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.
Общая схема метаболизма глюкозы
Основные пути метаболизма углеводов Аэробное окисление глюкозы: гликолиз - цикл трикарбоновых кислотокислительное фосфорилирование. Анаэробное окисление глюкозы: гликолиз (конечный продукт лактат), брожение (лактатат, этанол. . ). Распад гликогена – гликогенолиз. Синтез глюкозы – глюконеогенез. Депонирование глюкозы - гликогенгенез у животных или синтез крахмала в растениях. Синтез пентоз - пентозофосфатный путь.
Переваривание углеводов
Процесс переваривания углеводов обеспечивается специфическими гидролазами, локализованными, соответственно: ά-амилаза слюны; панкреатическая ά-амилаза и мальтаза, сахараза, лактаза, работающими в тонком кишечнике. Его продуктами являются моносахариды. Глюкоза – основной продукт переваривания, другие моносахариды в процессе метаболизма могут превращаться в глюкозу или ее метаболиты. Во время пищеварения уровень глюкозы в крови превышает норму (3, 3 – 5, 5 ммоль/л), физиологическая гипергликемия в среднем составляет 8 – 10 ммоль/л. По системе воротной вены большая ее часть попадает в печень. Ее высокие концентрации активируют глюкокиназу и синтез гликогена – гликогенез (в этом органе глюкоза депонируется). В основе патологии переваривания и всасывания углеводов могут быть либо дефекты ферментов, участвующих в переваривании, либо – нарушения всасывания продуктов переваривания в тонком кишечнике. В любом случае отмечается развитие осмотической диареи, т. к. углеводы, поступая в дистальные отделы кишечника меняют осмотическое давление, а под действием микроорганизмов образуются газы и органические кислоты. Все это приводит к притоку воды в кишечник, усилению перистальтики, спазмам, метеоризму. Пример- недостаточность лактазы: а) первичная (развитие симптомов сразу после рождения. Прием молока – рвота, диарея, спазмы, боли в животе); б) недостаточность из-за снижения экспрессии гена в онтогенезе (симптомы аналогичны, но развивается с возрастом вследствие возрастного дефицита лактазы); в) вторичная (обусловлена патологией ЖКТ- энтероколиты, либо операций)
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 реакция Активация моносахаридов
1 этап 2 реакция Изомеризация глюкозо-6 -фосфата
1 этап 3 реакция Фосфорилирование фруктозо-6 -фосфата
1 этап 4 реакция Альдольное расщепление фруктозо-1, 6 -фосфата
2 этап 5 реакция Изомеризация дегидроксиацетонфосфата
2 этап 6 реакция Окисление глицеральдегид-3 -фосфата, сопряженное с фосфорилированием
2 этап 7 реакция Гидролиз 1, 3 дифосфоглицерата с образованием 3 -фосфоглицерата
2 этап 8 реакция Изомеризация 3 -фосфоглицерата
3 этап 9 реакция Дегидратация 2 -фосфоглицерата
3 этап 10 реакция Кислотный гидролиз фосфоенолпирувата
Анаэробное превращение пирувата Суммарное уравнение анаэробного гликолиза
Суммарное уравнение гликолиза при аэробном пути окисления глюкозы Глюкоза + 2 НАД+ + 2 АДФ + 2 Фн = 2 НАД∙Н + 2 ПВК + 2 АТФ + 2 H 2 O + 2 Н+
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 HSСо. 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
Обобщенная схема окисления глюкозы
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 осуществляется 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 родов Lactobacterium и Streptococcus. Существуют также уксуснокислое, маслянокислое, лимоннокислое, пропионовокислое, муравьинокислое, гомоацетатное и метановое виды брожения.
Скачать презентацию Метаболизм углеводов Метаболизм или обмен веществ —
Метаболизм углеводовЛекция5.ppt