![](/user_photo/66511_scIvp.jpg)
- •Основные углеводы животных, их содержание в тканях, биологическая роль.
- •Основные углеводы пищи человека, потребность в углеводах.
- •Переваривание и всасывание углеводов.
- •Глюкоза как важнейший метаболит углеводного обмена.
- •Общая схема источников и путей расходования глюкозы в организме
- •Катаболизм глюкозы.
- •Анаэробный распад глюкозы, химизм, распределение, энергетика и физиологическое значение. Субстратное фосфорилирование.
- •Г ликонеогенез. Взаимосвязь гликолиза и гликонеогенеза (цикл кори).
- •Образование фосфоенолпирувата из пирувата
- •Определение глюкозы
- •Принцип и химизм ферментативного метода определения глюкозы в крови (глюкозооксидазного).
- •П ринцип колориметрического метода определения глюкозы по реакции с орто-толуидином.
- •Принцип количественного определения сахара мочи по альтгаузену.
- •Классификация:
- •Аэробный дихотомический распад глюкозы
- •2 Этапа:
- •Челночные механизмы переноса водорода из цитозоля в митохондрии.
- •Пентозофосфатный путь превращения глюкозы, распределение и физиологическое значение, энергетика. Биологическое значение. Окислительная и неокислительная стадии, биологическое значение.
- •Сахарная нагрузка как метод, характеризующий толерантность к глюкозе.
- •1. Нормальная сахарная кривая.
- •2. Гипергликемическая кривая.
- •3. Гипогликемическая сахарная кривая.
- •Свойства и распространение гликогена. Особенности обмена. Биосинтез гликогена в печени и мышцах.
- •Синтез гликогена.
- •Распад гликогена в печени и мышцах, особенности.
- •Фосфорилированные и дефосфорилированные формы фосфорилазы и гликогенсинтетазы, регуляция активности.
- •Природные соединения, в состав которых входят гетерополисахариды представлены гликопротеинами и гликозаминогликанами
Глюкоза как важнейший метаболит углеводного обмена.
Основным углеводом, участвующим в метаболизме, является глюкоза. Центральная роль молекулы глюкозы в углеводном обмене обусловлена:
1. Высокой растворимостью глюкозы.
2. Наличием реакционно-способной карбонильной группы в молекуле.
3. Оптимальной стабильностью пиранозного кольца.
Источники глюкозы для организма:
– животная и растительная пища;
– собственные резервные полисахариды (гликоген);
– другие моносахара (взаимопревращения);
– гликонеогенез (синтез глюкозы из неуглеводов). Пути расходования глюкозы:
– анаэробное и аэробное окисление в тканях – 60-65%;
– превращение в липиды – 30%;
– синтез гликогена – 3%;
– превращения в другие моносахара – 5-7%.
Катаболизм глюкозы:
– дихотомический распад – анаэробный гликолиз и аэробное окисление;
– апотомическое окисление – пентозофосфатный путь.
Поскольку в составе основных углеводов пищи преобладает глюкоза, её можно считать основным продуктом переваривания углеводов. Другие моносахариды, поступающие из кишечника в процессе метаболизма, могут превращаться в глюкозу или продукты её метаболизма. Часть глюкозы в печени депонируется в виде гликогена, а другая часть через общий кровоток доставляется и используется разными тканями и органами.
Глюкоза является альдогексозой. Она может существовать в линейной и циклической формах. Циклическая форма глюкозы, предпочтительная в термодинамическом отношении, обусловливает химические свойства глюкозы. Как и все гексозы, глюкоза имеет 4 асимметричных углеродных атома, обусловливающих наличие сте-реоизомеров. Возможно образование 16 стереоизомеров, наиболее важные из которых D- и L-глюкоза. Эти типы изомеров зеркально отображают друг друга. Расположение Н- и ОН-групп относительно пятого углеродного атома определяет принадлежность глюкозы к D- или L-ряду. В организме млекопитающих моносахариды находятся в D-конфигурации, так как к этой форме глюкозы специфичны ферменты, катализирующие её превращения. В растворе при образовании циклической формы моносахарида образуются ещё 2 изомера (α- и β-изомеры), называемые аномерами, обозначающие определённую конформацию Н- и ОН-групп относительно С, У α-D-глюкозы ОН-группа располагается ниже плоскости кольца, а у β-D-глюкозы, наоборот, над плоскостью кольца.
Общая схема источников и путей расходования глюкозы в организме
Ф
ософорилирование
глюкозы
В
дальнейших превращениях в клетках
глюкоза и другие моносахариды участвуют
только в виде фосфорных эфиров.
Фосфорилирование свободных моносахаридов
- обязательная реакция на пути их
использования, она приводит к образованию
более реакционно-способных соединений
и поэтому может рассматриваться как
реакция активации. Глюкоза, поступающая
в клетки органов и тканей, сразу же
подвергается фосфорилированию с
использованием АТФ. Эту реакцию во
многих тканях катализирует фермент
гексокиназа, а в печени и поджелудочной
железе - фермент глюкокиназа.
