CARBOHYDRATES METABOLISM & DISORDERS Hossein Piri Department of Biochemistry and Genetics, School of Medicine, Qazvin University of Medical Sciences, Qazvin, Iran September 2012

Carbohydrates Metabolism November 22, 2018 Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri انتقال گلوکز از روده 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri گلیکولیز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri گلیکولیز November 22, 2018 Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri گلیکولیز یدواستات NaF November 22, 2018 Carbohydrates Metabolism H.Piri

2,3-Bisphosphoglycerate pathway in erythrocytes 11/22/2018 9:37 AM

Carbohydrates Metabolism H.Piri November 22, 2018 Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri November 22, 2018 Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri تنظیم گلیکولیز November 22, 2018 Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri گلیکولیز هگزوکیناز (Kmپایین- Vm پایین) گلوکوکیناز (Kmبالا- Vm بالا) 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri گلیکولیز مکانیسم مسمومیت با آرسنیک: مکانیسم 1: اتصال به اسید لیپوئیک مکانیسم 2: رقابت با Pi به عنوان سوبسترای گلیسرآلدئید 3-فسفات دهیدروژناز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri سرنوشت پیروات و لاکتات ایجاد لاکتات در: RBC عدسی و قرنیه مدولای کلیه بیضه و لکوسیت ها سرنوشت لاکتات در: عضله اسکلتی کبد عضله قلبی (ورود به TCA) 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

اختلالات آنزیمی گلیکولیز کمبود فسفو فروکتوکیناز (PFK) کمبود تریوز فسفات ایزومراز (TPI) کمبود آلدولاز A کمبود پیروات کیناز November 22, 2018 Carbohydrates Metabolism H.Piri

Tricarboxylic Acid Cycle 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

تنظیم کمپلکس پیروات دهیدروژناز (PDHC) دارای 3 زیر واحد: پیروات دهیدروژناز (E1) دی هیدرولیپوئیل ترانس استیلاز (E2) دی هیدرولیپوئیل دهیدروژناز (E3) E1 تحت کنترل: پروتئین کیناز وابسته به cAMP فسفوپروتئین فسفاتاز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

کمبود پیروات دهیدروژناز اسیدوز لاکتیک مادرزادی عدم وجود درمان اثبات شده رژیم غذایی کتوژنیک (اجسام کتونی) مصرف در مغز عدم مصرف در کبد علل دیگر لاکتیک اسیدوز: MI آمبولیسم ریوی شوک هموراژ کنترل نشده 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri فلورواستات مالونات 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri آرسنیت

مهارکننده های چرخه کربس فلورواستات آرسنیک مالونات 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri تنظیم چرخه کربس (TCA) وابسته به موجودی کوفاکتورهای اکسیده دهیدروژنازها میزان انجام کار در سطح واکنش های غیرتعادلی 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

واسطه های چرخه کربس

Gluconeogenesis and the Maintenance of Blood Glucose Levels 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

The conversion of PEP and glycerol to glucose فروکتوز 1و6-بیس فسفات دی هیدروکسی استون فسفات (DHAP) گلیسرآلدئید 3-فسفات گلیسرآلدئید 3-فسفات دهیدروژناز 1و3-بیس فسفو گلیسرات گلیسرول کیناز فسفوگلیسرات کیناز گلیسرول گلیسرول 3-فسفات 3-فسفو گلیسرات فسفوگلیسرو موتاز 2-فسفو گلیسرات انولاز فسفو انول پیروات (PEP) 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

The conversion of PEP and glycerol to glucose گلوکز گلوکز 6-فسفاتاز گلوکوکیناز گلوکز 6- فسفات فسفوگلوکوایزومراز فروکتوز 6- فسفات فسفو فروکتو کیناز 1 PFK-1 فروکتوز 1و6-بیس فسفاتاز فروکتوز 1و6-بیس فسفات 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

دی هیدروکسی استون فسفات (DHAP) گلوکز گلوکز 6-فسفاتاز گلوکز 6-فسفات فروکتوز 6-فسفات فروکتوز 1و6-بیس فسفاتاز فروکتوز 1و6-بیس فسفات دی هیدروکسی استون فسفات (DHAP) گلیسرآلدئید 3-فسفات گلیسرول گلیسرول 3-فسفات فسفوانول پیروات (PEP) PEPCK آمینو اسیدها اگزالواستات آمینو اسیدها آلانین پیروات 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri لاکتات

Carbohydrates Metabolism H.Piri گلوکز PEP گلوکاگن (از طریق cAMP) PEPCK PK-P غیرفعال پیروات کیناز (PK) آلانین OAA پیروات لاکتات Asp Malate TG پیروات گلوکاگن (از طریق cAMP) پیروات کربوکسیلاز FA PDH Asp OAA FA Malate استیل کو A اجسام کتونی 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

