1

METABOLIZAM FRUKTOZE I METABOLIZAM FRUKTOZE I GALAKTOZE GALAKTOZE

Kolegij: BIOKEMIJA-1TIHANA ŽANIĆ GRUBIŠIĆ, KARMELA BARIŠIĆ i LADA RUMORA

Zavod za medicinsku biokemiju i hematologijuFarmaceutsko-biokemijski fakultet

Metabolizam Metabolizam heksozaheksoza

Glukoza-centralanauloga u metabolizmu ugljikohidrata

Druge heksoze se:

a) pretvaraju u glukozu

b) sudjeluju u sintezi *proteoglikana, *gangliozida i dr.

2

FruktozaFruktoza

* Unosi se kao * Unosi se kao monosaharidmonosaharid ili kao ili kao saharoza saharoza (produkt hidrolize (produkt hidrolize saharoze saharoze →→--glukoza+fruktozaglukoza+fruktoza))

* glavni biljni * glavni biljni ššeeččerer; ; izvori u prehrani: voizvori u prehrani: voćće e i medi med

FruktozaFruktoza

Metabolizam:Metabolizam:jetra:jetra: fruktokinazafruktokinaza katalizira nastajanjekatalizira nastajanje fruktoza 1fruktoza 1--PP

mimiššiićć, , adipoznoadipozno tkivotkivo: : heksokinazaheksokinaza katalizira nastajanje katalizira nastajanje fruktoza 6fruktoza 6--PP

Tkivna specifičnost odražava razlike u ulogama kojepojedini organ ima za cijeli organizam

U svakom tkivu prisutni su različiti izoenzimi

3

Fruktoza Fruktoza -- metabolizam u metabolizam u jetrijetri

1. Fruktoza + ATP 1. Fruktoza + ATP fruktozafruktoza 11--P + ADPP + ADPenzim: enzim: fruktokinazafruktokinaza (visoki afinitet za fruktozu(visoki afinitet za fruktozu))

2. fruktoza 12. fruktoza 1--P P dihidroksiacetondihidroksiaceton--P (DHAP) + P (DHAP) + gliceraldehidgliceraldehidenzim: enzim: fosfofruktoladolazafosfofruktoladolaza ((aldolazaaldolaza B, fruktoza 1B, fruktoza 1--P P aldolazaaldolaza))

3. 3. IzomerizacijaIzomerizacija DHAP i DHAP i gliceraldehidagliceraldehida

enzim: enzim: triozatrioza--PP--izomerazaizomeraza (TIM)(TIM) kao i u kao i u glikoliziglikolizi DHAP se moDHAP se možže pretvoriti e pretvoriti u u gliceraldehidgliceraldehid 33--PP

Razgradnja fruktoze u jetri ZAOBILAZI

kontrolni enzim glikolize –fosfofruktokinazu

4

Fruktoza Fruktoza -- metabolizam u metabolizam u jetrijetri

GliceraldehidGliceraldehid porijeklom iz fruktoze moporijeklom iz fruktoze možže se ukljue se uključčiti u iti u metabolizam na razlimetabolizam na različčite naite naččine:ine:

�� fosforilacijafosforilacija u u gliceraldehidgliceraldehid 33--PP

�� oksidacija u oksidacija u gliceratglicerat koji se mokoji se možže pretvarati u e pretvarati u serinserin

�� redukcija u redukcija u glicerolglicerol ( sudjeluje u ( sudjeluje u glukoneogeneziglukoneogenezi, , biosintezibiosintezitrigliceridatriglicerida))

Fruktoza Fruktoza -- metabolizammetabolizam

5

POREMEĆAJI KOJI NASTAJU ZBOG PREKOMJENOG UZIMANJA FRUKTOZE – sportaši, dijabetičari

Fruktoza se metabolizaira glikolitičkim putem, ali bez utjecaja regulatornog enzima fosfofruktokinaze, pa se mogu postići veće brzine razgradnje

* Prekomjerna brzina dovodi do razvoja acidoze

* Zbog nakupljanja F-1-P smanjuje se rapoloživakoncentracija anorganskog fosfata potebnog za sintezu ATP

Bolesti u metabolizmu fruktozeBolesti u metabolizmu fruktoze

Defekt fruktokinaze

Esencijalna fruktozurija – fruktozu nije moguće zadržati u stanicibenigno stanje budući se višak fruktoze izlučuje mokraćom

Deficit fosfofruktoaldolaze

Hereditarna intolerancija fruktoze (akumulacijafruktoza 1-P u stanicama jetre, bubrega –oštećenja

