκκριση CCK από τα Ι κύτταρα. Η CCK διεγείρει στο πάγκρεας την έκκριση των παγκρεατικών ενζύμων θρυψινογόνο, χυμοθρυψινογόνο, προελαστάση και προκαρβοξυπεπτιδάσες Α και Β τα οποία εκκρίνονται από κοκκία της εξωκρινούς μοίρας του παγκρέατος στο εσωτερικό του αυλού της 2ης μοίρας του δωδεκαδακτύλου (φύμα Vater)

44 Τα κύτταρα του εντερικού βλεννογόνου εκκρίνουν εντεροπεπτιδάση η οποία καταλύει τη μετατροπή ορισμένων μορίων θρυψινογόνου σε ενεργό θρυψίνη. Η ενεργός θρυψίνη καταλύει τη μετατροπή περισσότερου θρυψινογόνου σε ενεργό θρυψίνη καθώς και τη μετατροπή του χυμοθρυψινογόνου σε ενεργό χυμοθρυψίνη, της προελαστάσης σε ελαστάση και των προκαρβοξυπεπτιδασών Α και Β σε καρβοξυπεπτιδάσες Α και Β. Η θρυψίνη υδρολύει τα πεπτίδια διασπώντας πεπτιδικούς δεσμούς που βρίσκονται στην αμινοτελική πλευρά των αμινοξέων (Arg, Lys), η χυμοθρυψίνη των αμινοξέων (Phe, Tyr, Trp, Leu) και η ελαστάση των αμινοξέων (Ala, Gly, Ser). H αποδόμηση των μικρότερων πεπτιδίων που προκύπτουν πραγματοποιείται από ένζυμα που αφαιρούν χωρίς ειδικότητα αμινοξέα ένα-ένα από το καρβοξυτελικό άκρο (καρβοξυπεπτιδάσες Α και Β) καθώς και από το αμινοτελικό άκρο (αμινοπεπτιδάσες που εκκρίνονται από τα κύτταρα του εντερικού βλεννογόνου). Το μίγμα των ελεύθερων αμινοξέων που προκύπτει μεταφέρεται (κυρίως με συνμεταφορά με Na+) στο εσωτερικό των επιθηλιακών κυττάρων του εντέρου μέσω του κορυφαίου τμήματός τους και από το βασικό τμήμα τους μέσω διευκολυνόμενης διάχυσης εισέρχονται στα αιμοφόρα τριχοειδή και από εκεί στο αίμα. Να τονίσουμε ότι στον άνθρωπο οι περισσότερες σφαιρικές πρωτεΐνες υδρολόνται πλήρως στα αμινοξέα τους ενώ μερικές ινώδεις πρωτεΐνες υφίστανται μόνο μερική πέψη. Να τονίσουμε ότι η σύνθεση των παγκρεατικών πρωτεολυτικών ενζύμων με τη μορφή ζυμογόνων προφυλάσσει τα εξωκρινή κύτταρα από το ενδεχόμενο καταστροφικής πρωτεόλυσης. Επιπλέον, το πάγκρεας διαφυλάσσεται από το ενδεχόμενο αυτοπεψίας παράγοντας μια πρωτεΐνη γνωστή ως παγκρεατικός αναστολέας της θρυψίνης, η οποία παρεμποδίζει αποτελεσματικά την πρόωρη παραγωγή ενεργών πρωτεολυτικών ενζύμων μέσα στα εξωκρινή κύτταρα. Σε απόφραξη του παγκρεατικού πόρου (π.