1

ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ 5Η

ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΤΩΝ

ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ

(ΔΕΥΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ)

2

Η ΑΠΟΘΗΚΕΥΜΕΝΗ ΜΟΡΦΗ ΓΛΥΚΟΖΗΣ, ΤΟ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ

• Το γλυκογόνο είναι ένας πολυσακχαρίτης. Αποτελείται από

μόρια γλυκόζης που σχηματίζουν διακλαδισμένες αλυσίδες.

Είναι αποταμιευτική ουσία των ζώων και των μυκήτων.

• Στα σπονδυλωτά αποθηκεύεται στο ήπαρ και στους μυς.

Διασπώμενο, δίδει μόρια γλυκόζης που χρησιμοποιούνται

για την παραγωγή ενέργειας.

3

Η ΑΠΟΘΗΚΕΥΜΕΝΗ ΜΟΡΦΗ ΓΛΥΚΟΖΗΣ, ΤΟ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ

Αποτελεί το 1-2% της μάζας των μυών και

3-6% (έως και 10%) της μάζας του ήπατος

4

5

Το γλυκογόνο

• Το συνολικό απόθεμα του σώματος σε γλυκογόνο ανέρχεται

συνήθως σε 500 – 600 grams εκ των οποίων περίπου τα 500

gr είναι αποθηκευμένα στους μυς ή ≈16 gr/kg μυϊκού ιστού

(LBM) και το υπόλοιπο 50 -100 (έως 200) gr στο συκώτι.

• Εάν υποθέσουμε ότι τα 40% του ανθρωπίνου σώματος είναι

μυϊκός ιστός, για έναν αθλητή 80 kg αυτό ισοδυναμεί με ΜΟ 32

kg μυϊκού ιστού ή 512 (32X16 κατά ΜΟ) gr μυϊκού γλυκογόνου.

• Κάθε gr γλυκογόνου συνδέεται με ≈2,7 gr νερού. Έτσι για 600

gr γλυκογόνου συνολικά έχουμε επιπρόσθετα 1.620 gr

συνδεδεμένου νερού.

Η συνολική σχέση του γλυκογόνου με το μεταβολισμό των υδατανθράκων

6

Ρόλος του γλυκογόνου

• Το γλυκογόνο χρησιμοποιείται για:

1. Προσφορά ενέργειας στα κύτταρα,

2. Διατήρηση των επιπέδων γλυκόζης του αίματος,

• Παίζει σημαντικό ρόλο καθώς αποτελεί τη κύρια πηγή γλυκόζης για το νευρικό σύστημα, τον εγκέφαλο και τα ερυθρά αιμοσφαίρια, μεσο-γευματικά αλλά και σε καταστάσεις ασιτίας, νηστείας ή άσκησης. 7

8

Γλυκογόνο και νηστεία

9

Ηπατικό γλυκογόνο και γεύματα

10

Το γλυκογόνο στην άσκηση

• Η ικανότητα του οργανισμού για παρατεταμένη μυϊκή

προσπάθεια (ικανότητα αντοχής) εξαρτάται από τη συνεχή

παροχή γλυκόζης στους μυς από:

• Το υπάρχον μυϊκό γλυκογόνο,

• Το υπάρχον ηπατικό γλυκογόνο,

• Την ανασύνθεση του γλυκογόνου στο ήπαρ από διάφορα

μεταβολικά προϊόντα (π.χ. γαλακτικό οξύ),

• Την προγραμματισμένη παροχή υδατανθρακούχων υγρών

κατά όλη τη διάρκεια της άσκησης.

11

Γλυκογόνο των μυών και αντοχή

12

Γλυκογόνο και άσκηση

• Οι υδατάνθρακες αποτελούν την επιλογή πηγής ενέργειας για

τον οργανισμό, στις αγωνιστικές προσπάθειες έντασης >75%

VO2max, επειδή σε σχέση με τα λίπη:

• 1). Παράγουν ενέργεια με ή χωρίς τη παρουσία του οξυγόνου (αερόβια – αναερόβια).

• 2). Παράγουν 7,5% περισσότερη ενέργεια από τα λίπη για το ίδιο ποσοστό οξυγόνου (5,05 έναντι 4,7 kcal από την καύση ενός λίτρου οξυγόνου, για τους υδατάνθρακες και τα λίπη αντίστοιχα).

• 3). Τα λίπη πρέπει πρώτα να μεταφερθούν με την κυκλοφορία στα μυϊκά κύτταρα, να μετατραπούν σε λιπαρά οξέα και να «οξειδωθούν» στα μιτοχόνδρια.

