Kolhydrater

Question 1

Vilken är kolhydratmetabolismens huvudsakliga syfte?

Answer 1

Att reglera blodsockret så att glukos finns tillgängligt för celler att använda för energi.

Question 2

Vad ska glukoskoncentrationen ungefär ligga på i blodet?

Answer 2

Kroppen försöker hålla en glukoskoncentration på 3,5-5,6 mmol/liter.

Question 3

Vad händer i hepatocyterna om blodsockret minskar?

Answer 3

Hepatocyterna kommer då att bryta ned sina glykogenlager via glykogenolys och frisätta glukos till blodet. Glukoneogenes kan ske när glykogenlagrena börjar ta slut.

Question 4

Vad kan glukoneogenesen använda för substrat för att skapa glukos?

Answer 4

Laktat, glycerol (från mobiliserat fett till hepatocyterna), aminosyror, galaktos och fruktos.

Question 5

Vad händer i stort om blodsockernivåerna är högre än vad som behövs för att ge kroppen energi?

Answer 5

Hepatocyter och skelettmuskelceller kommer att lagra glukos som glykogen via glykogenes. Glukos kan också göras om till TAG för lagring. Detta sker genom att acetyl CoA bildas för att skapa fettsyror och sedan sker TAG-syntes.

Question 6

Vad skiljer stärkelse, glykogen och cellulosa från varandra?

Answer 6

Stärkelse och glykogen består av endast glukos och har alfa(1–>4)glykosidbindningar och alfa(1–>6)glykosidbindningar vilket gör att de är förgrenade molekyler. Glykogen är mer förgrenat än stärkelse. Cellulosa består av glukos som bildar beta(1–>4)bindningar som gör att varannan glukosmolekyl är uppochned. Denna struktur gör att kedjor lägger sig under varandra och på så sätt bildas en rak matta där vätebindningar fås mellan glukosmolekylerna.

Question 7

Vilka socker består vår kost av i stort?

Answer 7

Sackaros från strösocker, stärkelse från potatis eller havre och laktos från mjölkprodukter.

Question 8

Vilken funktion har cellulosa i kroppen då vi har svårt att bryta ned den helt?

Answer 8

Cellulosa blir till fibrer som är viktiga för att få kompakt avföring.

Question 9

Vilka är de tre monosackarider som kan tas upp i enterocyterna?

Answer 9

Galaktos, fruktos och glukos.

Question 10

Hur sker digestionen av stärkelse?

Answer 10

Stärkelse från havregrynsgröten kommer i munnen att stöta på ett amylas från parotiskörteln. Amylaset hydrolyserar glukosmolekyler i en kedja, varför det bildas tri-, di- och monosackarider. I ventrikeln iochmed det sura pH 2 kommer amylaset att sluta verka. Väl i duodenum då sekretin har stimulerat basisk sekretion kommer ett pankreatiskt amylas som fortsätter att hydrolysera kedjor. Amylas kan inte bryta förgreningsglukos varför dessa bryts mha maltas på enterocyternas brush border.

Question 11

Vad består laktos, sackaros och maltos av?

Answer 11

Laktos: galaktos och glukos
Sackaros: fruktos och glukos
Maltos: två glukos

Question 12

Vad heter enzymerna som bryter ned laktos och sackaros på enterocyterna?

Answer 12

Laktas och sackaras.

Question 13

Var absorberas glukos, fruktos och galaktos i tunntarmen?

Answer 13

I jejunum och ileum.

Question 14

Vad heter enzymet som kan defosforylera glukos-6-fosfat till glukos i hepatocyterna?

Answer 14

Glukosfosfatas.

Question 15

Hur tar sig glukos, fruktos och galaktos till hepatocyterna via venerna?

Answer 15

Vena ileocolica till vena mesenterica superior och sedan till vena portae.

Question 16

I hepatocyterna: hur kan galaktos bilda glykogen eller glukos? Hur bildar fruktos glukos?

Answer 16

Galaktos bildar galaktos-1-fosfat som mha UTP bildar UDP-galaktos. UDP-galaktos görs om till UDP-glukos och kan sedan bilda glykogen eller genom glykogenolys brytas ned till glukos.
Fruktos bildar fruktos-6-fosfat som kan gå in i glykolysen eller bilda glukos genom att gå in i glukoneogenesen.