چرخه کوری (لاکتیک اسید) و چرخه گلوکز-آلانین

Deficiency of F-1,6-BPase Commonly presents as: Neonatal hypoglycemia Acidosis Hyper uricemia Moderate hepatomegaly 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Von Gierke disease, type I GSD Deficiency of glucose 6-phosphatase Intracellular accumulation of glucose 6-phosphate Severe hypoglycemia Lactic acidemia Hyper uricemia Hepatomegaly Increased bleeding (platelet dysfunction) Growth retardation Frequent meals and nighttime nasogastric feedings 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri مسمومیت با الکل اثر بر متابولیسم پیروات و چرخه TCA 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri چرخه گلوکز-اسید چرب مصرف ترجیحی اجسام کتونی و FA --> حفظ گلوکز برای اعمال ضروری 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

چرخه گلوکز-اسید چرب اکسیداسیون اجسام کتونی و FA (در قلب و عضلات) مهار PFK-1 افزایش سیترات مهار PDH افزایش استیل کو A و ATP افزایش گلوکز مهار آزادی اسیدهای چرب از بافت چربی 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri Type 1 DM Autoimmune destruction of β cells Hyperglycemia Decreased uptake of glucose Increased output of glucose by the liver due to: Low insulin and high glucagon Dependent on exogenous insulin to survive 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri Type 2 DM Decreased release of insulin from pancreas Decreased sensitivity of tissues to insulin (insulin resistance) Hyperglycemia 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri سولفونیل اوره ها تحریک آزاد سازی انسولین از پیش ساخته شده 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri Thiazolidinediones Rosiglitazone Pioglitazone Induce genes that Increase the cells’ responsiveness to insulin 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

منابع گلوکز در حالت سیری، ناشتایی و گرسنگی

Carbohydrates Metabolism H.Piri Biguanides Metformin Important in the management of type 2 DM Inhibiting hepatic gluconeogenesis An ‘average’ person with T2DM has three times the normal rate of gluconeogenesis 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri Glycogen Metabolism 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri گلیکوژن gr 400 در عضله (2-1 درصد وزن عضله) gr 100 در کبد (10 درصد وزن کبد) 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri گلیکوژنز گلیکوژنین (37 KD) به عنوان پرایمر (سنتز گلیکوژن برروی آن) گلیکوژن سنتاز انتقال گلوکز از UDP-گلوکز به یک انتهای غیر احیاکننده در گلیکوژن آمیلو(1-4) به (1-6) ترانس گلیکوزیلاز یا (گلیکوزیل (4-6) ترانسفراز) ایجاد پیوندهای آلفا 1 به 6 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri گلیکوژنز گلوکز گلوکز 6-فسفات فسفوگلوکوموتاز UDP-پیرو فسفریلاز گلوکز 1-فسفات UDP-گلوکز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

4:6 ترانسفراز (آنزیم شاخه ساز) گلیکوژنز UDP-گلوکز گلیکوژن سنتاز 6× UDP-گلوکز گلیکوژن سنتاز 4:6 ترانسفراز (آنزیم شاخه ساز) UDP-گلوکز گلیکوژن سنتاز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri گلیکوژنولیز گلیکوژن فسفریلاز 8×گلوکز 1-فسفات 4:4 ترانسفراز α-1و6-گلوکوزیداز 1×گلوکز گلیکوژن فسفریلاز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri گلیکوژنولیز در گلیکوژنولیز: تبدیل گلیکوژن به گلوکز 1-فسفات تبدیل گلوکز 1-فسفات به گلوکز 6-فسفات انتقال به درون ER تبدیل گلوکز6-فسفات به گلوکز در درون ER انتقال گلوکز به درون سیتوزول توسط GLUT-7 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

4:6 ترانسفراز (آنزیم شاخه ساز) UDP-گلوکز گلیکوژن سنتاز گلیکوژن فسفریلاز 8×گلوکز 1-فسفات 4:4 ترانسفراز 6× UDP-گلوکز گلیکوژن سنتاز α-1و6-گلوکوزیداز 1×گلوکز 4:6 ترانسفراز (آنزیم شاخه ساز) گلیکوژن فسفریلاز UDP-گلوکز گلیکوژن سنتاز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

REGULATION OF GLYCOGEN DEGRADATION 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

پروتئین کیناز A (غیر فعال) گلیکوژن سنتاز b (غیر فعال) فسفریلازکیناز (غیر فعال) پروتئین کیناز A (فعال) پروتئین فسفاتاز فسفریلازکیناز (فعال) گلیکوژن سنتاز b (فعال) گلیکوژن فسفریلاز b (غیر فعال) گلیکوژن فسفریلاز a (فعال) پروتئین فسفاتاز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri اپی نفرین ایمپالس عصبی شبکه سارکوپلاسمی پروتئین کیناز A میوزین ATPase فسفریلازکیناز انقباض عضلانی آدنیلات کیناز گلیکوژن فسفریلاز b گلیکوژن فسفریلاز a 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri Type 0 GSD Glycogen synthase Fasting hypoglycemia Occasional muscle cramping 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Pompe disease, type II GSD Lysosomal storage disease Accumulation of glycogen within the lysosome Heart muscle dysfunction delayed and progressive onset skeletal muscle weakness 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Cori disease, type III GSD Deficiency of debranching enzyme Type IIIa (liver & muscle) Hepatomegaly Myopathy Type IIIb (liver) Rarer 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Andersen disease, type IV GSD Deficiency of branching enzyme Children fail to thrive Glycogen has very long outer branches Reduced solubility of the glycogen Causing cirrhosis Death at about 5 years of age 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

