Тема 9. Распад углеводов в организме

План:

1. Катаболизм ди- и поли- углеводов: реакции гидролиза и фосфоролиза.

2. Превращение моносахаридов в организме.

3. Анаэробный распад углеводов (дихотомический распад): а) гликолиз; б) распад гликогена в печени и в мышцах (гликогенолиз); в) спиртовое брожение

4. Аэробный распад глюкозы.

5. Пути распада ПВК.

6. Цикл Кребса.

7. Синтез углеводов автотрофами и геторотрофами.

1- й вопрос

C пищей в организм поступают полисахариды: крахмал (хлеб, картофель), клетчатка (фрукты, овощи); а также дисахариды: сахароза, лактоза, мальтоза, которые распадаются путём реакции двух типов: гидролиз и фосфоролиз.

а) гидролиз полисахаридов

амилаза

H2O

H2O

…

+

H2O

декстрины

мальтоза

крахмал

α-глюкоза

целлюлаза

H2O

клетчатка

+

H2O

целлобиоза

β-глюкоза

б) фосфоролиз (на примере гликогена). Гликоген – это полисахарид, поступающий в организм с мясом и печенью животных.

				фосфорилаза			OH
	…	+	H3PO4				|
						—	P	=	O
							|
							OH
гликоген					глюкозо-1-фосфат

в) гидролиз дисахаридов

			сахараза
сахароза	+	H2O		α-глюкоза	+	β-фруктоза
			лактаза
лактоза	+	H2O		β-галактоза	+	α-глюкоза
			мальтаза
мальтоза	+	H2O		α-глюкоза	+	α-глюкоза
			целлобиаза
целлобиоза	+	H2O		β-глюкоза	+	β-глюкоза

Дисахариды также дают реакцию фосфоролиза. У бактерий идёт реакция фосфоролиза мальтозы с образованием фосфорного эфира глюкозо-1-фосфат.

Таким образом, при гидролизе и фосфоролизе ди- и полисахаридов образуются либо свободные монозы, либо их фосфорные эфиры.

2-й вопрос

Основной моносахарид, который в тканях претерпевает дальнейшее превращение, – глюкозо-6-фосфат (фосфорный эфир монозы), который образуется несколькими путями:

глюкоза + АТФ		глюкозо-6-фосфат + АДФ
глюкозо-1-фосфат		глюкозо-6-фосфат
фруктозо-6-фосфат		глюкозо-6-фосфат

Глюкоза распадается двумя путями: анаэробным (дихотомическим) и аэробным (апотомическим).

Анаэробный распад глюкозы (гликолиз) идёт в мышцах до молочной кислоты.

3-й вопрос

СХЕМА ГЛИКОЛИЗА

								ФДОА
глюкоза	→	глюкозо-6-фосфат	→	фруктозо-6-фосфат	→	фруктозо-1,6-дифосфат		↓
								3-ФГА	→	1,3-диФГК

3-ФГК

→

2-ФГК

→

фосфо-ен-ПВК

ен-ПВК

→

ПВК

→

молочная кислота

ХИМИЗМ ГЛИКОЛИЗА

При гликолизе глюкоза, распадаясь, даёт две молекулы молочной кислоты и две молекулы АТФ.

РАСПАД ГЛИКОГЕНА В МЫШЦАХ (ГЛИКОГЕНОЛИЗ)

4 –й вопрос

Схема аэробного распада глюкозы

ХИМИЗМ АЭРОБНОГО РАСПАДА ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТА

ЗНАЧЕНИЕ АЭРОБНОГО РАСПАДА ГЛЮКОЗЫ

1. Образуется 36 молекул АТФ, то есть аэробный распад энергетически выгоден для живой клетки.

2. Образуется пентоза рибулозо-5-фосфат, которая участвует в процессе фотосинтеза.

3. Образуется рибозо-5-фосфат, которая идёт на синтез нуклеиновых кислот, в частности, на синтез РНК, а переходя в дезоксирибозу – на синтез ДНК.

Аэробный распад углеводов протекает в цитоплазме клеток печени, лимфатических узлах, эритроцитах, жировой ткани.

5 –й вопрос

ПВК – общий продукт обмена углеводов, липидов, белков. Это метаболит, который отрицательно влияет на центральную нервную систему. Это яд, вызывающий полиневрит. Но, как правило, в норме этого не происходит, так как образующаяся ПВК подвержена дальнейшему превращению в организме. АНАЭРОБНЫЙ РАСПАД ПВК

ПВК		молочная кислота
ПВК		этанол

П РЕВРАЩЕНИЕ ПВК В АЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ

пируватдекарбоксилаза

CH3	—	C	—	COOH
		||
		O

Ацетил-КоА является ядом. Он обезвреживается в цикле Кребса.

6-й вопрос.

Цикл Кребса, иначе цикл дикарбоновых и трикарбоновых кислот, цикл лимонной кислоты.

Химизм цикла Кребса

Реакции цикла Кребса протекают в митохондриях, у растений – в пластидах, у микроорганизмов – на поверхности клеточных мембран.

Образуясь в цикле Кребса, щавелево-уксусная кислота (ЩУК) готова вновь вступить в реакцию с ацетил-КоА (активной формой уксусной кислоты), который постоянно образуется при обмене углеводов, липидов, белков, и в первую очередь – из ПВК.

Значение цикла Кребса

1. Это общий конечный путь окисления углеводов, жиров, белков, поступающих с пищей в организм человека.

2. Через цикл Кребса идёт трансформация одних веществ в другие, то есть углеводы, поступившие в организм, трансформируются в жир. Липиды могут перейти в углеводы, белки трансформируются через этот цикл и в углеводы, и в липиды, но обратный процесс невозможен, то есть 8 незаменимых аминокислот не могут синтезироваться в организме из продуктов распада углеводов и жиров, а поступают в готовом виде с белком пищи.

3. В цикле Кребса идёт обезвреживание ядов: ацетил-КоА и ПВК, так как ацетил-КоА образуется из ПВК.

4. В цикле Кребса образуются конечные продукты распада белков, жиров, углеводов – CO₂ и H₂O, которые выводятся из организма в окружающую среду.

5. В цикле Кребса образуются восстановленные формы коферментов: НАДФ·H₂, НАД·H₂ и ФАД·H₂, которые переносят водород на кислород. В результате образуется 12 макроэргов (11 молекул АТФ и 1 молекула ГТФ).

6. В цикле Кребса образуются промежуточные соединения (метаболиты), которые служат сырьём для синтеза других органических веществ.

7-й вопрос

Автотрофы способны синтезировать углеводы из неорганических веществ за счёт первичной энергии (энергии Солнца) при фотосинтезе:

6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂↑

На свету идёт фотосинтетическое фосфорилирование, то есть накопление энергии в АТФ, идёт фотолиз воды. В результате при распаде молекулы H₂O выделяется O₂, идущий в атмосферу. В темновой фазе рибулозо-5-фосфат связывает CO₂ и через ряд промежуточных продуктов даёт глюкозо-6-фосфат, который при взаимодействии с H₂O даёт свободную глюкозу и остаток фосфорной кислоты. Кроме того, глюкозо-6-фосфат (активная форма глюкозы) может идти на синтез ди- и полисахаридов или подвергаться распаду в анаэробных и аэробных условиях.

Гетеротрофы не способны синтезировать углеводы, они их получают в готовом виде с пищей и за счёт перестройки белков и жиров в углеводы. В этом случае промежуточным продуктом является ПВК.