Question 17

Genom vilka två sätt kan glukos absorberas i celler? Hur sker detta i enterocyten?

Answer 17

Genom cotransport med Na+ eller genom fasciliterad diffusion genom GLUT (glucosetransport). Enterocyten använder sig av cotransport med Na+. Detta sker genom att en aktiv Na+K+-pump har skapat en koncentrationsgradient av Na+ där det är mer Na+ under cellen än i cellen. På så sätt kan SGLT (sodium-dependent-glucose transporter) få in glukos tillsammans med Na+ i cellen.

Question 18

Hur sker fasciliterad diffusion med GLUT?

Answer 18

När glukos binder till GLUT ändras dess form och vänder sig intracellulärt vilket gör att glukosen nu hamnar på insidan av cellen.

Question 19

Var finns de GLUT-2 och GLUT-4? Vad är speciellt med GLUT-2?

Answer 19

GLUT-4 finns på adipocyter och skelettmuskelceller. GLUT-4 är insulinberoende för att vara aktiva. GLUT-2 finns på hepatocyter och kan ta emot glukos från en högre koncentration, ex. från blodet, men den kan också utsöndra glukos till en lägre koncentration, ex. till blodet från hepatocyten.

Question 20

Är glykolysen beroende av syre?

Answer 20

Nej.

Question 21

Vilka är produkterna av glykolysen av en glukosmolekyl och var sker glykolysen?

Answer 21

Två ATP, två NADH och två pyruvat. I cytosolen.

Question 22

Vad händer när glukosen inför glykolys fosforyleras i det första reglerande steget i glykolysen? Vilket enzym gör detta?

Answer 22

Glukosen fängslas då in i cellen då det inte finns något transportörprotein som kan få ut glukos-6-fosfat och fosfaten gör att glukosen blir för polär för att kunna diffundera över det hydrofoba cellmembranet. Enzymen som kan fosforylera glukos heter hexokinas eller isomeren glukokinas.

Question 23

Hur är kinetiken för hexokinas och vad innebär detta för enzymet och kroppen? Hur regleras enzymet?

Answer 23

Hexokinas har ett lågt Vmax och lågt Km-värde för glukos. Enzymet kan även binda till andra hexoser. Detta innebär att enzymet kan katalysera reaktionen som fångar glukosen i cellen även om det inte finns många substrat i cellen. Enzymet är alltså dedicated att ge energi till cellen via glykolysen. Det låga Vmax gör att cellen inte hinner fånga in mer glukos än vad den behöver energi från. Hexokinas hämmas av sin produkt glukos-6-fosfat.

Question 24

Hur är kinetiken för glukokinas och vad innebär detta för enzymet och för kroppen?

Answer 24

Glukokinas har ett högt Km och ett högt Vmax. Detta gör att det krävs mycket glukos för att hepatocyterna ska bryta ned glukos och skapa annat av den. I och med GLUT-2 och glukokinasen kan hepatocyterna snabbt minska blodsockret igen efter en kolhydratrik måltid. Samtidigt innebär detta att hepatocyterna inte fångar in glukos för glykolys när det finns få substrat för glukokinas då det har ett högt Kmvärde.

Question 25

Hur regleras glukokinas?

Answer 25

Glukokinas regleras av substratet glukos och ett protein som heter GKRP (glukokinas regulatoriskt protein) som vid höga nivåer av fruktos-6-fosfat binder till enzymet. Om denna molekyl finns kommer GKRP, som sitter på cellkärnan, att binda till och inaktivera glukokinas. Om det finns glukos i cellen släpper GKRP glukokinaset och det blir aktiverat. Fruktos-1-fosfat hämmar bindningen mellan enzymet och GKRP.

Question 26

Gå igenom glykolysens reaktioner, produkter och enzymer!

