МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВВЕДЕНИЕ ОСНОВЫ БИОХИМИИ УГЛЕВОДЫ
ХИМИЯ. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ Дисперсная система — гетерогенная система из двух или большего числа фаз, которые практически не смешиваются и химически не взаимодействуют. Дисперсная фаза Дисперсная среда
ГЛОССАРИЙ Гепатоциты — основные клетки функциональной ткани печени. Адиопоциты — клетка, основную массу которой составляют липиды. Триацилглицеролы(ТАГ) — группа органических соединений, подгруппа липидов, полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот. Гликолиз глюкозы. — процесс окислительного биохимического разложения Гликогенез – процесс биохимического синтеза гликогена. Гликогенолиз — биохимический процесс расщепления гликогена на глюкозу. Глюконеогенез – процесс биохимического синтеза глюкозы из неуглеводных продуктов. Метаболиты — химические вещества, необходимы для метаболических процессов (первичные метаболиты) или являющиеся продуктами метаболических реакций. Аденозин(три-, ди-, моно-)фосфат(АТФ, АДФ, АМФ, ATP, ADP, AMP) – фосфорный эфир аденозина (производное аденина и рибозы). При гидролизе фосфатной части способен высвобождать энергию (40 -60 к. Дж/моль). Основной переносчик энергии биохимических процессов.
БИОХИМИЯ. ОРГАНИЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА Углеводы (сахара, сахариды) — группа полигидрокси- карбонильных или кетоновых соединений, входящих в состав живых организмов. Энергетическая функция Являются основным источником энергии для организма q Хорошо растворимы в воде; q Быстро разлогаемые соединения. Структурная функция q Входят в состав сложных соединений; q Являются функциональными лигандами. Осомрегуляционная функция q Хорошо растворимы в воде; q Способны к мембранной диффузии; Запасательная функция Формируют запас питательных веществ в организмах. q Быстро мобилизуемый запас; q Многофункциональность запаса; Рецепторно функция Входят в состав рецепторных белков Кофакторная функция Служат кофакторами некоторых ферментативных реакций
БИОХИМИЯ. ОРГАНИЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА Исходя из строения, углеводороды - многоатомные спирты с альдегидной или кетоновой группой. Моносахариды • • По функциональной группе: Альдозы(-COH) или Кетозы(=C=O); По конформации OH-группы первого атома углерода: α- и β- формы; Стероизомерически: L-(laevus –левый) и D-(dexter - правый) изомеры; По размерам углеродной цепи: триозы(3 С), тетрозы(4 С), пентозы(5 С) и т. д. Олигосахариды • По количеству моносахаридов: Дисахариды(2 Моно), трисахариды(3 моно), тетрасахариды(4 моно) и т. д. Полисахариды • По однородности состава: o Гомополисахариды - состоят из одинаковых моносахаров; o Гетерополисахариды - состоят из разных моносахаров.
БИОХИМИЯ. ОРГАНИЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА Потребность в углеводах взрослого организма составляет 350 -400 г в сутки. С пищей в основном поступают: • Крахмал – основной резервный полисахарид растений; • Гликоген – основной резервный полисахарид животных; • Целлюлоза – основа клеточных оболочек высших растений; • Распространенные дисахариды: сахароза, лактоза, мальтоза; • Распространенные моносахариды: глюкоза, фруктоза, рибоза. Полисахариды Олигосахариды Моносахариды Всасывание в кровь моносахаридов осуществляется: • Облегченной диффузией (при высоких концентрациях); • По «механизму вторичного активного транспорта» параллельно Na-K обмену (при низких концентрациях). Клетки печени Галактозы β- и L-глюкозы Фруктозы Клетки других тканей Пищеварительные реакции Гепатоцитарные реакции α-D-глюкоза
БИОХИМИЯ. ОРГАНИЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА Транспортировка глюкозы из крови в клетки осуществляется по средствам глюкозных транспортных белков(ГЛЮТ# или GLUT#). Выделяют 5 основных типов транспортеров, отличающихся локализацией и степенью сродства к глюкозе: GLUT 1, GLUT 2, GLUT 3, GLUT 5 и GLUT 4. Особенности GLUT 4: • Инсулинозависимый транспортер; • Характерен для жировых и мышечных тканей; • Практически полностью локализован в цитоплазме. Присутствие инсулина Внедрение GLUT 4 в мембрану Облегчение диффузии глюкозы Попадая в клетку глюкоза в цитозоле немедленно фосфорилируется гексокиназой (фермент) с образованием эфира, данная реакция часто именуется «активацией глюкозы» . Фосфорилирование необходимо для: • Фосфатный эфир глюкозы не может покинуть клетку, поскольку молекула отрицательно заряжена и отталкивается от поверхности мембраны; • Наличие заряженной группы обеспечивает правильную ориентацию молекулы; • Уменьшается концентрация свободной (нефосфорилированной) глюкозы, что способствует диффузии новых молекул из крови.