McArdle disease, type V GSD Muscle phosphorylase deficiency Exercise-induced cramps Pain secondary to rhabdomyolysis Myoglobinuria lead to: renal failure 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Hers disease, type VI GSD Liver phosphorylase Complete deficiency would be fatal Partial deficiency Glycogen accumulation Enlargement of liver 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri Type IX GSD Deficiency of phosphorylase kinase (complex enzyme) Hepatomegaly Growth retardation Delayed motor development Increased blood lipids 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Miscellaneous Carbohydrate Metabolism 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

FRUCTOSE AND GALACTOSE METABOLISM 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

تبدیل فروکتوز به واسطه های گلیکولیز گلوکز گلیکوژن فروکتوزوری اصلی فروکتو کیناز هگزوکیناز فروکتوز 1-فسفات گلوکز 6-فسفات گلوکز 1-فسفات عدم تحمل ارثی فروکتوز آلدولاز B فروکتوز 6-فسفات دی هیدروکسی استون فسفات گلیسرآلدئید فروکتوز 1و6-بیس فسفات آلدولاز B آلدولاز A تریوز کیناز گلیسرآلدئید 3-فسفات دی هیدروکسی استون فسفات گلیسرآلدئید 3-فسفات لاکتات پیروات اسید چرب چرخه TCA 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri اشکال احیا شده قندها آلدوز ردوکتاز سوربیتول دهیدروژناز D-گلوکز سوربیتول (پلی ال) D-فروکتوز در: کبد، تخمدان، اسپرم، وزیکول سمینال، عدسی چشم شبکیه، اعصاب محیطی، کلیه آلدوز ردوکتاز سوربیتول دهیدروژناز در: کبد، تخمدان، اسپرم، وزیکول سمینال سوربیتول (پلی ال) D-گلوکز D-فروکتوز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

تبدیل گالاکتوز به واسطه های متابولیسم گلوکز گالاکتوکیناز گالاکتوز 1-فسفات گالاکتوز 1-فسفات یوریدیل ترانسفراز UDP-گلوکز گلوکز 1-فسفات UDP-گلوکز اپیمراز UDP-گالاکتوز گلوکز 6-فسفات گلیکولیز (در بافتهای دیگر) گلوکز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

متابولیسم UDP-گالاکتوز گالاکتوزیل ترانسفراز + گلوکز گلوکز 6-فسفات گلوکز 1-فسفات اپیمراز گلیکوژن UDP-گلوکز گلیکوپروتئین UDP-گالاکتوز گلیکولیپید Many cells یوریدیل ترانسفراز پروتئوگلیکان گالاکتوزیل ترانسفراز + α-لاکتالبومین گالاکتوز گالاکتوز 1-فسفات گلوکز 1-فسفات گلوکز Mamary gland لاکتوز سنتاز لاکتوز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri Classic galactosemia Deficiency of Gal 1-P uridylyltransferase Jaundice Hypoglycemia 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

PENTOSE PHOSPHATE PATHWAY 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

واکنش های مسیر پنتوز فسفات 3× گلوکز 6-فسفات 3× ریبولوز 5-فسفات اپیمراز اپیمراز ایزومراز گزیلولوز 5-فسفات ریبوز 5-فسفات گزیلولوز 5-فسفات ترانس کتولاز بیوسنتز نوکلئوتیدها گلیسرآلدئید 3-فسفات سدو هپتولوز 7-فسفات ترانس آلدولاز اریتروز 4-فسفات ترانس کتولاز فروکتوز 6-فسفات فروکتوز 6-فسفات گلیسرآلدئید 3-فسفات گلیکولیز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

خلاصه واکنش های مسیر پنتوز فسفات 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

واکنش های اکسیداتیو مسیر پنتوز فسفات گلوکونولاکتوناز گلوکز 6-فسفات گلوکز 6-فسفات دهیدروژناز (G6PD) 6-فسفوگلوکونات 6-فسفوگلوکونات دهیدروژناز 6-فسفوگلوکونو δ-لاکتون 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri ریبولوز 5-فسفات

انتقال واحدهای 2 کربنه توسط ترانس کتولاز 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri

Carbohydrates Metabolism H.Piri Deficiency of G6PD 11/22/2018 9:37 AM Carbohydrates Metabolism H.Piri