χ. λόγω κάποιου όγκου, λόγω χολολιθίασης κλπ) προκαλεί την πάθηση οξεία παγκρεατίδιδα. Αποτέλεσμα της απόφραξης είναι τα ζυμογόνα των πρωτεολυτικών ενζύμων να μετατρέπονται στις ενεργές πρωτεολυτικές μορφές τους μέσα στα παγκρεατικά ή/και στον παγκρεατικό πόρο και να επιτίθενται στον ίδιο τον παγκρεατικό ιστό προκαλώντας φλεγμονή, εντονότατο πόνο και βλάβες στο πάγκρεας που μπορέι να οδηγήσουν ακόμα και στο θάνατο. Δείκτες Σε οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου, τα τραυματισμένα ή ανοξαιμικά μυοκαρδιακά κύτταρα διαρρέουν προς την κυκλοφορία το σύμπλεγμα της τροπονίνης καθώς και τα ένζυμα

45 κινάση της κρεατινίνης (CK-MB), SGOT, SGTP. Τα ένζυμα SGOT, SGTP είναι οι σημαντικότεροι δείκτες ηπατικής λειτουργίας και αυξάνονται κατά την καταστροφή των ηπατοκυττάρων. Γλυκονεογενετικάκετογενετικά αμινοξέα Προς ακέτυλο-coa: λευκίνη, τρυπτοφάνη, ισολευκίνη, θρεονίνη Προς ακετοακέτυλο-coa: λευκίνη, τρυπτοφάνη, φαινυλαλανίνη, τυροσίνη, λυσίνη Προς γλουταμικό και στη συνέχεια προς α-κετογλουταρικό: γλουταμίνη, αργινίνη, ιστιδίνη, προλίνη Προς πυροσταφυλικό: αλανίνη, γλυκίνη, σερίνη, θρεονίνη, κυστεΐνη, τρυπτοφάνη Προς ηλέκτρυλο-coa: ισολευκίνη, βαλίνη, μεθειονίνη, θρεονίνη Προς οξαλοξικό: ασπαραγίνη, ασπαρτικό Προς φουμαρικό: φαινυλαλανίνη, τυροσίνη

46 Σημαντικές αντιδράσεις Κάποιος πρέπει να γνωρίζει τις αντιδράσεις που πραγματοποιούνται από τα παρακάτω ένζυμα: τρανσαμινάσες, δεϋδρογονάση γλουταμικού, γλουταμινάση, συνθάση γλουταμικού καθώς και τη μετατροπή ασπαρτικού σε ασπαραγίνη και το αντίστροφο Σημαντικό είναι επίσης κάποιος να γνωρίζει πολύ καλά τον ρόλο της γλουταμίνης στη μεταφορά αμινομάδων, καθώς και τον κύκλο της αλανίνης. Ρύθμιση κύκλου ουρίας Βραχυπρόθεσμη: με αλλοστερική ενίσχυση της συνθάσης Ι του φωσφορικού καρβαμυλίου από το Ν-ακέτυλογλουταμικό (συντίθεται από ακέτυλο-coa + γλουταμικό με το ένζυμο συνθάση του Ν-ακέτυλογλουταμικό του οποίου αλλοστερικός ενισχυτής είναι η αργινίνη) Μακροπρόθεσμη: ρύθμιση της ταχύτητας σύνθεσης των 4 ενζύμων και της συνθάσης Ι του φωσφορικού καρβαμυλίου Επίσης πρέπει κάποιος να γνωρίζει όλα τα ένζυμα και τα ενδιάμεσα προϊόντα του κύκλου της ουρίας, καθώς και που αυτός πραγματοποιείται (ιστός, κυτταρικά διαμερίσματα). Τα παραπάνω αφορούν στην εικόνα του Lehninher.

