4 модуль / Lekcija_15._Ruseckaja

Материалы для образовательного портала 29.03. 2011 год

Лекция № 15

Тема: «Обмен углеводов. Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте. Пути превращения глюкозы, галактозы, фруктозы и маннозы в организме. Нарушения процессов превращения галактозы и фруктозы в организме ребенка»

Лектор: доцент, канд. биол. наук Русецкая Наталья Юрьевна

План:

1.Строение, классификация и функции углеводов.

2.Понятие о процессе переваривания углеводов: пищевые источники УВ, этапы переваривания УВ.

3.Взаимопревращения моносахаридов.

4.Нарушения, связанные с недостаточностью ферментов, которые принимают участие в переваривании и всасывании УВ.

5.Основные пути метаболизма глюкозы (значение глюкозо-6-фосфата).

1.Строение, классификация и функции углеводов (УВ). По количеству углеводных остатков УВ разделяются на 3 основных класса (см. наглядный материал):

1.моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза и др.);

2.дисахариды (мальтоза, сахароза, лактоза);

3.полисахариды (гомополисахариды крахмал, гликоген, клетчатка).

Крахмал – резервный гомополисахарид растений, построенный из остатков α-глюкозы. Крахмал представляет собой смесь двух гомополисахаридов: амилозы и амилопектина. В амилозе

остатки глюкозы связаны α-1,4-гликозидными связями, в точках ветвления амилопектина - α-1,6-гликозидными связями. Молекулярная масса крахмала – 106-107 Да.

Гликоген – резервный гомополисахарид высших животных и человека, построенный из остатков α–Д-глюкозы. Гликоген содержится практически во всех органах и тканях человека и

животных; наибольшее его количество находится в печени и мышцах. Молекулярная масса гликогена 107 – 109 Да и выше. Гликоген по своему строению близок к амилопектину. Остатки

глюкозы связаны α-1,4-гликозидными и α-1,6-гликозидными связями (в точках ветвления). В молекуле гликогена имеется большее число α-1,6-гликозидных связей по сравнению с крахмалом.

Клетчатка – это единственный гомополисахарид, который не переваривается в ЖКТ человека, т.к. пищеварительные железы человека не вырабатывают β–глюкозидазу. Однако клетчатка выполняет ряд важных функций: 1. способствует формированию кала; 2. усиливает перистальтику кишечника; 3. является адсорбентом, с которым из кишечника выводятся излишки холестерина, соли тяжелых металлов.

Роль углеводов:

1.Энергетическая (глюкоза – основной источник энергии для организма. При сгорании 1 г УВ выделяется 4 ккал энергии).

2.Структурно-функциональная (УВ – обязательный компонент гликопротеинов и протеогликанов, которые выполняют разнообразные функции: гормональную, рецепторную, защитную, ферментативную и др.).

3.Метаболическая (пентозы участвуют в синтезе нуклеиновых кислот и нуклеотидных коферментов).

1

Материалы для образовательного портала 29.03. 2011 год

2. Понятие о процессе переваривания углеводов: пищевые источники УВ, этапы переваривания УВ. Суточная потребность в углеводах составляет 400-500 г. Переваривание углеводов - это совокупность процессов поэтапного ферментативного гидролиза полисахаридов до моносахаридов, которые всасываются в кишечнике, разносятся током крови к печени и другим тканям организма, где подвергаются различным метаболическим превращениям.

Переваривание УВ начинается в ротовой полости под действием фермента амилазы слюны (оптимум рН=6,8-7,2), которая гидролизует в крахмале α -1,4-гликозидные связи с образованием декстринов. В желудке переваривания УВ не происходит по двум причинам: 1. желудочный сок не содержит амилолитических ферментов и 2. амилаза слюны в составе пищевого комка инактивируется в сильнокислой среде желудочного содержимого (рН=1,5-2,5). Продолжается переваривание УВ в двенадцатиперстной кишке под действием панкреатических ферментов: амилаза расщепляет α -1,4- гликозидные связи; амило-1,6-глюкозидаза и олиго- 1,6-глюкозидаза гидролизуют α -1,6- глюкозидные связи в декстринах до образования конечных продуктов – дисахаридов - мальтозы и изомальтозы.

Дисахариды перевариваются в процессе пристеночного пищеварения под действием ферментов гликокаликса (гликопротеидная сеть над микроворсинками тонкого кишечника). Сахаразо-изомальтазный комплекс расщепляет сахарозу до α-глюкозы и β-фруктозы, изомальтозу и мальтозу до двух остатков α-глюкозы. Гликоамилазный комплекс (экзогликозидаза) отщепляет от олигосахаридов остатки глюкозы, связанные α -1,4-гликозидными связями. Β-гликозидазный комплекс (лактаза) гидролизует β-1,4-гликозидную связь в лактозе.