Фосфорилирование глюкозы - практически
необратимая реакция, так как она протекает
с использованием значительного количества
энергии. Образование глюкозо-6-фосфата
в клетке - своеобразная "ловушка"
для глюкозы, так как мембрана клетки
непроницаема для фосфорилированной
глюкозы (нет соответствующих транспортных
белков). Кроме того, Фосфорилирование
уменьшает концентрацию свободной
глюкозы в цитоплазме(благоприятные
условия для облегчённой диффузии глюкозы
в клетки из крови)
Г
люкокиназа. Фосфорилирование
глюкозы в гепатоцитах в период пищеварения
обеспечивается свойствами глюкокиназы.
В этот период концентрация глюкозы в
воротной вене больше, чем в других
отделах кровяного русла и может превышать
10 ммоль/л, а следовательно, активность
глюкокиназы в гепатоцитах повышается.
Следует отметить, что активность
глюкокиназы, в отличие от гексокиназы,
не ингибируется продуктом катализируемой
реакции - глюкозо-6-фосфатом. Это
обстоятельство обеспечивает повышение
концентрации глюкозы в клетке в
фосфорилированной форме, соответственно
её уровню в крови. Как уже упоминалось,
глюкоза проникает в гепатоциты путём
облегчённой диффузии при участии
транспортёра ГЛЮТ-2 (независимого от
инсулина). ГЛЮТ-2, так же, как глюкокиназа,
имеет высокую Кm,
что способствует повышению скорости
поступления глюкозы в гепатоциты в
период пищеварения, следовательно,
ускоряет её фосфорилирование и дальнейшее
использование для депонирования. Хотя
инсулин и не влияет на транспорт глюкозы,
он усиливает приток глюкозы в гепатоциты
в период пищеварения косвенным путём,
индуцируя
синтез глюкокиназы и ускоряя тем самым
Фосфорилирование глюкозы.
Преимущественное потребление глюкозы
гепатоцитами, обусловленное свойствами
глюкокиназы, предотвращает чрезмерное
повышение её концентрации в крови в
абсорбтивном периоде. Это, в свою очередь,
снижает последствия протекания
нежелательных реакций с участием
глюкозы, например гликозилирования
белков.
Гексокиназа отличается от глюкокиназы высоким сродством к глюкозе. Следовательно, этот фермент, в отличие от глюкокиназы, активен при низкой концентрации глюкозы в крови, что характерно для постабсорбтивного состояния. Печень в этот период поглощает гораздо меньше глюкозы, так как скорость её внутриклеточного фосфорилирования глюкокиназой резко снижается. Тогда как потребление глюкозы мозгом, эритроцитами и другими тканями обеспечивается активной в этих условиях гексокиназой. Фермент гексокиназа может катализировать фосфорилирование не только D-глюкозы, но и других гексоз, хотя и с меньшей скоростью. Активность гексокиназы изменяется в зависимости от потребностей клетки в энергии. В качестве регуляторов выступают соотношение АТФ/АДФ и внутриклеточный уровень глюкозо-6-фосфата (продукта катализируемой реакции). При снижении расхода энергии в клетке повышается уровень АТФ (относительно АДФ) и глюкозо-6-фосфата. В этом случае активность гексокиназы снижается, и, следовательно, уменьшается скорость поступления глюкозы в клетку. Следует отметить, что в разных тканях гексокиназа присутствует в различных изоформах, отличающихся величиной Кm. Глюкокиназа печени (и почек) является изоформой IV (гексокиназа IV). В клетках мышц содержится гексокиназа II, а в клетках опухолевых тканей преобладает гексокиназа III, с более высоким, чем у гексокиназы II, сродством к глюкозе.
Дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу возможно в печени, почках и клетках эпителия кишечника. В клетках этих органов имеется фермент глюкозо-6-фосфатаза, катализирующая отщепление фосфатной группы гидролитическим путём: Глюкозо-6-фосфат +Н2О → Глюкоза + Н3РО4
Образовавшаяся свободная глюкоза способна диффундировать из этих органов в кровь. В других органах и тканях глюкозо-6-фосфатазы нет, и поэтому дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата невозможно. Пример подобного необратимого проникновения глюкозы в клетку - мышцы, где глюкозо-6-фосфат может использоваться только в метаболизме этой клетки.
Метаболизм глюкозо-6-фосфата Глюкозо-6-фосфат может использоваться в клетке в различных превращениях, основными из которых являются: синтез гликогена, катаболизм с образованием СО2 и Н2О или лактата, синтез пентоз. Распад глюкозы до конечных продуктов служит источником энергии для организма. Вместе с тем в процессе метаболизма глюкозо-6-фосфата образуются промежуточные продукты, используемые в дальнейшем для синтеза аминокислот, нуклеотидов, глицерина и жирных кислот. Таким образом, глюкозо-6-фосфат - не только субстрат для окисления, но и строительный материал для синтеза новых соединений