Лекция 7 Углеводы Метаболизм углеводов Часть 1

Лекция 7. Углеводы. Метаболизм углеводов. Часть 1.

Классификация углеводов 2

Простейшие моносахариды - триозы 3

Стероизомеры глицеральдегида Все протеиногенные аминокислоты имеют в пространстве Все углеводы имеют в пространстве D L конфигурацию 4

5

Изомеры глюкозы – D-альдозы 6

7

3 формы глюкозы β-пираноза Альдегидоспирт 8 α-пираноза

Формулы Хеуорса Конформационная формула пиранозы полукресло 9

10

Дисахариды 11

12

13

Запасные углеводы: гликоген в клетках животных, крахмал в клетках растений Крахмал 14

15

16

17

Клеточная стенка растений

Параллельные волокна целлюлозы в клеточной стенке растений

Клеточная стенка бактерий

Клеточная стенка грамположительных бактерий

Гепарин

Метаболизм углеводов Метаболизм или обмен веществ - это химические превращения, протекающие от момента поступления питательных веществ в живой организм до момента, когда конечные продукты этих превращений выделяются во внешнюю среду. Метаболический путь – это последовательность реакций, приводящих к образованию определенного продукта. Соединения, образующиеся в ходе превращений, называются метаболитами. Метаболизм рассматривают на организменном и клеточном уровнях. Метаболизм углеводов включает процессы их переваривания, катаболизма и синтеза собственных углеводов и других веществ в живом организме.

Основные пути метаболизма углеводов Катаболизм глюкозы – гликолиз, цикл трикарбоновых кислот, окислительное фосфорилирование. Распад гликогена – гликогенолиз. Синтез глюкозы – глюконеогенез. Депонирование - гликогенгенез у животных или синтез крахмала в растениях. Синтез пентоз - пентозофосфатный путь. 29

Общая схема метаболизма глюкозы

Аэробное окисление глюкозы включает реакции гликолиза и последующее окисление пирувата в цикле Кребса и дыхательной цепи до СО 2 и Н 2 О. Анаэробный распад включает те же реакции специфического пути распада глюкозы до пирувата, но с последующим превращением пирувата в лактат.

Гликолиз - это серия реакций, в результате которых глюкоза распадается на две молекулы пирувата (аэробное окисление глюкозы) или две молекулы лактата (анаэробное окисление). Все реакции гликолиза протекают в цитозоле (цитоплазме) и характерны для всех органов и тканей.

1 этап 1 стадия Активация моносахаридов

1 этап 2 стадия Изомеризация глюкозо-6 -фосфата

1 этап 3 стадия Фосфорилирование фруктозо-6 -фосфата

1 этап 4 стадия Альдольное расщепление фруктозо-1, 6 -фосфата

2 этап 5 стадия Изомеризация дегидроксиацетонфосфата

2 этап 6 стадия Окисление глицеральдегид-3 -фосфата, сопряженное с фосфорилированием

2 этап 7 стадия Гидролиз 1, 3 дифосфоглицерата с образованием 3 -фосфоглицерата

2 этап 8 стадия Изомеризация 3 -фосфоглицерата

3 этап 9 стадия Дегидратация 2 -фосфоглицерата

3 этап 10 стадия Кислотный гидролиз фосфоенолпирувата

Анаэробное превращение пирувата Суммарное уравнение гликолиза

Обобщенная схема анаэробного окисления глюкозы

Окислительное декарбоксилирование пирувата

В аэробном процессе пируват через стадию окислительного декарбоксилирования поступает в цикл трикарбоновых кислот. Реакция окислительного декарбоксилирования катализируется тремя ферментами, работающими в определенной последовательности и объединенными в пируватдегидрогеназный комплекс. Этот комплекс ферментов работает подобно конвейеру, в котором продукт передается от фермента к ферменту. Такой принцип повышает эффективность работы ферментов, так как снижает случайность в контакте реагирующих веществ с ферментом. Далее приводятся названия ферментов и характеристика катализируемых реакций. • Пируватдекарбоксилаза (1). В качестве кофермента в реакции участвует тиаминдифосфат производное витамина В 1. Фермент катализирует отщепление карбоксильной группы в виде СО 2, а ацетильный остаток присоединяет к липоевой кислоте коферменту второго фермента. Получается ацетил липоат. • Дигидролипоат ацетилтрансфераза(2) второй фермент комплекса. Катализирует перенос ацетильного остатка, соединенного с липоевой кислотой на второй кофермент HS Со. А с образованием ацетил Со. А. Таким образом, в этой реакции участвуют два кофермента: липоевая кислота, прочно соединенная с ферментом, и кофермент А, объединяющийся с ферментом в момент реакции. Водород остается связанным с липоевой кислотой, которая превращается в дигидролипоат. • Дегидрогеназа дигидролипоевой кислоты (3) отщепляет водород от липоевой кислоты и переносит его на NAD+. Далее водород транспортируется дыхательной цепью Главные продукты реакции это NADH+H+ и ацетил Со. А. NADH+H+ далее окисляется в дыхательной цепи, где энергия используется на синтез 3 моль АТР, а ацетил Со. А окисляется в цитратном цикле. Пируватдекарбоксилазный комплекс находится на

Брожение это многостадийный ферментативный окислительно восстановительный процесс превращения органических веществ, осуществляемый, как правило, в анаэробных условиях и направленный на обеспечение организмов энергией, необходимой для жизнедеятельности. Спиртовое брожение характерно для дрожжевых грибов, оно осущест вляется в анаэробных условиях и представляет собой расщепление глюкозы до этанола и диоксида углерода. Молочнокислое брожение. При молочнокислом брожении конечным продуктом является молочная кислота. Гетероферментативное молочнокислое брожение вызывают бактерии рода Lactobacterium и рода Streptococcus. Существуют также уксуснокислое, маслянокислое, лимоннокислое, пропионовокислое, муравьинокислое, гомоацетатное и метановое виды брожения.