МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ

Расщепление углеводов

Суточная норма углеводов в пище составляет 400-500 г. Основными углеводами пищи являются:

1) крахмал - разветвленный гомополисахарид из глюкозы -  -1,4-гликозидные связи, в местах разветвления  -1,6 связи.

2) дисахариды - сахароза (глк-(  -1,2)-фру), лактоза (гал-(  -1,4)-глк), мальтоза (глк-(  -1,4)-глк).

Амилаза слюны - частично  -1,4-гликоз. связи. панкреатическая амилаза  -1,4-гликозидные связи. Гидролиз дисахаридов на поверхности клеток кишечника сахаразой, лактазой, мальтазой и изомальтазой.

Всасывание моносахаридов из кишечника в кровь осуществляется путем облегченной диффузии.

Метаболизм глюкозы

• катаболизм глюкозы – гликолиз;

• синтез глюкозы – глюконеогенез;

• депонирование и распад гликогена;

• синтез пентоз - пентозофосфатные пути.

Транспорт глюкозы в клетки

С кровью воротной вены большая часть глюкозы (около половины) из кишечника поступает в печень, остальная глюкоза через общий кровоток транспортируется в другие ткани. Концентрация глюкозы в крови в норме поддерживается на постоянном уровне и составляет 3,33-5,55 мкмоль/л, что соответствует 80-100 мг в 100 мл крови.

Скорость поступления глюкозы в мозг и печень не зависит от инсулина и определяется только концентрацией ее в крови. Эти ткани называются инсулинонезависимыми.

Катаболизм глюкозы

Гликолиз - глюкоза  2 молекулы пирувата (аэробный гликолиз) или 2 молекулы лактата (анаэробный гликолиз). Все реакции в цитозоле и характерны для всех органов и тканей. Аэробный распад глюкозы = аэробный гликолиз и окисление пирувата - это предельное окисление до СО₂ и Н₂О, а анаэробный гликолиз - это специфический путь катаболизма, то есть часть аэробного распада глюкозы.

Характеристика гликолиза:

• Реакции обратимы, за искл. реакций 1, 3, 10;

• все метаболиты находятся в фосфорилированной форме;

• источником фосфатной группы в реакциях фосфорилирования являются АТР (реакции 1, 3) или неорганический фосфат (6);

• регенерация NAD⁺, являющаяся необходимым условием протекания гликолиза, происходит при аэробном гликолизе посредством дыхательной цепи. При анаэробном гликолизе осуществляется независимо от дыхательной цепи.

• образование АТР 2 путями: субстратным фосфорилированием (используется энергия макроэргической связи субстрата (реакции 7, 9) окислительным фосфорилированием ADP, сопряженного с дыхательной цепью (реакция 6).

Аэробный гликолиз 10 АТР на 1 глюкозу. Суммарный эффект аэробного гликолиза составляет 8 АТР.

Суммарный эффект аэробного распада до конечных продуктов составляет 38 АТР.

Значение анаэробного гликолиза

Образование двух моль лактата из глюкозы сопровождается синтезом всего двух моль АТР , потому что NADH не используется дыхательной цепью, а акцептируется пируватом.

Анаэробный гликолиз является основным источником энергии для скелетных мышц в начальном периоде интенсивной работы, когда снабжение кислородом ограничено. Кроме того, зрелые эритроциты извлекают энергию за счет анаэробного окисления глюкозы, потому что не имеют митохондрий.

Гликоген синтезируется в период пищеварения (в течение 1-2 часов после приема углеводной пищи). Гликогенез особенно интенсивно протекает в печени и скелетных мышцах. Молекула гликогена содержит до 1 млн. остатков глюкозы, следовательно, на синтез расходуется значительное количество энергии. Необходимость превращения глюкозы в гликоген связана с тем, что накопление значительного количества глюкозы в клетке привело бы к повышению осмотического давления, так как глюкоза хорошо растворимое вещество. Напротив, гликоген содержится в клетке в виде гранул, и мало растворим.

Биосинтез глюкозы - глюконеогенез

Глюконеогенез - это синтез глюкозы из неуглеводных предшественников. У млекопитающих эту функцию выполняет в основном печень, в меньшей мере - почки и клетки слизистой кишечника. При углеводном или полном голодании, а также в условиях длительной физической работы концентрация глюкозы в крови поддерживается за счет глюконеогенеза.

Глюконеогенез: Ферменты:

1- пируваткарбоксилаза

2- фосфоенолпируваткарбоксикиназа

3- фосфатаза фру-1,6-дифосфата

4- глюкозо-6-фосфатаза

За сутки в организме человека может синтезироваться до 80 г глюкозы.

На синтез 1 глюкозы из пирувата расходуется 6 макроэргических связей (4 ATP и 2 GTP).

2 пируват + 4 ATP + 2 GTP + 2(NADH) + 4 Н₂О Глюкоза + 4 ADP + 2 GDP + 2 NAD⁺ + 6 Н₃РО₄

Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори)

Пентозофосфатный путь в метаболизме глюкозы

В пентозофосфатном пути превращения глюкозы можно выделить две части: А - окислительный путь и Б -неокислительный путь синтеза пентоз. Пентозофосфатный путь (окислительный и неокислительный) поставляет клетке пентозофосфаты, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот и коферментов (NAD, FAD, СоА).Все реакции проходят в цитозоле клетки.

Цикл трикарбоновых кислот