БИОХИМИЯ. ОРГАНИЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА После фосфорилирования, глюкоза, в зависимости от условий и вида клетки, метаболизируется по различным направлениям: • Используется в энергетическом обмене - окисляется в реакциях катаболизма для синтеза АТФ. Данный вид метаболизма обязательно присутствует во всех клетках; Анаэробное Глюкозо-6 -фосфат Пируват+8 АТФ • Энергия полного распада глюкозы составляет 2880 к. Дж/моль. окисление Аэробное окисление • Энергия гидролиза связей 38 моль АТФ составляет ~1990 к. Дж (52 к. Дж/моль), т. е 70% от всей энергии, выделяющейся при полном распаде глюкозы. Лактат+2 АТФ CO 2+H 2 O+30 АТФ • Запасается в виде гликогена. К синтезу гликогена способны большинство тканей; • Гепатоциты (при высокой концентрации) синтезируют из глюкозы холестерин, а адиопоциты – ТАГ (триацилглицеролы). • Деметилирование с образованием пентоз; • Метаболизирование с образованием отличных от глюкозы гексоз, с последующим формированием гетерополисахаридов; • Синтез гликопротеинов, гликолипидов и других соединений.
БИОХИМИЯ. ОРГАНИЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА Распад – полисахарид глюкозы, Гликоген гликогена (Гликогенолиз) • Происходит последовательным основной запáсный углевод животных. • отщеплением глюкозо-1 -фосфата; Синтез и распад гликогена • Первичное расщепление требует обеспечивают постоянство наличие одного вида фермента и концентрации глюкозы в крови; • происходит на всех пригодных для Гликоген малорастворим в воде и не этого цепочках гликогена; влияет на осмотическое давление; • Гликоген депонируется главным • Расщепление ветвей из менее 5 остатков в печени и скелетных глюкозы требует образом дополнительных ферментативных мышцах. реакций. • Конечным продуктом является Синтез гликогена • глюкозо-6 -фосфат. Требует затрат энергии; • Происходит в несколько стадий, для обеспечения необратимости реакций; • Синтез осуществляет наращиванием существующих глюкозных цепочек; • Ветвление структур, образовываемое специальным ферментом, обеспечивает пространственную компактность.
БИОХИМИЯ. ОРГАНИЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА • Синтез и распад гликогена проходят по разным метаболическим путям; • Гликоген печени запасается для • Гликоген мышц запасается для поддержания концентрации нужд быстрого высвобождения глюкозы в крови; энергии при физических нагрузках; • Распад гликогена до глюкозо-6 -фосфата не требует энергии; • Направление процесса в сторону синтеза или распада гликогена обеспечивается химической регуляцией.
БИОХИМИЯ. ОРГАНИЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА Процессы накопления глюкозы в виде гликогена и его распад должны быть согласованы с потребностями организма в глюкозе как источнике энергии. Абсорбтивный режим Гормоны Постабсорбтивный режим • Глюкагон — пептидный гормон, вырабатывается α-клетками островков Лангерганса поджелудочной железой в ответ на снижение уровня глюкозы в крови, активирует гликогенолиз и глюконеогенез; • Инсулин — белковый гормон, синтезируется и секретируется в кровь β-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы в ответ на повышение уровня глюкозы в крови, активирует гликогенез и повышает внутриклетучную диффузию; • Адреналин(Эпинефрин) — основной гормон мозгового вещества надпочечников. По отношению к метаболизму гликогена – усиливает глюконеогенез и гликогенолиз, тормозит синтез гликогена.
БИОХИМИЯ. ОРГАНИЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА Глюкоза является одним из основных реагентов внутриклеточных реакций: • Эритроциты способны усваивать исключительно глюкозу; • Нервная ткань потребляет 100 -120 г глюкозы в сутки только для поддержания своей деятельности и практически не способна к усваиванию ТАГ; • Метаболиты глюкозы являются важными компонентами синтеза других соединений В случае наступления гипогликемии в постабсорбтивный период, организм может синтезировать глюкозу самостоятельно - способен к глюконеогенезу: • Протекает, в основном, в печени, менее интенсивно - в корковом веществе почек и слизистой оболочке кишечника; • Обеспечивает выведение и/или метаболизм «шлаковых» соединений; • Происходит за счет обращения реакций гликолиза и обходных реакций необратимых стадий гликолиза; • Имеет отрицательный энергетический баланс, т. е. требует затрат энергии, как в случае обратных, так и в случае обходных реакций.
Скачать презентацию МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВВЕДЕНИЕ ОСНОВЫ БИОХИМИИ УГЛЕВОДЫ
02_MBO_BZhD_Osnovy_Biokhimii_Uglevody.pptx