47 Παθήσεις κύκλου ουρίας Η παραγωγή ουρίας μειώνεται δραστικά μόνο από την ελάττωση της δραστικότητας της αργινάσης. Ελάττωση της δραστικότητας άλλων ενζύμων δεν έχει σημαντική επίδραση στην παραγωγή ουρίας αλλά αυξάνει τη συγκέντρωση των πρόδρομων ενώσεων του κύκλου και προκαλεί υπεραμμωνιαιμία. Είναι γνωστές πολλές κληρονομικές διαταραχές του μεταβολισμού που σχετίζονται με τα ένζυμα του κύκλου της ουρίας. Πλήρης έλλειψη ενός ενζύμου δεν είναι συμβατή με τη ζωή. Στην περίπτωση ελαττωμένης δραστικότητας ενός από αυτά, παρουσιάζονται διαταραχές λόγω αυξημένων επιπέδων αμμωνίας στο αίμα, που μπορούν να αντιμετωπιστούν με διατροφή φτωχή σε πρωτεΐνες. Οι πιο γνωστές διαταραχές είναι οι υπεραμμωνιαιμίες τύπου Ι (ανεπάρκεια στη συνθετάση του φωσφο-καρβαμιδικού) και τύπου ΙΙ Αθηροσκλήρωση Είναι ο γενικότερος όρος για μια σειρά παθήσεων των αγγείων, οι οποίες έχουν σαν αποτέλεσμα μια σκλήρυνση λόγω πάχυνσης του αρτηριακού τοιχώματος, με συνέπεια την απώλεια της ελαστικότητάς του και τη στένωση του αυλού. Η αθηροσκλήρωση είναι μια πολυπαραγοντική νόσος η οποία αφορά όλες τις αρτηρίες και εξελίσσεται όλο και περισσότερο καθώς περνάει ηλικία Κύριοι προδιαθεσικοί παράγοντες αθηροσκλήρωσης: Σακχαρώδης διαβήτης (γλυκόζη νηστείας > 126mg/dl) - Παχυσαρκία (μπορεί να έχω γλυκόζη νηστείας < 110mg/dl είτε αντίσταση στην ινσουλίνη με γλυκόζη νηστείας mg/dl) Αρτηριακή Υπέρταση (οτιδήποτε > 140mmHg/90mmHg): α) ιδιοπαθής, β) ενδοκρινικής αιτιολογίας, γ) νεφρικής αιτιολογίας, γ) καρδιαγγειακής αιτιολογίας, ε) νευρολογικής

48 αιτιολογίας, στ) γενετικοί παράγοντες, ζ) περιβαλλοντικοί παράγοντες Διαταραχές λιπιδίων Κάπνισμα Οικογενειακό Ιστορικό πρωίμης αθηροσκλήρυνσης (Σε πρώτου βαθμού συγγενείς: Άνδρες <55, Γυναίκες <65 ετών ) Ηλικία (Άνδρες 45, Γυναίκες 55 ετών) Σημείωση: τα οιστρογόνα παίζουν προστατευρικό ρόλο στην αθηρωμάτωση LDL-C και HDL-C ορού LDL-C ΟΡΟΥ: <100mg/dl (ιδανικά: <70mg/dl και μηδενικός κίνδυνος ΣΝ: <30mg/dl) σε ασθενείς με ΣΝ (ή ισοδύναμα της ΣΝ π.χ. ΣΔ, ΑΕΕ) <130 mg/dl (ιδανικά: <100mg/dl και μηδενικός κίνδυνος ΣΝ: <55mg/dl) σε ασθενείς με 2 ή περισσότερους προδιαθεσικούς παράγοντες (εκτός της ΣΝ και των ισοδυνάμων της) <160 mg/dl σε ασθενείς με 1 ή κανέναν παράγοντα κινδύνου (εκτός της ΣΝ και των ισοδυνάμων της) Γενικά ισχύει το: όσο χαμηλότερη τόσο το καλύτερο HDL-C ΟΡΟΥ: >40mg/dl για άνδρες >50 mg/dl για γυναίκες ΦΑΡΜΑΚΑ: Στατίνες, ρητίνες, νικοτινικό, φιμπρατίνες, εζετιμίμπη ελαττώνουν την LDL, αυξάνουν την HDL και ελαττώνουν τα TG (εκτός από τις ρητίνες)

