27. Глюкоза как важнейший метаболит углеводного обмена. Источники и пути использования глюкозы в организме.
Глюкоза — органическое соединение, углевод, моносахарид, один из самых распространённых источников энергии в живых организмах. Встречается в соке многих фруктов и ягод, в том числе и винограда, от чего и произошло название этого вида сахара.
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.
В организме человека и животных глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов. Стимулирует работу сердца и сосудов, снабжает питанием клетки головного мозга, уменьшает голод, снижает стресс, благотворно воздействует на состояние нервной системы.
Центральная роль молекулы глюкозы в углеводном обмене обусловлена:
Высокой растворимостью глюкозы.
Наличием реакционно-способной карбонильной группы в молекуле.
Оптимальной стабильностью пиранозного кольца.
Особенно необходима глюкоза для функционирования мозга (до 20% потребления всей глюкозы, он даже запасы не успевает делать).
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.
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%.
28. Катаболизм глюкозы в присутствии кислорода (аэробный гликолиз).
Катаболизм глюкозы — это процесс расщепления молекулы глюкозы с целью получения энергии, которая используется клеткой для различных нужд. Существует два основных пути катаболизма:
Кислородный (аэробный) катаболизм
Бескислородный (анаэробный) катаболизм
Аэробный гликолиз (аэробное дыхание) — это катаболизм глюкозы в присутствии кислорода. Это высокоэффективный биохимический процесс полного окисления органических веществ (углеводов, липидов и белков) до неорганических соединений СО2 и Н2О в присутствии кислорода. Происходит в митохондриях клетки и цитоплазме.
Процесс:
Гликолиз: Глюкоза (6-и углеродный скелет) расщепляется в цитоплазме клетки на две молекулы пирувата (3-х углеродная пировиноградная кислота). Этот процесс дает немного энергии (2 молекулы АТФ).
Цикл Кребса: В митохондриях пируват преобразуется в другие соединения, выделяя углекислый газ (CO₂). Этот этап производит электронные переносчики (NADH, FADH₂), которые будут использоваться далее.
Электронно-транспортная цепь (дыхательная цепь): Электроны от переносчиков передаются по специальной цепочке молекул, что приводит к выделению большого количества энергии и образованию воды (H₂O).
Выход энергии: до 36–38 молекул АТФ на одну молекулу глюкозы.