6

Visoka koncentracija fruktoza 1-P inhibiraglikolizu i glukoneogenezu

Nedostatak aktivnosti aldolaze B dovodi do povećanja koncentracije fruktoza 1-fosfata

Fruktoza Fruktoza (spermatozoidi)(spermatozoidi)

�� FruktozaFruktoza -- glavni izvor energije za spermatozoide, glavni izvor energije za spermatozoide, a nastaje iz glukoze u a nastaje iz glukoze u sjemenim mjehurićima

�� MetaboliMetaboliččki put stvaranja fruktoze ukljuki put stvaranja fruktoze uključčuje uje redukciju glukoze u redukciju glukoze u ššeeććerni alkohol erni alkohol

DD--SORBITOLSORBITOL koji se tada oksidira u koji se tada oksidira u DD--fruktozufruktozu

7

SorbitolSorbitol--ššeeććerna bolesterna bolest

1.1. Stvaranje Stvaranje sorbitolasorbitola dogaña se brzo u le dogaña se brzo u lećći oka i ui oka i uSchwannSchwann--ovim stanicama nervnog sustavaovim stanicama nervnog sustava

2. 2. SorbitolSorbitol ne prolazi kroz membranu stanicene prolazi kroz membranu stanice, a kod , a kod osoba sa osoba sa ššeeććernom bolesti vrijednosti rastu jer je ernom bolesti vrijednosti rastu jer je oksidacija oksidacija sorbitolasorbitola u fruktozu smanjenau fruktozu smanjena

3. Pove3. Poveććane koncentracije ane koncentracije sorbitolasorbitola uzrokuju uzrokuju povepoveććanje anje osmotskog tlakaosmotskog tlaka, , ššto dovodi to dovodi dodo promjene promjene konformacijekonformacije kristalinakristalina i nastanka i nastanka kataraktekatarakte, i , i nervne disfunkcijenervne disfunkcije koja se javlja kod bolesnika sa koja se javlja kod bolesnika sa ššeeććernomernom bolestibolesti

GalaktozaGalaktoza

epimer glukoze ( pozicija C4)

Za metabolizam je nužnapretvorba galaktoze u derivate uridin difosfata

8

GalaktozaGalaktoza--porijekloporijeklo

Nastaje djelovanjem laktaze - glavni izvor mlijeko

Kod mnogih ljudi aktivnost laktaze opada s dobi i zbog toga se javlja nepodnošljivost prema mlijeku

GalaktozaGalaktoza-- metabolizammetabolizam

1. 1. fosforilacijafosforilacija galaktozegalaktoze →→→→→→→→ galaktozagalaktoza 11--PPenzim: enzim: galaktokinazagalaktokinaza

2. Reakcija 2. Reakcija galaktozagalaktoza 11--P s UDPP s UDP--gukozomgukozom →→→→→→→→

glukoza 1glukoza 1--P + UDPP + UDP--galaktozagalaktozaenzim: enzim: galaktozagalaktoza 11-- PP--uridiluridil transferazatransferaza

3. 3. epimerizacijaepimerizacija UDPUDP--galaktozegalaktoze u UDPu UDP--glukozu glukozu (reverzibilna reakcija)(reverzibilna reakcija)

enzim: enzim: galaktozagalaktoza 44--epimerazaepimeraza

9

Fosforilacija galaktozegalaktoze djelovanjem galaktokinazeje prvi korak u zadržavanju galaktoze u stanici

EpimerizacijaEpimerizacija galaktozegalaktoze odvija se na derivatu odvija se na derivatu uridinskoguridinskog nuklnukleotidaeotida

10

GLUKOZA-1-FOSFAT lako prelazi u G-6-P i uključuje se u metabolizam

UDP-GLUKOZA NASTAJE UZ UTROŠAK

ENERGIJOM BOGATOG UTP

Bolesti metabolizma Bolesti metabolizma galaktozegalaktoze, , galaktozemijagalaktozemija

Nedostatak:Nedostatak:a) a) galaktokinazegalaktokinaze iliilib) b) galaktozagalaktoza 11--P P uridiltransferazeuridiltransferaze, Gal, Gal--11--PP--UTUT

* u oba slu* u oba sluččaja viaja viššak ak galaktozegalaktoze momožže biti reduciran u e biti reduciran u galaktitolgalaktitol, , ččije ije nakupljanajenakupljanaje momožže uzrokovati e uzrokovati kataraktukataraktu

((--) Gal) Gal--11--PP--UTUT-- mnogo temnogo težži oblik jer povei oblik jer poveććanjeanjegalgal--11--P inhibira P inhibira fosfoglukomutazufosfoglukomutazu, interferira, interferiratako s metabolizmom glukozetako s metabolizmom glukoze