49 ΣΤΑΤΊΝΕΣ: Μείωση της LDL-C κατά 18-55% Αύξηση της HDL-C κατά 5-15% (λόγω αύξησης σύνθεσης Apo-A1) Μείωση των TG κατά 7-35% Οι στατίνες έχουν ηπατοεκλεκτική δράση και αναστέλλουν την HMG-CoA > ελάττωση σύνθεσης χοληστερόλης και αύξηση LDL-R ήπατος. Η μείωση των TG έχει ως αποτέλεσμα την περεταίρω ελάττωση της σύνθεσης χοληστερόλης καθώς και την αύξηση της πρόσληψης των VLDL. Η ελάττωση της σύνθεσης χοληστερόλης > λιγότερη διαθέσιμη χοληστερόλη για παραγωγή VLDL. Bιοχημεία αθηροσκλήρωσης Η enos χρησιμοποιεί L-αργινίνη για τη σύνθεση κιτρουλλίνης και NO (απαιτείται καμοδουλίνη, BH4, ανοιγμένα νουκλεοτίδια πυριμιδίνης). Επίσης, το ΝΟ παράγεται από την L-αργινίνη και μέσω μιας μη ενζυματικής οδού, πιθανόν σε περιπτώσεις οξειδωτικού stress. Το ΝΟ διαχέεται στον μέσο χιτώνα όπου ενεργοποιεί το ένζυμο γουανυλική κυκλάση και επάγει τη μετατροπή του GTP > cgmp και ως αποτέλεσμα προκαλεί χάλαση των λείων μυϊκών ινών του μέσου χιτώνα και οπότε αγγειοδιαστολή. Το ΝΟ επίσης απελευθερώνεται και στον αυλό του αγγείου όπου έχει α) αντιθρομβωτικές (αναστέλλει τη συσσώρευση αιμοπεταλίων), β) αντιφλεγμονώδεις (μειώνει την έκφραση των μορίων προσκόλλησης και V-CAM και χημειοτακτικώμ παραγόντων MCP1 στα ενδοθηλιακά κύτταρα και αναστέλλει την προσκόληση των μονοκυττάρων), γ) αντιοξειδωτικές (μειώνει την παραγωγή οξειδίων) και δ) αντιαποπτωτικές (μειώνει την απόπτωση των ενδοθηλιακών κυττάρων) ιδιότητες ενώ επίσης αναστέλλει την απελευθέρωση ενδοθηλίνης-1 καθώς και τον πολλαπλασιασμό των λείων μυϊκών κυττάρων. Συνολικά δηλαδή το ΝΟ έχει αντιαθηροματογόνο δράση. Αρχική φάση: Οι προδιαθεσιακοί παράγοντες (υπέρταση, οξειδωτικό στρές, γενετικοί παράγοντες) προκαλούν μια δυσλειτουργία του ενδοθηλίου και ως αποτέλεσμα η διαπερατότητά του γίνεται αυξημένη και γίνεται εναπόθεση LDL και ελάχιστα oxldl (έχουν οξειδωθεί λόγω οξειδωτικού στρες) από το αίμα στο συνδετικό ιστό. Οι ελάχιστα oxldl:

50 Αναστέλλουν την enos > μείωση ΝΟ και των προστατευτικών δράσεών του Ενεργοποιούν τα ενδοθηλιακά κύτταρα για παραγωγή NF-KB και μεταλλοπρωτεϊνάσης μεμβρανικού τύπου-1 (ΜΤP1-MMP) η οποία ενεργοποιεί την MMP-2 που κατακερματίζει το κολλαγόνο τύπου IV, συστατικό της βασικής μεμβράνης κάτω από το ενδοθήλιο Φάση φλεγμονής: Χάρη στον NF-KB που παράγεται από τα ενεργοποιημένα ενδοθηλιακά κύτταρα αυξάνονται τα μόρια προσκόλλησης (VCAM-1) και oι χημειοτακτικοί παράγοντες (χημειοτακτική πρωτεΐνη-1 μονοκυττάρων (MCP-1)) Ως αποτέλεσμα τα μονοκύτταρα του αίματος προσελκύονται, προσκολλώνται στο