Биологическая роль активных форм кислорода:
Физиологический оксидативный стресс: возникает при временной гипоксии, например в душном помещении. Проходят при нормализации концентрации кислорода в окружающей среде.
Патологический оксидативный стресс: возникает в следствии различных вредных воздействий (радиация, чрезмерной УФ излучение), при этом антиоксидантная система не справляется со свободными радикалами, что приводит к структурным и функциональным нарушениям.
Механизм повреждающего действия: нужно знать и иметь ввиду, что свободным радикалам очень не нравятся неспаренные электроны на их внешней мембране, и она стремятся во что бы то ни стало ликвидировать эту неспаренность, вытаскивая электроны у других молекул. Та молекула, у которой отобрали электрон, сама становится свободным радикалом и отбирает электрон ещё у чего-нибудь. Таким образом запускается цепная реакцию и могут повреждать всякие ферменты, липиды мембран или даже ДНК. Вот повредится у вас ДНК и появится раковая клетка – чё вы будете тогда делать?
Свободно-радикальное окисление – одноэлектронное окисление.
Метаболические и ферментативные антиоксиданты: Метаболические антиоксиданты – неферментные вещества, которые при взаимодействии со свободным радикалом восстанавливают его, но сами становятся свободными радикалами, которые нужно обезвредить. К таким антиоксидантам относятся токоферол, аскорбиновая кислота,
Ферментативные антиоксиданты – ферменты, которые способны нейтрализовать свободные радикалы и сами при этом не становиться ими.
Супероскиддисмутаза – фермент, содержащий в качестве кофермента двухвалентную медь. Нейтрализует кислородный супероксид.
Каталаза – содержит железо, нейтрализует перекись водорода.
Глутатионпероксидаза – нейтрализует перекись водорода, гидроксильный радикал, гидроперекиси липидов.
Строение углеводов: углеводы – органические соединения, содержащие несколько гидроксильных групп и одну карбонильную.
Биологическая роль: пластическая (гетерополисахариды) и энергетическая. Классификация: моносахариды – производные многоатомных спиртов, содержащие карбоксильную группу. Делятся на кетозы (содержат кетонную группу – рибулоза и фруктоза) и альдозы (содержат альдегидную группу – галактоза, рибоза, глюкоза, манноза и тд.). Олигосахариды – содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов, соединённых гликозидной связью. К олигосахаридам относятся ,в частности, дисахариды – сахароза (глюкоза и фруктоза с альфа-бета 1,2 гликозидной связью), лактоза (галактоза и глюкоза бета 1,4, связь), мальтоза (две глюкозы альфа1,4 связь), изомальтоза (две глюкозы альфа1,6 связь). Полисахариды – больше 10 остатков моносахаридов. Различают гомополисахариды (все мономеры одинаковы) и гетерополисахариды (мономеры различны). Самые известные – крахмал – резервный гомополисахарид растений. Состоит из глюкозы. В нём различают амилозу – прямую цепь с альфа 1,4 связью, и амилопектин – места ветвления крахмала с альфа1,6 связью в месте ветвления. (дальше снова альфа 1,4 связь); Целлюлоза – структурный гомополисахарид растений. Состоит из глюкозы с бета 1,4 гликозидной связью. Не расщепляется в ЖКТ, но нужен для нормального пищеварения; Гликоген. Тоже самое что и крахмал, только встречается у животных и ветвится чаще.
Переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте. Пищеварительные ферменты: место синтеза, субстрат, гидролизуемые химические связи, продукты переваривания.
Механизмы всасывания продуктов переваривания углеводов в желудочно-кишечном тракте:
Гликоген. Строение, биологическая роль: животный гомополисахарид, состоит из глюкозы, включает в себя амилозу – неразветлённый полисахарид из глюкозы с альфа 1,4 гликозидной связью, и амилопектина – ветвления гликогена, который в месте ветвления имеют альфа 1,6 связь. Ветвится примерно каждые 10 мономеров. Гликоген есть во многих тканях, но известен своим пребыванием в скелетных мышцах и печени. Роль – резервный полисахарид (позволяет нам хранить глюкозу).
Синтез
и распад гликогена, ключевые ферменты,
регуляция процесса:
Ключевой фермент синтеза – гликогенсинтаза, распада – гликогенфосфорилаза. У обоих ферментов есть активная и неактивная форма. Гликогенфосфорилаза активируется путём фосфорилирования, гликогенсинтаза – путём дефосфорилирования. Инсулин – стимулирует синтез гликогена в мышцах и печени, глюкагон – распад гликогена в печени, адреналин – распад гликогена в печени и мышцах.
Аэробный распад глюкозы. Биологическая роль, схема, конечные продукты, ключевые ферменты.
Смотрим на схему сверху вниз. Помним, что результатом 6 реакции являются два 1,3-бисфосфоглицерата. Биологическая роль – основной путь распада глюкозы, даёт 8 АТФ при распаде до пирувата и ещё плюс 15 АТФ после окисления пирувата в ЦТК, а пирувата из одной глюкозы образуется аж два штуки, так это целых 30 АТФ, и того целых 38 АТФ!!! Конечный продукт – пируват. Ключевые ферменты: гексокиназа (или глюкокиназа) – ингибируется глюкозо-6-фосфатом, фосфофруктокиназа – ингибируется АТФ и NADH, активируется АМФ, пируваткиназа – ингибируется АТФ и NADH.