Answer 26

Glukos fosforyleras mha glukokinas/hexokinas till glukos-6-fosfat.
Glukos-6-fosfat isomeras mha fosfoglukosisomeras till fruktos-6-fosfat.
Fruktos-6-fosfat fosforyleras mha PFK-1 till fruktos-1,6-difosfat.
Fruktos-1,6-difosfat klyvs mha aldolas till dihydroxyaceton fosfat och glyceraldehyd-3-fosfat.
DHAP isomeras mha triosfosfatisomeras till glyceraldehyd-3-fosfat.
Glyceraldehyd-3-fosfat oxideras mha glyceraldehyd-3-fosfatdehydrogenas till 1,3-difosfoglycerat.
1,3-difosfoglycerat defosforyleras mha fosfoglyceratkinas till 3-fosfoglycerat.
3-fosfoglycerat modifieras mha fosfoglyceratmutas till 2-fosfoglycerat.
2-fosfoglycerat dehydrateras mha enolas och bildar PEP.
PEP defosforyleras mha pyruvatkinas och bildar pyruvat.

Question 27

Vilka är de reglerande stegen i glykolysen?

Answer 27

Steget från glukos till glukos-6-fosfat mha glukokinas eller hexokinas. Steget från fruktos-6-fosfat till fruktos-1,6-difosfat mha PFK-1. Steget från PEP till pyruvat mha pyruvatkinas.

Question 28

Hur regleras PFK-1? Vilken funktion har fruktos-2,6-difosfat i regleringen av PFK-1?

Answer 28

PFK-1 stimuleras av substratens koncentration (ATP och fruktos-6-fosfat) men inhiberas av hög koncentration tillsammans med citrat, vilket tyder på att energin tillhandahåller sig tillräcklig energi. För att ytterligare precisera ATPs reglering av PFK-1 kommer hepatocyterna att, vid insulinpåverkan, bilda fruktos-2,6-difosfat av fruktos-6-fosfat mha PFK-2. Fruktos-2,6-difosfat stimulerar alltså PFK-1 även vid höga koncentrationer av ATP samtidigt som den hämmar fruktos-1,6-difosfatas i glukoneogenesen.

Question 29

Hur regleras pyruvatkinas?

Answer 29

I hepatocyterna stimulerar pyruvatkinas av PFK-1s produkt fruktos-1,6-difosfat. Om glukagon binder till en G-proteinkopplad receptor på hepatocyten kommer en cAMP-kaskad att fosforylera pyruvatkinas och därmed inaktivera enzymet. När detta sker kan PEP genomgå glukoneogenes istället.

Question 30

Hur mycket energi kan vi få ut av glykolysens produkter? Varför vill vi återbilda NADH relativt snabbt?

Answer 30

Från en glukosmolekyls väg genom glykolysen får vi två ATP direkt. Vi får också två NADH som går till elektrontransportkedjan och genererar tre ATP var. På så sätt kan vi få ut totalt 8 ATP från glykolysen. Vi vill få tillbaka NAD+ då koncentrationen av NAD+ i en cell inte brukar vara så hög.

Question 31

Vad händer med glykolysen under anaeroba förhållanden i cellen?

Answer 31

Elektrontransportkedjan är beroende av syre för att göra endogent vatten av syre, elektroner och väten. När detta inte kan ske kommer oxidationen av NADH att avstanna varför vi får väldigt låga mängder NAD+ i cellen. När detta sker kommer pyruvat stimuleras att bilda laktat då laktatbildning innebär att pyruvaten reduceras med NADH och kan ge en del NAD+.

Question 32

Vilka tre molekyler kan pyruvaten bilda förutom laktat? Hur bildas dessa molekyler från pyruvat?

Answer 32

Oxaloacetat, acetyl CoA och etanol. Om pyruvaten karboxyleras med CO2 mha pyruvatkarboxylas och koenzymet biotin bildas oxaloacetat som kan gå in i glukoneogenesen eller som intermediär i citronsyracykeln.
Om pyruvaten oxideras och dekarboxyleras mha pyruvatdehydrogenas och NAD+ vid avgivande av CO2 bildas acetyl CoA. Detta sker då när NADH/NAD+ förhållandet är lågt.
Etanol kan bildas genom att pyruvat dekarboxyleras och en acetaldehyd reduceras. Om dessa två binder till varandra bildas etanol. Detta kan inte ske i människan, dock i potatis och frukt!

Question 33

Vad kan glykogen kataboleras för?

