prosdo.ru
добавить свой файл
1 2 3

КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОВ.Углеводы в зависимости от строения можно подразделить на моносахариды, дисахариды и полисахариды:1. Моносахариды:- глюкоза С6Н12О6- фруктоза С6Н12О6- рибоза С5Н10О5.Из шестиуглеродных моносахаридов - гексоз - наиболее важное значение имеют глюкоза, фруктоза и галактоза.Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, такое соединение называется дисахаридом.2. Дисахариды:- сахароза С12Н22О11.Сложные углеводы, образованные многими моносахаридами, называются полисахаридами.3. Полисахариды:- крахмал (С6Н10О5)n- целлюлоза (С6Н10О5)n. В молекулах моносахоридов может содержаться от 4-х до 10-ти атомов углерода. Названия всех групп моносахаридов, а также названия отдельных представителей оканчиваются на -оза. Поэтому в зависимости о числа атомов углерода в молекуле моносахариды подразделяют на тетрозы, пентозы, гексозы и т.д. наибольшее значение имеют гексозы и пентозы. Биологическое значение углеводов очень велико:1. Углеводы выполняют пластическую функцию, то есть участвуют в построении костей, клеток, ферментов. Они составляют 2-3% от веса. 2. Углеводы выполняют две основные функции: строительную и энергетическую. Целлюлоза образует стенки растительных клеток. Сложный полисахарид хитин служит главным структурным компонентом наружного скелета членистоногих. Строительную функцию хитин выполняет и у грибов.3. Углеводы являются основным энергетическим материалом (см.). При окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 воды. Крахмал у растений и гликоген у животных откладываются в клетках и служат энергетическим резервом.4. В крови содержится (0,1-0,12%) глюкозы. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови. 5. Пентоза (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в постоении АТФ. В суточном рационе человека и животных преобладают углеводы. Животные получают крахмал, клетчатку, сахарозу. Хищники получают гликоген с мясом.Ежедневная потребность человека в сахарах составляет около 500 граммов, но она пополняется в основном за счет крахмала, содержащегося в хлебе, картофеле, макаронных изделиях. При рациональном питании суточная доза сахарозы не должна превышать 75 граммов (12 - 14 стандартных кусочков сахара, включая тот, что расходуется на приготовление пищи).Кроме того, углеводы играют значительную роль в современной промышленности - технологии и продукты, в которых используются углеводы, не загрязняют окружающей среды, не приносят ей ущерба.ПУЛ ГЛЮКОЗЫ В ОРГАНИЗМЕ.- Пул глюкозы в организме, поступление глюкозы в клетки .Преобладающим в количественном отношении моносахаридом, при­сутствующим во внутренней среде организма, является глюкоза.Ее содержание в крови относительно постоянно и является одной из констант гомеостаза.Содержание глюкозы в крови составляет 3,3 - 5,5 мМ/л или 80 - 100 мг/дл. Пул глюкозы, т.е. общее содержание сво­бодной глюкозы в организме, составляет величину порядка 20 г. Из них 5 - 5,5 г.содержится в крови, остальная глюкоза распределена в клетках и межклеточной жидкости. Из приведенных цифр следует, что концентрация глюкозы в клетках значительно ниже, чем в крови, что создает условия для поступления глюкозы из крови в клетки пу­тем простой или облегченной диффузии. Пул глюкозы в организме есть результат динамическогоравно­весия процессов, обеспечивающих пополнение этого пула и процессов, сопровождающихся использованием глюкозы из пула для нужд органов тканей. Пополнение пула глюкозы идет за счет следующих процессов: а/поступление глюкозы из кишечника; б/ образование глюкозы из других моносахаридов,например, из галактозы или фруктозы; в/ распад резервного гликогена в печени / гликогенез /; г/ синтез глюкозы из неуглеводных соединений,т.е.глюконеогенез. Основные направления использования глюкозы из пула: а/ окислительный распад глюкозы / аэробное  окисление до СО2 и Н2О,анаэробное окисление до лактата и др./; б/синтез резервного гликогена; в/синтез липидов; г/синтез других моносахаридов или их производных; д/синтез заменимых аминокислот; е/синтез других азотсодержащих соединений, необходимых клеткам. Аэробный распад глюкозы.энергетическое значение распада.В аэробном гликолизе образуется 10 моль АТФР на 1 моль глюкозы. Так, в реакциях 7, 10 образуется 4 моль АТФ путем субстратного фосфорилирования, а в реакции 6 синтезируется 6 моль АТФ (на 2 моль глицероальдегидфосфата) путем окислительного фосфорилирования. Баланс аэробного гликолиза.
Суммарный эффект аэробного гликолиза составляет 8 моль АТФ, так как в реакциях 1 и 3 используется 2 моль АТФ. Дальнейшее окисление двух моль пируват в общих путях катаболизма сопровождается синтезом 30 моль АТФ (по 15 моль на каждую молекулу пирувата. Следовательно, суммарный энергетический эффект аэробного распада глюкозы до конечных продуктов составляет 38 моль АТФ.Значение анаэробного гликолизаАнаэробный и аэробный гликолиз энергетически неравноценны. Образование двух моль лактата из глюкозы сопровождается синтезом всего двух моль АТФ, потому что NADH, полученный при окислении глицероальдегидфосфата, не используется дыхательной цепью, а акцептируется пируватом.Анаэробный гликолиз, несмотря на небольшой энергетический эффект, является основным источником энергии для скелетных мышц в начальном периоде интенсивной работы, т. е. в условиях, когда снабжение кислородом ограничено. Кроме того, зрелые эритроциты извлекают энергию за счет анаэробного окисления глюкозы, потому что не имеют митохондрий.биосинтез гликогена.Гликоген синтезируется в период пищеварения (в течение 1-2 ч после приема углеводной пищи). Гликогенез особенно интенсивно протекает в печени и скелетных мышцах. В начальных реакциях образуется UDF-глюкоза (реакция 3), которая является активированной формой глюкозы, непосредственно включающейся в реакцию полимеризации (реакция 4). Эта последняя реакция катализируется гликогенсинтазой, которая присоединяет глюкозу к олигосахариду или к уже имеющейся в клетке молекуле гликогена, наращивая цепь новыми мономерами. Для подготовки и включения в растущую полисахаридную цепь требуется энергия 1 моль АТР и 1 моль UTP. Ветвление полисахаридной цепи происходит при участии фермента амило - -1,4--1,6-гликозил-трансферазы путем разрыва одной -1,4-связи и переноса олигосахаридного остатка от конца растущей цепи к ее середине с образованием в этом месте -1,6-гликозидной связи. Молекула гликогена содержит до 1 млн остатков глюкозы, следовательно, на синтез расходуется значительное количество энергии. Необходимость превращения глюкозы в гликоген связана с тем, что накопление значительного количества глюкозы в клетке привело бы к повышению осмотического давления, так как глюкоза хорошо растворимое вещество. Напротив, гликоген содержится в клетке в виде гранул, и мало растворим. Распад гликогена - гликогенолиз - происходит в период между приемами пищи.распад гликогена.Освобождение глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата (реакция 5) происходит в результате фосфоролиза, катализируемого фосфорилазой. Фермент отщепляет концевые остатки один за другим, укорачивая цепи гликогена. Однако этот фермент расщепляет только -1,4 гликозидные связи. Связи в точке ветвления гидролизуются ферментом амило--1,6-гликозидазой, который отщепляет мономер глюкозы в свободном виде.Глюконеогенез - это синтез глюкозы из неуглеводных предшественников. У млекопитающих эту функцию выполняет в основном печень, в меньшей мере - почки и клетки слизистой кишечника. Запасов гликогена в организме достаточно для удовлетворения потребностей в глюкозе в период между приемами пищи. При углеводном или полном голодании, а также в условиях длительной физической работы концентрация глюкозы в крови поддерживается за счет глюконеогенеза. В этот процесс могут быть вовлечены вещества, которые способны превратиться в пируват или любой другой метаболит глюконеогенеза.Причем, использование первичных субстратов в глюконеогенезе происходит в различных физиологических состояниях. Так, в условиях голодания часть тканевых белков распадается до аминокислот, которые затем используются в глюконеогенезе. При распаде жиров образуется глицерин, который через диоксиацетонфосфат включается в глюконеогенез. Лактат, образующийся при интенсивной физической работе в мышцах, затем в печени превращается в глюкозу. Следовательно, физиологическая роль глюконеогенеза из лактата и из аминокислот и глицерина различна. Синтез глюкозы из пирувата протекает, как и при гликолизе, но в обратном направлении.Молочная кислота (лактат) — продукт анаэробного метаболизма глюкозы (гликолиза), в ходе которого она образуется из пирувата под действием лактатдегидрогеназы. При достаточном поступлении кислорода пируват подвергается метаболизму в митохондриях до воды и углекислоты. В анаэробных условиях, при недостаточном поступлении кислорода, пируват преобразуется в лактат. Основное количество молочной кислоты поступает в кровь из скелетных мышц, мозга и эритроцитов. Клиренс лактата (исчезновение его из крови) связан, главным образом, с метаболизмом его в печени и почках. Поглощение лактата печенью является насыщаемым процессом. Существует понятие «лактатного порога», при достижении которого плавный рост концентрации молочной кислоты при её повышенной продукции переходит в скачкообразный. Концентрация лактата при физической нагрузке коррелирует с развитием утомления. В патологии лактоацидоз (закисление крови вследствие накопления лактата) чаще всего наблюдается при уменьшении доставки кислорода к тканям (тип А), вследствие снижения кровотока (шок, сепсис) или снижения парциального давления кислорода (тяжёлые заболевания лёгких, задержка дыхания). Реже причиной лактоацидоза являются метаболические сдвиги, приводящие к увеличению продукции лактата (тип В) – например, повышенная мышечная активность (чрезмерная физическая нагрузка, эпилептический статус), опухоли (особенно лейкемии и лимфомы) или изменения метаболизма печени (алкогольная интоксикация).


Лактатный ацидоз — один из вариантов метаболического ацидоза, который можно заподозрить при высоком анионном дефиците (разность между концентрацией натрия и суммарной концентрацией хлорида и бикарбонатов > 18 ммоль/л) и отсутствии других причин, таких как почечная недостаточность, приём салицилатов, отравление метанолом, злоупотребление этанолом, значительная кетонемия.

Лактат является метаболическим продуктом пропиленгликоля, входящего в состав растворителя для многих внутривенных препаратов. У пациентов со сниженной функцией почек при продолжительных инфузиях таких растворов может накапливаться повышенное количество лактата.Пентозофосфатный путь.Он поставляет восстановленный НАДФН, необходимый для биосинтеза жирных кислот, холестерина и т.д. За счет пентозофосфатного цикла примерно на 50% покрывается потребность организма в НАДФН.Другая функция пентозофосфатного цикла заключается в том, что он поставляет пентозофосфаты для синтеза нуклеиновых кислот и многих коферментов. При ряде патологических состояний удельный вес пенто-зофосфатного пути окисленияглюкозы возрастает. Механизм реакцийпентозофосфатного цикла достаточно расшифрован.Пентозофосфатный путь окисленияуглеводов.Пентозофосфатный цикл начинается с окисления глюкозо-6-фосфата и последующего окислительного декарбоксилирования продукта (в результате от гексозофосфата отщепляется первый атомуглерода). Это первая, так называемая окислительная, стадия пентозофосфатного цикла. Вторая стадия включает неокислительные превращения пентозофосфатов с образованием исходного глюкозо-6-фосфата .Реакции пентозофосфатного цикла протекают в цитозоле клетки.Глюконеогенез– синтез глюкозы из неуглеводных продуктов. Такими продуктами или метаболитами являются в первую очередь молочная и пи-ровиноградная кислоты, так называемые гликогенные аминокислоты, гли-церол и ряд других соединений. Иными словами, предшественникамиглюкозы в глюконеогенезе может быть пируват или любое соединение, превращающееся в процессе катаболизма в пируват или один из промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот.У позвоночных наиболее интенсивно глюконеогенез протекает в клеткахпечени и почек (в корковом веществе).Большинство стадий глюконеогенеза представляет собой обращениереакциигликолиза. Только 3 реакциигликолиза (гексокиназная, фосфо-фруктокиназная и пируваткиназная) необратимы, поэтому в процесс глю-конеогенеза на 3 этапах используются другие ферменты. Рассмотрим путь синтеза глюкозы из пирувата.В организме человека и животных глюкоза, абсорбированная в желудочно-кишечном тракте, поступает по системе воротной вены в печень, где она используется для образования гликогена, являющегося своеобразным временным резервом углеводов, необходимым для поддержания уровня глюкозы в крови в пределах физиологической нормы. Синтез гликогена в печени происходит при участии фермента глюкокиназы, активность которой превышает в 10 раз активность гексокиназы. в постабсорбционный период содержание глюкозы в крови воротной вены достигает 20 ммоль/л, тогда как в периферической крови ее содержание изменяется незначительно — в пределах нормальных величин. Транспорт глюкозы через слизистую оболочку кишечника осуществляется с помощью белкового натрий-глюкозного транспортера или симпортера, который имеет мол. м. 55 000, включает в себя 664 аминокислоты и ген, кодирующий этот белок-транспортер, локализующийся на 22-й хромосоме. Связывание ионов натрия и глюкозы уравновешивается соответствующими конформационными изменениями внутренней поверхности мембраны, где количество связанных ионов натрия небольшое и глюкоза высвобождается за счет уменьшения аффинности белков к глюкозе даже в том случае, если ее концентрация в межклеточной жидкости относительно высокая. Поступившая из кишечника глюкоза далее превращается в гликоген — полимер глюкозы, молекулярная масса которого исчисляется несколькими сотнями тысяч, тогда как молекулярная масса глюкозы равна 180.



следующая страница >>