ενεργοποιημένο ενδοθηλιακό κύτταρο, διαπερνούν το ενδοθήλιο (καθώς και τη βασική μεμβράνη που κατακερματίζεται από την MMP-2) και μεταφέρονται στον έσω χιτώνα όπου πολλαπλασιάζονται και μετατρέπονται σε μακροφάγα εκκρίνοντας προφλεγμονώδεις κυτοκίνες (IL-1b, IL-6), αυξηντικούς παράγοντες, συστατικά θεμέλιας ουσίας. Η IL-1b επίσης επάγει την έκφραση ICAM-1 και η IL-6 προάγει τον πολλαπλασιασμό και την επιβίωση των T- λεμφοκυττάρων τα οποία προσελκύονται > φλεγμονή Σχηματισμός αφροδών κυττάρων: Γίνεται αυξημένη εναπόθεση υψηλά oxldl στον συνδετικό ιστό (έχουν οξειδωθεί λόγω οξειδωτικού στρες) Οι υψηλά oxldl αναγνωρίζονται από υποδοχείς φαγοκυττάρωσης των μακροφάγων (CD36, CD68) και η διαδικασία αυτή διαμεσολαβείται και κυτοκίνες (TNF-α, INF-γ) Η φαγοκυττάρωση των υψηλά oxldl δημιουργεί αφρώδη κύτταρα Πολλά αφρώδη κύτταρα καταστρέφονται > απελευθέρωση λιπιδίων και περεταίρω εναπόθεση Διάδοση της αθηροσκληρωτικής βλάβης: Η υψηλά oxldl διεγείρει τον υποδοχέα LOX-1 με αποτέλεσμα τη μετανάστευση του αγγειακού λείου μυϊκού κυττάρου από τον μέσο στον έσω χιτώνα Τα αγγειακά λεία μυϊκά κύτταρα πολλαπλασιάζονται (μιτογόνος ουσία θεωρείται η υψηλά oxldl) και παράγουν κολλαγόνο το οποίο σχηματίζει την ουσία της ινώδους κάψας της ώριμης βλάβης, ο πυρήνας της οποίας αποτελείται κυρίως από αφρώδη κύτταρα Τα υψηλά oxldl δρούν ως μιτογόνος ουσία και για τα ενδοθηλιακά κύτταρα με αποτέλεσμα

51 την παραγωγή περισσότερων ενδοθηλιακών κυττάρων τα οποία με τη σειρά τους ενεργοποιούνται και η βλάβη επιδεινώνεται (φαύλος κύκλος) Η MMP-2 που υπάρχει αυξάνει την πιθανότητα ρήξης της κάψας Ρήξη της κάψας και δημιουργία θρόμβου: Εξαρτάται από τη σύσταση της αθηρωματικός πλάκας, όχι μόνο από το μέγεθός της. Οι ευάλωτες αθηρωματικές πλάκες έχουν τα εξής χαρακτηριστικά: Πάχος ινώδους κάψας < 65 μm Μεγάλος λιπώδης πυρήνας Παρουσία φλεγμονής Θετική εξωτερική αναδιαμόρφωση του αγγειακού τοιχώματος Ελαττωμένο shear-stress Ενδοτοιχωματική αιμορραγία Νεοαγγείωση Φλεγμονώδεις δείκτες αθηροσκλήρωσης: Προφλεγμονώδεις κυτοκίνες (ΙL-1b, IL-6, TNF-α) Διαλυτές μορφές των μορίων προσκόλλησης (svcam-1, sicam-1, E-selectin, P-selectin) Κλασσικοί φλεγμονώδεις δείκτες όπως η π.χ. CRP, α-αμυλοειδές, αντισώματα κατά ιώνχλαμυδίων Διαλυτές μορφές μορίων που σχετίζονται με την ασταθή αθηρωματική πλάκα (μεταλλοπρωτεϊνάσες δηλ ΜΤP1-MMP, MMP-2) Αιμοστατικοί - ινωδολυτικοί παράγοντες του ενδοθηλίου: tpa > αυξάνεται και προκαλεί τη μετατροπή του πλασμινογόνου σε πλασμίνη > ινωδόλυση PAI-1 > ελαττώνεται (φυσιολογικά αναστέλλει τον tpa και την ινωδόλυση) PAF > αυξάνεται (ενεργοποιεί τα αιμοπετάλια > θρομβωτικό αποτέλεσμα)