Answer 33

I hepatocyter: skapa glukos för att höja blodsockret, skapa glukos som via pentosfosfatvägen kan ge ribos-5-fosfat eller NADPH.
I skelettmuskelceller: främst för att generera energi för kontraktion.

Question 34

Förklara hur glykogenolysen sker! Vilka reaktioner, vilka enzym och hur går det till när det närmar sig en av glykogenmolekylens alla förgreningar?

Answer 34

Glykogenändarna klyvs mha glykogenfosforylas och fosfat vid alfa(1–>4)glykosidbindningar. På så sätt klyvs glukos bort och bildar glukos-1-fosfat. När det är fyra glukosmolekyler kvar tills en alfa(1–>6)glykosidbindning kommer transferas och flyttar tre glukos till en rak arms ände. alfa-1,6-glukosidas kommer sedan att bryta förgreningen och släppa lös en fri glukos. Därefter kan glykogenfosforylas fortsätta att klyva bort glukos-1-fosfat tills nästa förgrening kommer.

Question 35

Vad kan hända med glukos-1-fosfat som fås från glykogenolys? Vad sker mest troligast i hepatocyten respektive skelettmuskelceller med glukos-1-fosfat?

Answer 35

Glukos-1-fosfat kan bilda glukos-6-fosfat genom fosfoglukomutas (intermediär glukos-1,6-difosfat). I hepatocyterna kommer glukos-6-fosfat att bilda fritt glukos som kan öka blodsockret mha glukos-6-fosfatas (samma som i glukoneogenesens sista steg, finns i ER) och i skelettmuskelceller kommer glukos-6-fosfat troligast användas i glykolysen för att ge energi.

Question 36

Vilka tre reaktioner i glykolysen är inte reversibla och hur löser glukoneogenesen detta? Hur fås oxaloacetat ut från mitokondrien?

Answer 36

De tre skiljande reaktionerna är reaktionen från pyruvat till PEP, fruktos-1,6-difosfat till fruktos-6-fosfat och glukos-6-fosfat till glukos.
Pyruvat till PEP löses genom två reaktioner där den första karboxylerar pyruvat mha pyruvatkarboxylas och koenzymet biotin som ger oxaloacetat. Pyruvatkarboxylas finns i mitokondrien och reaktionen sker alltså där. För att transportera ut oxaloacetaten reduceras den till malat mha malatdehydrogenas. Väl ute i cytosolen oxideras malat till oxaloacetat mha malatdehydrogenas och NAD+. Cytosoliskt oxaloacetat dekarboxyleras och fosforyleras av PEP-karboxykinas och GTP. PEP har bildats.
Fruktos-1,6-difosfat hydrolyseras av fruktos-1,6-difosfatas och bildar fruktos-6-fosfat.
Glukos-6-fosfat hydrolyseras mha glukos-6-fosfatas och bildar glukos i hepatocyten.

Question 37

Hur regleras pyruvatkarboxylas allosteriskt?

Answer 37

Pyruvatkarboxylas stimuleras av höga koncentrationer acetyl CoA i mitokondrien då det innebär att många acetyl CoA antagligen gå in i citronsyracykeln, vilket bara kan ske om det finns oxaloacetat för acetyl CoA att binda till. Därför stimuleras pyruvatkarboxylas att producera oxaloacetat av pyruvaten. Om det istället finns lite acetyl CoA kan pyruvatkarboxylas hämmas då pyruvat bildar acetyl CoA mha pyruvatdehydrogenaskomplexet som kan gå in i citronsyracykeln.

Question 38

Hur bildas UDP-glukos av glukos gör glykogenesen? Vilka enzym är inblandade?

Answer 38

Glukos fosforyleras av hexokinas eller glukokinas till glukos-6-fosfat. Glukos-6-fosfat bildar glukos-1-fosfat mha fosfoglukosmutas. Glukos-1-fosfat binder till en UTP och bildar UDP-glukos mha UDP-glukospyrofosforylas. UTPs pyrofosfat kommer att hydrolyseras och det är detta som driver reaktionen.

Question 39

Hur fäster UDP-glukos till en glykogenände?

Answer 39

UDP-glukos fäster till änden med en alfa (1–>4)glykosidbindning mha glykogensyntas och avgivande av UDP.