Образовавшиеся моносахариды всасываются из кишечника в кровь.

Всасывание УВ из просвета кишечника в энтероцит и из энтероцита в кровь происходит: 1) облегченной диффузией с участием переносчиков; 2) вторично активным транспортом (симпортом с ионами натрия) с использованием энергии K, Na-АТФ-азы. Быстрее всех всасываются глюкоза и галактоза. От кишечника всосавшиеся моносахариды транспортируются в печень, где происходит до 90% превращений моносахаров. Поступление глюкозы в клетки сердечной, скелетных мышц и жировой ткани регулируется инсулином.

3. Взаимопревращения моносахаридов. Свыше 90% всосавшихся моносахаридов (главным образом глюкозы) через капилляры кишечных ворсинок попадают в кровеносную систему и с током крови через воротную вену доставляются, прежде всего, в печень. В печени значительная часть всосавшейся глюкозы превращается в гликоген.

Фруктоза в клетках печени вовлекается в метаболизм через реакции фосфорилирования с образованием фосфоглицеринового альдегида, который в дальнейшем может окисляться в реакциях гликолиза (см. наглядный материал). В мышцах, почках и жировой ткани фруктоза последовательно превращается во фруктозо-6-фосфат, а затем во фруктозо-1,6-дифосфат, который вступает в реакции гликолиза.

Манноза в клетках печени посредством реакций фосфорилирования и изомеризации превращается во фруктозо-6-фосфат и затем вступает в реакции гликолиза (см. наглядный материал).

Галактоза в клетках печени при участии ферментов галактокиназы и гектозо-1- фосфатуридилтрансферазы обратимо превращается в глюкозо-6-фосфат (см. наглядный материал).

2

Материалы для образовательного портала 29.03. 2011 год

4.Нарушения, связанные с недостаточностью ферментов, которые принимают участие в переваривании и всасывании УВ.

1. Непереносимость лактозы:

а) врожденная. Дефект по лактазе в просвете тонкого кишечника. Большой осмотический эффект невсосавшейся лактозы вызывает приток жидкости в тонкий кишечник, поэтому клиническими симптомами являются вздутие живота, тошнота, судороги, боль и водная диарея. Наследуется по аутосомно-рецессивному типу.

б) приобретенная (временная). Может быть, и у взрослых вследствие инфекционных заболеваний или интенсивного лечения антибактериальными препаратами.

2. Нарушения обмена фруктозы:

а) Фруктоземия (наследственная непереносимость фруктозы). Недостаточность фермента кетозо-1- фосфат-альдолазы приводит к резкому увеличению концентрации фруктозо-1-фосфата в клетках печени, вследствие чего развиваются хроническая недостаточность функций печени и почек, гипогликемия, диарея, рвота, боли в животе.

б) Эссенциальная фруктозурия. Причина: недостаток фруктокиназы. Следствие: нарушение фосфорилирования фруктозы приводит к повышению содержания фруктозы в крови и аномальному выведению фруктозы с мочой. Это нарушение не вызывает патологических симптомов.

3. Нарушения обмена галактозы:

а) Галактоземия. Причина: недостаток фермента гексозо-1-фосфатуридилтрансфераза печени. Больные дети плохо растут, прием молока вызывает рвоту и понос. Происходит увеличение печени и желтуха. При этом заболевании увеличивается концентрация галактозы и галактозо-1-фосфата. Галактоземия сопровождается галактозурией. У детей галактоземия приводит к умственной отсталости и катаракте хрусталика. Определяющим диагностическим критерием служит отсутствие в эритроцитах гексозо-1-фосфатуридилтрансферазы.

б) Недостаток галактокиназы. Происходит накопление галактозы и ее превращение в галактитол. Следствие: раннее развитие катаракты.

5.Основные пути метаболизма глюкозы (значение глюкозо-6-фосфата). Попадая в клетку, глюкоза сразу подвергается реакции фосфорилирования под действием фермента гексокиназы (во всех клетках) или глюкокиназы (в клетках печени):

Глюкозо-6-фосфат не способен проходить через клеточную мембрану, поэтому образование фосфорилированной формы глюкозы предупреждает ее выход из клетки.

Пути превращения глюкозо-6-фосфата:

1.в клетках печени, почек и эпителия кишечника гюкозо-6-фосфат расщепляется до глюкозы и фосфата под действием фермента глюкозо-6-фосфатазы;

2.гликолиз (анаэробное окисление глюкозы);

3.аэробное окисление до СО2 и Н2О;

4.пентозофосфатный цикл;

5.синтез гликогена.

3