13

Υδατάνθρακες στη δίαιτα των αθλητών

14

Αποθέματα γλυκογόνου σε αθλητές

• Η υπερπλήρωση των αποθεμάτων σε γλυκογόνο

επιτυγχάνεται όταν η προπόνηση συνοδεύεται από διατροφή

3 ημερών πτωχή σε υδατάνθρακες (CHO) και τις υπόλοιπες

3 μέρες πριν τους αγώνες ελαφρύτερη προπόνηση με

διατροφή πλούσια σε CHO.

• Η «υπερπλήρωση» μπορεί να επιτευχθεί επίσης εάν δύο

μέρες πριν τον αγώνα ελαττωθεί η προπόνηση και αυξηθεί η

κατανάλωση των υδατανθράκων σε περισσότερο από 600 gr

την ημέρα (προσοχή, μόνο σε αθλητές).

15

H ΧΡΟΝΙΚΗ ΠΟΡΕΙΑ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΩΝ ΜΑΚΡΟΘΡΕΠΤΙΚΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗΝ

ΠΑΡΑΤΕΤΑΜΕΝΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Ή ΑΣΚΗΣΗ, ΟΠΩΣ ΕΚΦΡΑΖΕΤΑΙ % ΤΗΣ

ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ

16

Αναπλήρωση αποθεμάτων γλυκογόνου μετά την άσκηση

• Ο χρονισμός κατανάλωσης υδατανθράκων παίζει ρόλο στο

ρυθμό σύνθεσης γλυκογόνου. Όταν η κατανάλωση ενός

υδατανθρακούχου διαλύματος γίνεται αμέσως μετά το τέλος

της προπόνησης/αγώνα/εργασίας, ο ρυθμός σύνθεσης

γλυκογόνου είναι διπλάσιος από όταν καταναλώνεται 2 ώρες

μετά το τέλος της προπόνησης/αγώνα.

• Η κατάλληλη ποσότητα υδατανθράκων για την ταχύτερη

αναπλήρωση γλυκογόνου είναι 1,5 gr/kg ΣΒ σε 2 ισόποσες

δόσεις, μία στο τέλος της άσκησης και μία 2 ώρες μετά.

17

ΤΟ ΣΤΑΥΡΟΔΡΟΜΙ

ΓΛΥΚΟΛΥΣΗΣ &

ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΛΥΣΗΣGlucose

18

ΤΟ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ ΔΕΝ ΕΞΑΝΤΛΕΙΤΑΙ ΠΟΤΕ, Η α(1-4) ΓΛΥΚΟΖΗ ΑΠΟΚΟΠΤΕΤΑΙ ΚΑΙ

ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΝΕΤΑΙ, ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗ

19

Η α(1-6) ΓΛΥΚΟΖΗ ΚΟΒΕΤΑΙ ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ

20

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΩΝ α (1-6) ΔΙΑΚΛΑΔΩΣΕΩΝ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ

21

ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗΣ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ

• Η φωσφορυλάση a είναι η ενεργός μορφή του ενζύμου που

διασπά το γλυκογόνο και προκύπτει με φωσφορυλίωση της

ανενεργούς μορφής b.

• Η φωσφορυλάση a και η φωσφορυλάση b, εμφανίζονται με δύο

μορφές, την T (tense) ανενεργό και την R (relaxed) ενεργό.

• Η φωσφορυλάση b είναι κανονικά σε κατάσταση T, ανενεργή

λόγω της παρουσίας ATP και 6-φωσφορικής-γλυκόζης, ενώ η

φωσφορυλάση a είναι κανονικά σε ενεργή κατάσταση R.

• Συνήθως a/R ↔ b/T .

22

ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗΣ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ

Η a ΜΟΡΦΗ ΕΙΝΑΙ

ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΜΕΝΗ

23

ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ ΣΤΟΥΣ ΜΥΣ

Η φωσφορυλάση b του γλυκογόνου δεν είναι πάντα ανενεργή

στους μυς και μπορεί να ενεργοποιείται αλλοστερικά από το

AMP. Αύξηση στη συγκέντρωση AMP, λόγω έντονης άσκησης,

σηματοδοτεί την ανάγκη διαθέσιμης ενέργειας.

Το AMP ενεργοποιεί τη φωσφορυλάση b του γλυκογόνου,

αλλάζοντας την κατάστασή της έτσι ώστε να έχει ιδιότητες

παρόμοιες με τη φωσφορυλιωμένη μορφή της. Η αύξηση του

διαθέσιμου ATP στους μυς, εκτοπίζει το AMP από τη θέση

δέσμευσης νουκλεοτιδίου και κάνει τη φωσφορυλάση ανενεργό.