52 vwf > αυξάνεται (προάγει την προσκόλληση των αιμοπεταλίων > θρομβωτικό αποτέλεσμα) Διάγνωση οξέος εμφράγματος μυοκαρδίου Σταθερή στηθάγχη: πόνος στο στήθος που εκλύεται όταν υπάρχει σταθερό αίτιο (π.χ. η ανάγκη της καρδιάς για O2 σε έντονη δραστηριότητα λόγω κάποιας στένωσης) > προκαλεί οπισθοστερνικό πόνο μετά από έντονη δραστηριότητα ή π.χ. πολύ έντονη συγκινισιακή κατάσταση ο οποίος φεύγει μετά από 2-3 λεπτά, ωστόσο δεν προκαλεί πόνο στην ηρεμία Ασταθής στηθάγχη: αίτιο κάποια-ες αθηρωματική-ες πλάκες σε στεφανιαίες αρτηρίες εκ των οποίων μία έχει ραγεί και έχει σχηματιστεί θρόμβος. Αν λυθεί ο θρόμβος ο πόνος μπορεί να φύγει από μόνος του. Χαρακτηριστικά πόνου: Εντοπισμός: οπισθοστερνικά Διάρκεια: από λεπτά έως και 3 ώρες (αν ο ο πόνος συνεχιστεί > 2 ώρες αρχίζει η νέκρωση του μυοκαρδίου) Επεκτάσεις ή αντανακλάσεις (έσω τμήμα αριστερού βραχίονα, άνω κοιλία κλπ) Συνοδά συμπτώματα (π.χ. συνήθως συνοδεύεται με εφίδρωση, εμετό και μπορεί να ξυπνήσει τον ασθενή και βράδυ) Προσκόμηση στα επίγοντα ασθενούς με ασταθή στηθάγχη > ΗΚΓ και τροπονίνες ορού. Αν το ΗΚΓ δείξει ανάσπαση του ST τότε έχει οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου με ανάσπαση του ST διαστήματος. Αν το ΗΚΓ βγεί φυσιολογικό ή με κατάσπαση του ST ή με ανεστραμμένα Τ και οι τροπονίνες βγουν θετικές, τότε έχει οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου χωρίς ανάσπαση του ST διαστήματος. Αν το ΗΚΓ βγεί φυσιολογικό ή με κατάσπαση του ST ή με ανεστραμμένα Τ και οι τροπονίνες βγούν αρνητικές, τότε έχει απλά ασταθή στηθάγχη χωρίς νέκρωση του μυοκαρδίου. Συνεχίζω να τον παρακολουθώ με ΗΚΓ και τροπονίνες.

53 Είδη ενζυμικής αναστολής Αλλοστερική αναστολή: αρνητική ανάδρομη αναστολή της πρώτης αντίδρασης από το τελικό προϊόν της οδού Συνδυασμένη αναστολή: σύνολο αλλοστερικών ελέγχων σε ένα ένζυμο από πολλαπλά προϊόντα που λειτουργούν ως αρνητικοί ανάδρομοι αναστολείς του ενζύμου και οι συνολικές επιπτώσεις υπερβαίνουν το άθροισμα των επιπτώσεων του κάθε ενός ξεχωριστά Ενζυμική πολλαπλότητα: εμποδίζει ένα βιοσυνθετικό τελικό προϊόν να αναστέλλει κρίσιμα βήματα μιας οδού όταν χρειάζονται άλλα προϊόντα της ίδιας οδού. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ισοενζύμων, όπου από το ίδιο αντιδρών με διαφορετικά ισοένζυμα μπορούμε να πάρουμε διαφορετικά προϊόντα και τα διάφορα προϊόντα που προκύπτουν από ένα συγκεκριμένο ισοένζυμο δεν μπορούν να αναστείλουν τα άλλα ισοένζυμα. Διαδοχική ανάδρομη αναστολή: πολλαπλή, επικαλυπτόμενη αρνητική ανάδρομη ρύθμιση (ένα τελικό προϊόν αναστέλλει το ένζυμο σύνθεσής του, το ένζυμο σύνθεσης του αντιδρώντος του κλπ)