Question 40

Hur bildas förgreningar på glykogenmolekylen?

Answer 40

För att öka åtkomligheten till glykogen skapas förgreningar av alfa(1–>6)glykosidbindningar. Detta sker genom att 6-7 glukosmolekyler tas bort från en glykogenarm och sätts sedan dit med en alfa(1–>6)bindning mha glykosyl(4–>6) transferas. På förgreningsmolekylen kan en alfa(1–>4)bindning bildas mha glykogensyntas och på så sätt bildas förgreningen.

Question 41

Hur regleras glykogenolys och glykogenes allosteriskt?

Answer 41

Vid höga koncentrationer av glukos-6-fosfat, som efter en kolhydratrik måltid, kommer glykogensyntas att stimuleras. Glukos-6-fosfat inhiberar tillsammans med ATP glykogenfosforylas vilket ger en effekt av glykogenuppbyggande.

Question 42

Vilka är de tre ketonkropparna och vilka kan agera energibränsle till celler?

Answer 42

3-hydrobybutyrat, acetoacetat och aceton. 3-hydroxybutyrat och acetoacetat är de som används för att generera energi.

Question 43

När och var sker ketogenes?

Answer 43

Ketogenes sker hela tiden i hepatocyternas mitokondrier i små mängder och under fasta kommer ketogenesen att öka för att kunna ge hydrofila energiderivat till t.ex. hjärnan och testiklarna som annars förlitar sig på glukos. Vissa delar av hjärnan kan bara använda glukos varför också glukoneogenes sker under fasta av andra derivat.

Question 44

Vilka är de tre första stegen i ketogenesen? Vilka enzym är inblandade?

Answer 44

• Det första steget är då två acetyl CoA går ihop och bildar acetoacetyl-CoA mha tiolas vid avgivande av en koenzym A (reversibel reaktion sista i B-ox).
• Acetoacetyl-CoA hydrateras och binder en acetyl CoA mha HMG-CoA syntas. Vid bildande av HMG-CoA avges ytterligare en koenzym A.
• HMG-CoA klyvs mha HMG-CoA lyas till acetyl CoA och acetoacetat.

Question 45

Vad avgör om det blir acetoacetat eller 3-hydroxybutyrat som utsöndras till blodet? Hur görs 3-hydroxybutyrat? Vad kan hända med acetoacetat i blodet?

Answer 45

Hepatocytens förhållande mellan NADH/NAD+ avgör om det ska bildas mer 3-hydroxybutyrat. Om förhållandet är stort finns det mycket NADH som kan reducera acetoacetat mha 3-hydroxybutyrat dehydrogenas och bilda 3-hydroxybutyrat. I hepatocyterna under fasta då de använder fettsyror som energibränsle kommer mycket NADH finnas pga B-ox, varför bildandet av 3-hydroxybutyrat favoriseras. Acetoacetat kan bilda aceton och koldioxid i blodet mha acetoacetatdekarboxylas. Aceton och koldioxiden andas då ut.

Question 46

Hur kopplas en fortsatt B-oxidation till ketogenesen i hepatocyten?

Answer 46

Då två koenzym A fås från ketogenesen kan dessa användas för att klyva acetoacetyl-CoA till två acetyl CoA i sista steget i B-oxidationen mha tiolas.

Question 47

Ketolys sker i de celler som använder ketonkroppar som energibränsle. Hur sker metabolismen av ketonkropparna till acetyl CoA och NADH i dessa celler? Var går den potentiella energin från ketolysen i dessa celler?

Answer 47

• 3-hydroxybutyrat oxideras mha NAD+ och 3-hydroxybutyratdehydrogenas. Bildar acetoacetat och NADH (ETC)
• Acetoacetat tar en koenzym A från succinyl CoA och bildar acetoacetyl-CoA och succinat mha 3-ketoacyl-CoA transferas.
• Acetoacetyl-CoA klyvs mha en koenzym A och tiolas till två acetyl CoA (citronsyracykeln).

Question 48

Varför kan inte hepatocyter använda sig av ketonkroppar för energi?

Answer 48

Hepatocyter har inte enzymet 3-ketoacyl-CoA transferas och kan därför inte bryta ned acetoacetat till acetyl CoA och NADH..