11

GalaktozemijaGalaktozemija

a) deficit a) deficit galaktokinazegalaktokinaze::

*akumulacija *akumulacija galaktozegalaktoze u krvi i tkivimau krvi i tkivima

* u le* u lećći oka, i oka, galaktozagalaktoza se reducira uz se reducira uz aldozaaldozareduktazureduktazu u u galakitolgalakitol, koji ne mo, koji ne možže izlaziti e izlaziti iz stanice,a osmotski uiz stanice,a osmotski uččinak inak ššeeććernog ernog alkohola doprinosi nastanku kataraktealkohola doprinosi nastanku katarakte

Redukcija Redukcija galaktozegalaktoze

12

GalaktozemijaGalaktozemija

b) deficit b) deficit galaktozagalaktoza 11--P P uridiltransferazeuridiltransferaze::

*Naziva se *Naziva se klasiklasiččnomnom galaktozemijomgalaktozemijom

*Akumulacija *Akumulacija galaktozegalaktoze i i galaktozagalaktoza 11--PP

*Nastaje katarakta kao i u slu*Nastaje katarakta kao i u sluččaju deficitaaju deficitagalaktokinazegalaktokinaze

*Mentalna retardacija i ciroza *Mentalna retardacija i ciroza jetrejetre su posljedicasu posljedicanakupljanja povenakupljanja poveććanih kolianih količčina ina galaktozagalaktoza 11--P uP unervnom tkivu i stanicama nervnom tkivu i stanicama jetrejetre

KlasiKlasiččna na galaktozemijagalaktozemija

Novoroñenčad ne napreduje, proljevi nakon mlječnog obroka, mentalna zaostalost,povećanje jetre, žutica...

13

Mnogi Mnogi puteviputevi meñusobne pregradnje meñusobne pregradnje ššeeććera ili era ili stvaranja stvaranja ššeeććernih derivata ukljuernih derivata uključčuju uju aktivirane aktivirane ššeeććere vezane za UDPere vezane za UDP

EpimerizacijaEpimerizacija UDPUDP--glukoze u UDPglukoze u UDP--galaktozugalaktozusinteza sinteza laktozelaktoze u u mljemlječčnimnim žžljezdamaljezdama

Oksidacija UDPOksidacija UDP--glukoze u UDPglukoze u UDP--glukuronatglukuronatkonjugacija bilirubina ili konjugacija bilirubina ili ksenobiotikaksenobiotika

Donacija Donacija ššeeććernih ostataka za stvaranje ernih ostataka za stvaranje glikozidnihglikozidnih vezavezanastajanje nastajanje glikoproteinaglikoproteina, , proteoglikanaproteoglikana

ŠŠeeććerni erni nukleotidinukleotidi -- prekursoriprekursori za reakcije za reakcije transferazatransferaza

�� UDPUDP--glukozaglukoza�� UDPUDP--galaktozagalaktoza�� UDPUDP--glukuronskaglukuronska kiselinakiselina�� UDPUDP--ksilozaksiloza�� UDPUDP--NN--acetilglukozaminacetilglukozamin�� UDPUDP--NN--acetilgalaktozaminacetilgalaktozamin�� CMPCMP--NN--acetilneuraminskaacetilneuraminska kiselinakiselina�� GDPGDP--fruktozafruktoza�� GDPGDP--manozamanoza

14

GLIKOZIL TRANSFERAZE - prenose šećernu jedinicu s uridinskog nukleotida na aminokiselinu u proteinu

O-glikozidna veza

UDP-glukuronat

UDP-glukoza

bilirubin diglukuronid glukuronidi

UDP-ksilozaiduronatproteoglikani,glikoproteini

bilirubin steroidi, lijekoviksenobiotici

METABOLIČKE ULOGE UDP-glukoze

15

Spojevi koji se razgrañuju i izluSpojevi koji se razgrañuju i izluččuju u mokrauju u mokraćći i kao kao glukuronidiglukuronidi::

�� Estrogen (Estrogen (žženski spolni hormon)enski spolni hormon)

�� ProgesteronProgesteron (steroidni hormon)(steroidni hormon)

�� TrijodtironinTrijodtironin (hormon (hormon šštitnjatitnjačče)e)

�� AcetilaminofluorenAcetilaminofluoren ((ksenobiotikksenobiotik, karcinogen), karcinogen)

�� MeprobamatMeprobamat, , morfinmorfin..........

Metabolizam Metabolizam manozemanoze

�� VaVažžan sastojak an sastojak oligosaharidaoligosaharida nañenih u nañenih u glikoproteinimaglikoproteinima

�� Zanemariv energetski Zanemariv energetski izvor (malo u hrani) izvor (malo u hrani)