24

ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ ΣΤΟΥΣ ΜΥΣ

25

ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ ΣΤΟ ΗΠΑΡ

Ένα ισοένζυμο της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου, το οποίο

υπάρχει στο ήπαρ, είναι «ευαίσθητο» στη συγκέντρωση της

γλυκόζης. Η αύξηση της γλυκόζη προκαλεί γρήγορη

μετατροπή από την R στην Τ κατάσταση απενεργοποιώντας

τη φωσφορυλάση του ήπατος και διακόπτοντας της διάσπαση

γλυκογόνου. Η φωσφορυλάση του ήπατος, σε αντίθεση με

εκείνη των μυών, είναι «αναίσθητη» στο AMP.

26

ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ ΣΤΟ ΗΠΑΡ

27

Η φωσφορική

πυριδοξάλη (Pyridoxal

phosphate ή PLP), ένα

παράγωγο της

Βιταμίνης B6,

λειτουργεί σαν

προσθετική ομάδα για

τη φωσφορυλάση του

γλυκογόνου.

pyridoxal phosphate (PLP)

NH

CO

P

OO

O

OH

CH3

CH O

H2

28

Ο ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΣΠΑΣΗΣ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ ΓΙΝΕΤΑΙ ΜΕΣΩ ΜΙΑΣ ΚΙΝΑΣΗΣ ΠΟΥ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΝΕΙ ΤΗ ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗ

• ΟΙ ΟΡΜΟΝΕΣ ΓΛΥΚΑΓΟΝΗ ΚΑΙ ΑΔΡΕΝΑΛΙΝΗ

ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΟΥΝ ΤΗΝ ΚΙΝΑΣΗ ΤΗΣ ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗΣ

ΜΕΣΩ ΑΛΛΗΣ ΚΙΝΑΣΗΣ (PKA).

• Η ΚΙΝΑΣΗ ΤΗΣ ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗΣ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΝΕΙ ΤΗ

ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΕΙ ΓΙΑ ΔΙΑΣΠΑΣΗ

ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΠΑΡΟΧΗ ΓΛΥΚΟΖΗΣ.

• ΤΗΝ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΑΣΗΣ ΤΗΣ ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗΣ

ΠΡΟΑΓΕΙ Η ΜΥΪΚΗ ΣΥΣΠΑΣΗ, ΝΕΥΡΙΚΑ ΕΡΕΘΙΣΜΑΤΑ ΚΑΙ Η

ΔΙΑΘΕΣΙΜΟΤΗΤΑ ΙΟΝΤΩΝ Ca++.

29

Ο ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΣΠΑΣΗΣ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ ΓΙΝΕΤΑΙ ΜΕΣΩ ΜΙΑΣ ΚΙΝΑΣΗΣ ΠΟΥ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΝΕΙ ΤΗ ΦΩΣΦΟΡΥΛΑΣΗ

30

Η ΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΔΡΕΝΑΛΙΝΗΣ ΣΤΗ ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ

ΜΕΤΑΓΩΓΗ ΤΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ

SIGNAL TRANSDUCTION

«Δεύτερα» μηνύματα

31

ΣΤΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ UDP-ΓΛΥΚΟΖΗ ΩΣ ΔΟΤΗΣ

ΓΛΥΚΟΖΗΣ

32

ΣΥΝΘΕΣΗ UDP-ΓΛΥΚΟΖΗΣ, ΤΙ ΕΞΥΠΗΡΕΤΕΙ

33

ΤΟ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ ΣΥΝΤΙΘΕΤΑΙ ΜΕ ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΚΑΘΕ ΦΟΡΑ ΜΙΑΣ ΓΛΥΚΟΖΗΣ

34

35

Ο «ΚΥΚΛΟΣ» ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ

36

Η ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΓΛΥΚΟΖΗΣ ΣΤΗ ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΚΑΙ ΤΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ

PP1: PROTEIN

PHOSPHATASE 1

37

38

Η ΑΝΑΣΤΑΛΤΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΔΡΕΝΑΛΙΝΗΣ ΣΤΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ

Η ΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΙΝΣΟΥΛΙΝΗΣ ΣΤΟ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ

ΕΙΝΑΙ ΑΚΡΙΒΩΣ ΑΝΤΙΘΕΤΗ ΤΗΣ ΑΔΡΕΝΑΛΙΝΗΣ.