54 Λιπίδια και νουκλεοτίδια Τα πιο σημαντικά αντικείμενα της ύλης των λιπιδίων και των νουκλεοτιδίων είναι: Η πορεία των λιπών στον γαστρεντερικό σωλήνα και η απορρόφησή τους Κινητοποίηση αποθηκευμένων TG (περιλιπίνες) Τα 3 βήματα του συστήματος της καρνιτίνης Τα 4 βήματα της παραγωγικής φάσης β-οξείδωσης ενός κορεσμένου λιπο-άκυλο-coa, Ισοένζυμα, TPF και τι γίνεται όταν φτάσει τα 12 Ρύθμιση β-οξείδωσης Ενεργειακή απόδοση παλμίτυλο-coa Καμήλα και αρκούδα Οξείδωση ακόρεστων και πολυακόρεστων λιπαρών οξέων Συντονισμέμνη ρύθμιση σύνθεσης και αποδόμησης λιπαρών οξέων (καρβοξυλάση των ακέτυλο-coa (ACC)) Οξείδωση λιπαρών οξέων με περιττό άτομο C τις αντιδράσεις καλά και προσοχή σε Vit B12 και Co Σύνθεση και χρησιμοποίηση κετονικών σωματίων. Προσοχή, τα κετονικά σωμάτια συντίθενται μόνο στο ήπαρ και χρησιμοποιούνται από τους εξωηπατικούς ιστούς (και όχι από το ήπαρ). Αποκορεσμός λιπαρών οξέων σε άνθρωπο και σε φυτά Βιοσύνθεση γλυκεροφωσφολιπιδίων, τριακυλογλυκερολών, εικοσανοειδών (όχι πολλές λεπτομέρειες) COX και COX-2 selective NSAIDs 4 βήματα για σύνθεση χοληστερόλης (αδρά, όχι πολλές λεπτομέρειες)

55 Βιοσύνθεση εστέρα χοληστερόλης Αντίδραση που καταλύει η LCAT και η ACAT Ρύθμιση παραγωγής χοληστερόλης (η ρυθμιστική αντίδραση και το ένζυμο αναγωγάση HMG-CoA) Μάταιος κύκλος και ρύθμιση επιπέδων FFA αίματος απο κορτικοστερεοειδή, θειαζολιδινεδιόνες Ανεπάρκειες καρνιτίνης (αναλυτικά) Μετάλλαξη δεϋδρογονάσης λιπο-ακυλο-coa ενδιάμεσης αλυσίδας β-οξείδωση στα υπεροξειδιοσωμάτια και παθήσεις (σύνδρομο Zellweger και XALD) Νόσος Refsum Πότε έχουμε υπερπαραγωγή κετονοσωμάτων; (σε ανεξέλεγκτο ΣΔ και ασιτία, αναλυτικά) Δίαιτα Αtkins Παθήσεις LDL, HDL Παχυσαρκία De novo οδοί vs οδοί διάσωσης Βασικές διαφορές στη σύνθεση νουκλεοτιδίων πουρίνης και πυριμιδίνης Αρνητική αλλοστερική ρύθμιση στη βιοσύνθεση νουκλεοτιδίων πουρίνης και πυριμιδίνης Αναγωγή ριβονουκλεοτιδίων σε δεοξυριβονουκλεοτίδια (γλουταρεδοξίνη, θειορεδοξίνη) Βιοσύνθεση dtmp Σύνδρομο Lesch-Nyhan Ανεπάρκεια ADA Ουρική αρθρίτιδα και αλλοπουρινόλη Χημειοθεραπευτικά (αντιμεταβολίτες) Βιοσύνθεση κορεσμένων λιπαρών οξέων (τα απαραίτητα για εξετάσεις) Η καρβοξυλάση του ακέτυλο-coa (ACC) βρίσκεται στο κυτταροδιάλυμα και έχει τρείς λειτουργικές περιοχές: Μία πρωτεΐνη-φορέα βιοτίνης στο κέντρο, όπου διαθέτει πλευρική αλυσίδα