background image

Lecture 7 by Prof.Dr.Munaf S. Daoud

Galactose , Lactose & Fructose 

Metabolism 

Objectives:

● Describe the metabolism of Gal,Frc and 

synthesis of Lac

● Determine the deleterious effect of 

excess Glc, Frc & Lac ingestion in some 
conditions

● List some Inborn Errors of Gal,Frc & Lac

metabolism


background image

Galactose ( Gal)

● It is important in cerebrocytes , brain &

cartilage and also + Glc forms the disaccharide 
lactose in mammary glands.

● Reactions:

▪ Gal + ATP by 

galactokinase

→ Gal1-P

▪ Gal1-P + UDP-Glc by 

Gal1-P 

Uridyltransferase

Gal1PUT

) →

Glc1-P + UDP-Gal

▪ UDP-Gal  by 

4-Epimerase

↔ UDP-Glc

☻Genetic defect; Deficiency of :

galactokinase

– Galactosemia & Galactosuria

Gal1PUT 

– Classical  Galactosemia

4- epimerase

- Galactosemia


background image

Galactosemia – an Inborn error of CHO ( Gal)

↑ Gal(blood) → ↑ Gal diffusion into Eye lens

& by H

2

Reductase

→ Galacitol

(impermeable) &

accumulate in  lens → ↑ 

osmotic pressure & H

2

O retention 

(

swelling) → Myopia ( damage of lens 

tissues → Cataracts.
Case: a male infant exhibits difficulty to feed,

diarrhea , vomiting & failure to thrive 

( grow). At 5 days of age, exhibits  
mild jaundice & enlarged liver
(Hepatomegaly).


background image

●Gal is necessary for Lac formation in Mammary 
gland.

UDP-Gal + Glc by 

Lac Synthetase

Gal

transferase

(Protein A ) + Cofactor 

α-Lactalbumin

(Protein B)] → Lactose.

Protein B ( 

α- Lactalbumin

) occurs in the last 3 

months of pregnancy (Trimester 7,8,9 months) 
and after birth when progesterone level is 
decreased . Prior to & during pregnancy 
( absence of protein B) the mammary gland 
synthesize:
UDP-Gal + 

N-AcetylGlcN(Acetylglucosamine

)→

N-Acetyllactosamine


background image

Progesterone inhibits the synthesis of Protein B 

and after birth Prog. Levels ↓ significantly 

leading to ↑ synthesis of Prolactin leading to

↑ α- Lactalbumin .

● UDP-Gal is also used in synthesis of 
Glycolipids,Glycoprotein & 
Glycosaminoglycans(GAGs).

☺How can Glc synthesize Lactose?

Glc→ Glc6-P → Glc1-P → UDP-Glc→ 
UDP-

Gal + Glc → Lactose


background image

Lactose (Gal + Glc)

source: milk ( synthesized in mammary gland)

● Lactase ( B-galactosidase ) found in 

intestine hydrolyse it into Gal+Glc to be 
transported by portal circulation to liver.

☻Genetic defect: Deficiency of Lactase 

called Alactasia

→ 

Lactose Intolerance

.

Abnormally lactose move to Large Intestine
to be broken down by Bacteria into H

2

, 3-C 

& 2-C metabolites and CO

2

causing Bloating 

( flatulance),Diarrhea & Dehydration. H

2

can 

be measured in the breath .


background image

This case occurs in Infants, milk which is their 

primary food is not tolerable & lactose-free formula is 
used instead ( soya milk ).

In adults , the condition is less serious & is treated 

by avoiding milk & its products.

Fructose ( Frc ) metabolism

source: sucrose,fruits,honey

● Reactions:

▪ Frc.+ATP 

by fructokinase

→Frc1-P+ADP

▪Frc1-P 

by Aldolase B

→DHAP+Glyceraldehyde

▪ DHAP 

by isomerase

→ Glycerald.3-P ( link  

with Glycolysis)


background image

Glyceraldehyde 

activated  by kinase 

→ 

Glyceraldehyde 3-P 
or 

reduced to glycerol 

( link with glycolysis & 

gluconeogenesis )
or 

oxidized to glycerate

( in serine synthesis )

Fructokinase

( liver,kidney,intestine) ,

specific for Frc. , not affected by feeding-
fasting cycles nor by insulin levels ( which 
may explain why it is cleared from blood of 
Diabetic patients at a normal rate ).

Aldolase B

( cleavage enzyme) found 

predominantly in liver.


background image

☻ Genetic defect; Deficiency of 

Fructokinase

→ 

Essential  Fructosuria

Aldolase B  

→  

HereditaryFrc.Intolerance(HFI)

▪ In Essential Fructosuria

, Frc. is accumulated & 

in 

HFI 

, Frc1P is accumulated.

● Diets high in Sucrose or High-Frc Syrup 

( HFS) used in manufactured foods & beverages

→    ↑ Frc & Glc entering the liver.

Frc undergoes more rapid glycolysis
( fructolysis) in the liver than Glc , because it 
bypass the regulatory step catalyzed by PFK-1
allowing Frc to flood the pathways & lead to 
enhanced fatty acid synthesis, ↑ esterification of


background image

fatty acids  & ↑ VLDL secretion → ↑ Triglyceride ( 

i.e.TAG) &

then ↑ LDL-cholesterol.

This is not happening in other tissues

( Muscles & Adipose) because  Glc inhibits 

phosphorylation of Frc .

HFI

occurs in Infants after ablactation breast 

feeding stop ) & food ( sucrose ) intake associated 
with Deficiency of the enzyme 

fructose 

1,6bisPhosphatase (Frc1,6bisPase)

lead to Frc1P & Frc1,6bisP accumulation in liver. 
Glycolysis is normal.These two compounds will 
allosterically inhibit liver Glycogen phosphorylase,


background image

despite the presence of high Glycogen reserves.

This inhibition causes 

Frc-induced Hypoglycemia

& liver enlargement ( Hepatomegaly).

● Frc also causes 

Sequestration of phosphate 

(Pi) 

.

↑ Frc ingestion → ↑ ATP utilization for 

phosphorylation  → ↓ [ ATP] and ↓[ Pi] available 
to participate in other essential metabolic 
reactions & 

↑ [ ADP ]. The depletion of ATP & 

repletion of ADP cause ;
↑ levels of  Purine nitrogenous base (Adenine) 
and → ↑ Uric acid formation causing 

Hyperuricemia & Gout

.


background image

● In case of 

hyperglycemia

(e.g. 

Uncontrolled DM)

large amounts of Glc enter different tissue cells .
Glc is utilized for  E production by Glycolysis ; But 
when Glc is in excess, utilization differs according 
to the tissue:
1- Liver, Seminal  vesicles, Ovaries & Sperm cells

Excess Glc + NADPH 

by Aldose Reductase 

Sorbitol  +  NADP

Sorbitol + NAD 

by   Sorbitol  Dehydrogenase

→  Frc + NADH 

This pathway of Glc conversion to Frc by way of 
Sorbitol   is called Polyol pathway .


background image

2- Kidney , Nerve ,Eye ( Lens & Retina) cells

Sorbitol is trapped inside the cells because 

its Dehydrogenase 

is low or absent . It 

accumulates causing strong Osmotic effects 
(H

2

O move into the cells causing H

2

O retention)

resulting in Swelling. Some pathologic alterations 
associated with 

Diabetes mellitus 

can 

be attributed to this phenomenon i.e. 

Nephropathy , Neuropathy & Retinopathy 

.




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 143 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل