Обмен углеводов Лекция 4-5 В сутки с пищей

Обмен углеводов Лекция 4-5

В сутки с пищей поступает 400-500 г углеводов; Основным углеводом пищи является крахмал, содержание которого в обычном рационе может достигать 80 %; В процессе пищеварения пищевые углеводы под действием фермента амилазы расщепляются и превращаются в моносахариды, главным из которых является глюкоза.

Строение глюкозы С6Н12О6

Клетчатка (целлюлоза), в молекуле которой остатки глюкозы соединены прочными связями, в ходе пищеварения не расщепляется и, пройдя через весь кишечник, выделяется из организма; Клетчатку и другие трудно расщепляемые углеводы часто называют балластными веществами или пищевыми волокнами;

Балластные вещества выполняют две важные функции: Во-первых, двигаясь по пищеварительному тракту и касаясь его стенки, пищевые волокна усиливают перистальтику, т.е. волнообразное сокращение тонкой кишки, необходимое для перемещения пищи; Во-вторых, пищевые волокна являются хорошими сорбентами. На них могут сорбироваться и затем вместе с ними покидать организм различные токсичные вещества и, в том числе, холестерин.

Образовавшиеся моносахариды всасываются и по системе воротной вены поступают в печень; В печени бόльшая часть глюкозы превращается в гликоген.

Синтез гликогена Гл + АТФ Гл-6-фосфат Гл-6-фосфат + УТФ Гл-1- УДФ (С6Н10О5)n + m Гл-УДФ (С6Н10О5)n+m + m УДФ - 2 Ф Гликоген- затравка Удлиненный гликоген Этот синтез ускоряется инсулином; Максимальное содержание гликогена в печени может достигать 5-6 %.

Схема строения гликогена глюкоза (C6Н10О5)n

Синтез гликогена из глюкозы также происходит в мышцах, но его концентрация в них не превышает 2-3 %; Синтезу гликогена в мышцах способствует пищевая гипергликемия. Незначительная часть глюкозы из печени попадает в большой круг кровообращения, следствии чего возникает пищевая гипергликемия.

Между приемами пищи в печени гликоген распадается и превращается в глюкозу, которая легко из печени выходит в большой круг кровообращения; Распад гликогена в печени протекает путем фосфоролиза: (С6Н10О5)n + m Н3РО4 (С6Н10О5)n-m + m Гл-1-Ф Гл-1-Ф Гл-6-Ф Глюкоза + Н3РО4 Исходный гликоген Укороченный гликоген + Н2О

Распад гликогена в печени ускоряется гормонами: глюкагоном и адреналином; Распад гликогена в мышцах ускоряется только адреналином;

Благодаря этим двум процессам – синтезу и распаду гликогена в крови концентрация глюкозы изменяется только в небольшом диапазоне, и поэтому кровь постоянно снабжает все органы глюкозой; У здорового человека в крови, взятой для анализа в состоянии покоя и натощак, концентрация глюкозы имеет следующие величины: 3,9 – 6,1 ммоль/л 70 -110 мг% 0,7-1,1 г/л

Бόльшая часть глюкозы (90-95 %) используется всеми органами для получения энергии; Такой распад получил название – гексозодифосфатный путь (ГДФ-путь); ГДФ-путь протекает аэробно и анаэробно; Аэробный распад протекает постоянно, а анаэробной распад при выполнении интенсивной работы.

Аэробный распад углеводов - сложный, многостадийный процесс, включающий десятки промежуточных реакций, приводящих в конечном итоге к образованию углекислого газа и воды с выделением большого количества энергии; Этот процесс можно разделить на три этапа, последовательно идущих друг за другом.

Суммируя уравнения всех промежуточных стадий, можно получить итоговое уравнение первого этапа: С6Н12О6 + О2 + 8 АДФ + 8 Н3РО4 2 С3Н4О3 + 2 Н2О + 8 АТФ Первый этап аэробного распада глюкозы протекает в цитоплазме клеток; На этом этапе глюкоза превращается в пировиноградную кислоту (пируват); Этот этап часто называют гликолизом; глюкоза пируват

Первый этап распада углеводов практически обратим; Из пирувата, а также из лактата может синтезироваться глюкоза, а из неё затем гликоген.

Второй и третий этапы аэробного окисления глюкозы протекают в митохондриях с участием дыхательной цепи и поэтому обязательно требуют О2; Эти этапы, в отличие от первого, необратимы.

В ходе второго этапа от пировиноградной кислоты отщепляются углекислый газ и два атома водорода; Отщепленные атомы водорода по дыхательной цепи передаются на кислород с выделением воды и одновременным синтезом АТФ; Образовавшаяся из пирувата уксусная кислота присоединяется макроэргической связью к коферменту А - переносчику остатков кислот.

Итоговое уравнение второго этапа С3Н4О3 + ½ О2 + HS-KoA + 3 АДФ + 3 Н3РО4 СН3-С ~S-KoA + CO2 + H2O + 3 АТФ О Ацетил-КоА Пируват Кофермент А Второй этап распада глюкозы протекает с участием витамина В1 (тиамина) и называется «Окислительное декарбоксилирование»

Третий этап аэробного окисления глюкозы Третий этап окисления углеводов – цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот ЦТК) является завершающим этапом распада не только углеводов, но и всех остальных классов органических соединений:

Общая схема катаболизма Белки Жиры Углеводы +О2 +О2 Н2О Ацетил-кофермент А СО2 +О2 +О2 С2 АТФ Цикл Кребса (ЦТК) +О2

Схема цикла Кребса Ацетил-КоА Лимонная кислота Янтарная кислота α-кетоглутаровая кислота Яблочная кислота Щавелево-уксусная кислота КоА СО2 2Н (+ 1/2О2, - 3 АТФ) 2Н (+ 1/2О2, - 3 АТФ) 2Н (+ 1/2О2, - 3 АТФ) СО2 2Н (+ 1/2О2, - 3 АТФ) С2 С4 С4 С4 С5 С6 ЦТК

Итоговое уравнение цикла Кребса СН3-С ~S-KoA + 2 O2 + 12 АДФ + 12 АДФ + 12 Ф HS-KoA + 2 CO2 + H2O + 12 АТФ О Ацетил-КоА Кофермент А

Итоговое уравнение аэробного ГДФ-пути распада глюкозы С6Н12О6 + 6 О2 + 38 АДФ + 38 Н3РО4 6 СО2 + 6 Н2О + 38 АТФ

Анаэробный распад глюкозы Анаэробный распад глюкозы обычно протекает в мышцах при выполнении интенсивных нагрузок; Конечным продуктом анаэробного распада глюкозы является молочная кислота (лактат): С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Н3РО4 2 С3Н6О3 + 2 АТФ Лактат

Общая схема распада углеводов Глюкоза Гликоген Гл-6-фосфат Пируват СО2 Н2О Лактат Ацетил-КоА + О2 без О2 + О2

Гексозомонофосфатный путь распада глюкозы (ГМФ-путь) Распаду по ГМФ-пути в организме подвергается незначительная часть глюкозы (5-10 %); ГМФ-путь распада глюкозы протекает в цитоплазме клеток печени, надпочечников, жировой ткани, а также в эритроцитах; ГМФ-путь имеет анаболическое назначение и обеспечивает различные синтезы рибозой и водородом в форме НАДФ∙Н2

Тест 1 Глюкоза является: а) моносахаридом б) дисахаридом в) олигосахаридом г) полисахаридом

Тест 2 Основным пищевым углеводом является: а) галактоза б) лактоза в) крахмал г) сахароза

Тест 3 Мономером гликогена является: а) глюкоза б) рибоза в) сахароза г) фруктоза

Тест 4 Суточная потребность в углеводах для взрослого человека составляет: а) 50-100 г б) 100-150 г в) 450-500 г г) 800-900 г

Тест 5 Конечным продуктом гидролиза крахмала в процессе пищеварения является: а) глюкоза б) рибоза в) сахароза г) фруктоза

Тест 6 Расщепление крахмала пищи осуществляется ферментом: а) амилазой б) каталазой в) лактазой г) сахаразой

Тест 7 Конечным продуктом анаэробного распада глюкозы является: а) -кетоглутаровая кислота б) молочная кислота в) пировиноградная кислота г) щавелево-уксусная кислота

Тест 8 Глюкоза депонируется в печени в форме: а) гликогена б) крахмала в) лактозы г) сахарозы

Тест 9 Распад гликогена в печени ускоряет гормон: а) альдостерон б) глюкагон в) инсулин г) паратгормон

Тест 10 Синтез гликогена в мышцах ускоряет гормон: а) адреналин б) глюкагон в) инсулин г) кортикостерон

Тест 11 Конечным продуктом первого этапа аэробного ГДФ-пути распада глюкозы является: а) ацетил-КоА б) лактат в) пируват г) щавелево-уксусная кислота

Тест 12 Цикл Кребса состоит из последовательных превращений: а) аденина б) ацетил-КоА в) глицерина г) мочевины

Тест 13 В клетке цикл трикарбоновых кислот протекает: а) в митохондриях б) в рибосомах в) в цитоплазме г) в ядре

Тест 14 При окислении молекулы ацетил-КоА в цикле Кребса синтезируется: а) 3 молекулы АТФ б) 5 молекул АТФ в) 12 молекул АТФ г) 38 молекул АТФ

Тест 15 При окислении молекулы глюкозы до углекислого газа и воды синтезируется: а) 3 молекулы АТФ б) 5 молекул АТФ в) 12 молекул АТФ г) 38 молекул АТФ

Тест 17 Молочная кислота является конечным продуктом анаэробного превращения: а) аденина б) аминокислот в) глюкозы г) нуклеотидов

Тест 18 У здорового человека в состоянии покоя и натощак концентрация глюкозы в крови: а) 1-2 ммоль/л б) 4-6 ммоль/л в) 8-10 ммоль/л г) 12-14 ммоль/л