λυσίνης πάνω στην οποία συνδέεται ο βραχίονας της βιοτίνης. Μία λειτουργική περιοχή με ενεργότητα καρβοξυλάσης της βιοτίνης Μία λειτουργική περιοχή με ενεργότητα τρανσκαρβοξυλάσης Ο βραχίονας της βιοτίνης είναι πολύ ευκίνητος και μπορεί να μεταφέρει τη βιοτίνη μεταξύ των άλλων δύο ενεργών κέντρων. Η αντίδραση καταλύεται σε δύο βήματα: Αρχικά ο βραχίονας της βιοτίνης φέρει τη βιοτίνη στην περιοχή ενεργότητας καρβοξυλάσης της βιοτίνης. Ένα HCO3- συνδέεται πάνω στη -NH ομάδα της βιοτίνης και απελευθερώνεται H2O, με τη δράση καρβοξυλάσης της βιοτίνης. Η αντίδραση αυτή απαιτεί τη μετατροπή ATP > ADP + Pi. Με τον τρόπο αυτό το CO2 ενεργοποιείται. Έπειτα, ο βραχίονας μεταφέρει το σύμπλοκο βιοτίνη-co2 στην περιοχή με ενεργότητα τρανσκαρβοξυλάσης. Ένα ακέτυλο-coa αντιδρά με το ενεργοποιημένο CO2 και έτσι απελευθερώνεται μηλόνυλο-coa. Το σύμπλοκο συνθάσης των λιπαρών οξέων βρίσκεται στο κυτταροδιάλυμα και έχει επτά διαφορετικά ενεργά κέντρα και σχήμα ρουλέτας (6 γύρω γύρω και ένα στο κέντρο). Στο κέντρο του διαθέτει την πρωτεΐνη φορέα ακυλομάδων (ACP) που έχει σαν προσθετική ομάδα την 4-φωσφοπαντοθεΐνη. Η προσθετική αυτή ομάδα στο άκρο της διαθέτει -SH ομάδα και λειτουργέι ως ευέλικτος βραχίονας για την πρόσδεση και

56 συγκράτηση της αυξανόμενης λιποακυλικής αλυσίδας στην επιφάνεια του συμπλόκου ενώ παράλληλα μεταφέρει τα ενδιάμεσα της αντίδρασης από το ένα ενεργό κέντρο στο άλλο. Το πρώτο βήμα είναι η πρόσδεση ενός ακέτυλο στην -SH ομάδα του βραχίονα της συνθάσης των β-κετοάκυλο-αcp (KS), με απελευθέρωση ενός CO2 που καταλύεται από την τρανσακετυλάση ακέτυλο-coa-acp (AT). Στη συνέχεια καταλύεται η πρόσδεση ενός μηλόνυλο-coa στην -SH ομάδα του βραχίονα της ACP, με απελευθέρωση ενός CO2 που καταλύεται από την τρανσφεράση μηλόνυλο-coa-acp (ΜT). Στη συνέχεια πραγματοποιούνται 4 διαδοχικές αντιδράσεις: Συμπύκνωση της ενεργοποιημένης ακετυλομάδας με την ενεργοποιημένη μηλονυλομάδα και ως αποτέλεσμα η μηλονυλομάδα να απελευθερώνεται ως CO2 και η ακετυλομάδα να συνδέεται με την ακετυλομάδα του μηλόνυλο-coa και να δημιουργείται μια ακετοακετυλική ομάδα, συνδεδεμένη στον βραχίονα της ACP. Αναγωγή (χρήση ενός NADPH) Αφυδάτωση Αναγωγή (χρήση ενός NADPH) Τελικά δημιουργείται μία βουτυριλομάδα, η οποία μετατοπίζεται στον βραχίονα της KS και η διαδικασία επιμήκυνσης κατά 2C τελείωσε. Οπότε σε κάθε κύκλο απαιτείται ένα μηνόλυλο-coa (που για να δημιουργηθεί απαιτείται 1ΑΤP) καθώς και 2NADPH + 2H+. Για τη βιοσύνθεση του παλμιτικού απαιτούνται 16/2-1 = 7 κύκλοι. Λιποπρωτεΐνες

57