Анаэробный распад глюкозы. Биологическая роль, схема, конечные продукты, ключевые ферменты.
Анаэробный гликолиз происходит тогда, когда у ткани нету кислорода, а энергия нужна. Биологическая роль – обеспечить клетку энергией в условиях гипоксии. Образуется целых 2 АТФ. Хоть что-то.
Схема: все 10 реакций аэробного гликолиза, плюс реакция восстановления пирувата до лактата при участии лактатдегидрогеназы. Эта 11 реакция нам нужна, чтобы NADH, образующийся в 6 реакции, отдал свой водород пирувату и мог снова участвовать в 6 реакции. Конечный продукт – лактат. В печени переходит в глюкозу, может перейти обратно в пируват при доступности кислорода. Ключевые ферменты – теже что и при аэробном гликолизе.
Эффект Пастера: В 6 реакции гликолиза образуется NADH. В присутствии кислорода NADH идёт в дыхательную цепь, где даёт 3 АТФ. Но если кислорода нет (гипоксия или просто митохондрии отсутствуют, как, например, в эритроцитах) NADH тратится на реакцию преобразования пирувата в лактат. Эффект Пастера заключается в том, что когда у нас гипоксия, то клетка переходит на анаэробный гликолиз (NADH тратится на превращение пирувата в лактат). Но когда доступ к кислороду возобнавляется, то NADH перехватывается дыхательнйо цепочкой, что лежит в основе переключения анаэробного гликолиза на анаэробный. Если коротко: эффект Пастера – это переход анаэробного глюколиза в аэробный, когда возобнавляется доступ к кислороду
Пентозофосфатный путь: состоит из 2 этапов – окислительного – глюкозо-6-фосфат переходит в рибулозу-5-фосфат, и неокислительного – рибулозо-5-фосфат переходит в рибозо-5-фосфат. Продукты – рибозо-5-фосфат, который служит для синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, и NADPH, который используется в восстановительных процессах (синтез холестерина, восстановление цитохрома P450). Локализация – жир, печень, кора надпочечников, эритроциты, молочные железы в период лактации, семенники. Биологическое значение смотри в продуктах.
Глюкуронатный: глюкозо-6-фосфат + УТФ →пирофосфорилаза УДФ-глюкоза →УДФ-глюкодегидрогеназа УДФ-глюкуроновая кислота. Роль: глюкуроновая кислота входит в состав гликозамингликанов, участвует в детоксикации токсичных веществ. Локализован в печени.
Полиольный путь: глюкозо-6-фосфат →альдозоредуктаза(NADPH) сорбит →сорбитолдегидрогеназа(NAD) фруктоза Значение: фруктоза – источник энергии в семенных пузырьках, сорбит – поддерживает осмолярность в клетках почек. При избыточном накоплении сорбита и фруктозы наблюдается набухание и разрушение клеток, а истощение NADPH приводит к снижению антитоксической функции. Локализация – почки, семенные канальцы.
Глюконеогенез – синтез глюкозы из различных соединений.
Локализация: в основе своей в печени, слабо в почках и слизистой кишечника.
Исходные субстраты: некоторые аминокислоты, глицерол, лактат, пируват.
Ключевые ферменты: – все 4 обходные реакции.
Обходные реакции: Образование фосфоенолпирувата из пирувата через окаслоацетат, гидролиз фруктозо-1,6,-бифосфата и глюкозо-6-фосфата.
Биологическое значение: синтез глюкозы когда она не поступает с пищей, а энергия нужна.
Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени. (цикл Кори)
Лактат образуется в любом случае при мышечной работе в мышцах и по дефолту в эритроцитах. И организм подумал: если уж лактат и так всегда образуется, то почему бы не переводить его в глюкозу в печени с помощью глюконеогенеза и снова транспортировать обратно в ткани? Что и было сделано и названо циклом Кори.
Гормональная регуляция уровня глюкозы в крови. Гипергликемические гормоны: адреналин, глюкагон, глюкокортикоиды. Гипогликемические: инсулин.
Инсулин – Полипептид, состоящий из двух полипептидных цепей. Инсулин образуется в результате ограниченного протеолиза вначале как препроинсулин, а затем в проинсулин. Причём проинсулин распадается на инсулин и С-пептид, который имеет диагностическое значение при диабете.(если его мало, то значит и инсулина мало, значит у нас инсулинзависимый диабет). Образуется в бета-клетках островков Лангерганса в поджелудочной железе. Выделяется в ответ на гипергликемию.
Клетки мишени – Мышцы, жировая ткань, печень (частично)
Углеводы: Активирует гликолиз (глюкокиназа, фосфофруктокиназа, пируваткиназа)
Стимулирует гликогенсинтазу
Подавляет гликогенфосфорилазу
Подавляет фосфоенолпируваткарбоксиназы (глюконеогенез)
Короче делает всё, чтобы сахара стало мало в крови, много в тканях.