ΤΟ ΜΗΝΥΜΑ ΤΗΣ ΠΡΟΚΑΛΕΙ ΑΠΟΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ ΚΑΙ

ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΝΘΑΣΗΣ ΤΟΥ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ

Συνολική απεικόνιση της δράσης των ορμονών στη σύνθεση και στη διάσπαση του γλυκογόνου

39

40

ΣΤΟ ΗΠΑΡ ΤΟ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ ΑΠΟΘΗΚΕΥΕΤΑΙ ΣΕ ΚΟΚΚΙΑ

41

ΣΤΟΥΣ ΜΥΕΣ ΤΟ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ ΕΙΝΑΙ

ΕΛΕΥΘΕΡΟ Ή ΑΠΟΘΗΚΕΥΜΕΝΟ ΣΤΑ

ΛΥΣΟΣΩΜΑΤΑ. ΣΥΣΩΡΕΥΣΗ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ ΣΤΑ

ΛΥΣΟΣΩΜΑΤΑ, ΝΟΣΟΣ Pompe

42

ΣΤΟΥΣ ΜΥΕΣ ΤΟ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ ΕΙΝΑΙ ΕΛΕΥΘΕΡΟ Ή ΑΠΟΘΗΚΕΥΜΕΝΟ ΣΤΑ ΛΥΣΟΣΩΜΑΤΑ. ΣΥΣΩΡΕΥΣΗ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ ΣΤΑ ΛΥΣΟΣΩΜΑΤΑ, ΝΟΣΟΣ Pompe

43

ΝΟΣΟΣ Pompe

Η ΝΟΣΟΣ ΤΟΥ McARDLEΕμφάνιση κενοτοπίων με γλυκογόνο μέσα στη

μυϊκή ίνα ή ανάμεσα στις ίνες

44

45

Η ΝΟΣΟΣ ΤΟΥ McARDLE

• Η γλυκογονίαση τύπου V ή νόσος του McArdle

είναι κληρονομικό νόσημα του μεταβολισμού

του γλυκογόνου. Oφείλεται στην μερική έλλειψη

του ενζύμου φωσφορυλάση.

• Εμφανίζεται με αιφνίδια εγκατάσταση μυϊκής

αδυναμίας, μυαλγίας, με συνοδό μυοσφαιρινουρία.

• Αποφυγή έντονης άσκησης. Πολλά μικρογεύματα.

46

ΝΟΣΟΙ ΤΗΣ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ ΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ

47

Γλυκονεογένεση• Το ήπαρ παράγει γλυκόζη χρησιμοποιώντας μεταβολίτες

(γλυκονεογένεση). Το ανθρώπινο ήπαρ μπορεί να παράγει

περίπου 6 γρ. γλυκόζης ανά ώρα ανάμεσα στα γεύματα. Το

μεγαλύτερο μέρος αυτής της γλυκόζης χρησιμοποιείται από τον

εγκέφαλο, χωρίς τη μεσολάβηση της ινσουλίνης.

• Σε παρατεταμένη νηστεία οι νεφροί παράγουν επίσης γλυκόζη,

όπως και το ήπαρ. Ήπαρ και νεφροί είναι υπεύθυνοι για το 98%

περίπου της γλυκονεογένεσης. Το υπόλοιπο 2% προέρχεται

από τους μυς, το έντερο, τους χιτώνες του ματιού κ.λπ.

48

Γλυκονεογένεση

49

Η ΓΛΥΚΟΛΥΣΗ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ «ΑΝΤΙΣΤΡΕΦΕΤΑΙ»: ΓΛΥΚΟΝΕΟΓΕΝΕΣΗ

Ή ΝΕΟΓΛΥΚΟΓΕΝΕΣΗ

50

Η ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΗ

ΤΗΣ ΠΟΡΕΙΑΣ

51

ΟΙ «ΠΗΓΕΣ» ΤΗΣ

ΓΛΥΚΟΝΕΟΓΕΝΕΣΗΣ:

- ΓΑΛΑΚΤΙΚΟ ΟΞΥ

- ΓΛΥΚΕΡΟΛΗ

- ΓΛΥΚΟΓΕΝΕΤΙΚΑ ΑΜΙΝΟΞΕΑ

Π.Χ. ΑΛΑΝΙΝΗ

- ΕΝΔΙΑΜΕΣΑ ΤΟΥ KREBS

- ΟΞΑΛΟΞΙΚΟ ΟΞΥ

- ΠΡΟΠΙΟΝΥΛΟ-CoA

52

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΙΚΟΥ ΣΤΗ ΓΛΥΚΟΝΕΟΓΕΝΕΣΗ

53

ΑΠΟ ΤΑ ΛΙΠΗ, ΜΟΝΟ Η ΓΛΥΚΕΡΟΛΗ ΣΥΜΒΑΛΕΙ ΣΤΗ ΓΛΥΚΟΝΕΟΓΕΝΕΣΗ, ΟΧΙ ΤΑ

ΛΙΠΑΡΑ ΟΞΕΑ

54

ΣΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ

ΤΟΥ ΜΟΝΟΠΑΤΙΟΥ

Ο ΤΕΛΙΚΟΣ ΣΤΟΧΟΣ ΤΗΣ

ΓΛΥΚΟ-ΝΕΟΓΕΝΕΣΗΣ, ΗΠΑΡ+ΝΕΦΡΟΙ

≈ 98%

55

Η γλυκονεογένεση επί ασιτίας