Обмен углеводов Лекция для студентов 4 курса специальности

Обмен углеводов Лекция для студентов 4 курса специальности Химия

Общая характеристика углеводов n Углеводы – органические соединения, содержащие альдегидную или кетонную группу и несколько гидроксильных групп. n Общая формула Сm(Н 2 О)n не совсем верна. Например, формула дезоксирибозы – С 5 Н 10 О 4. В 1927 г. Международная комиссия по реформе химической номенклатуры предложила термин «углеводы» заменить термином «глициды» (или глициды «глюциды» ). n

Функции углеводов в организме n Канонические (общие) функции: q q q n Энергетическая. Структурная (пластическая). Метаболическая. Неканонические функции: q q q Защитная (Пример: мукополисахариды). Регуляторная (Пример: клетчатка). Обеспечение специфичности групп крови (Групповые вещества крови – гликопротеины). Рецепторная. Информационная.

Процессы обмена углеводов 1. Расщепление поли- и дисахаридов до моносахаридов в ЖКТ. Всасывание моносахаридов из кишечника в кровь. 2. Синтез и распад гликогена в тканях (в печени). 3. Анаэробное и аэробное расщепление глюкозы: глюкозы • анаэробный путь – гликолиз (дихотомический путь); • аэробный путь – пентозофосфатный цикл (апотомический путь). 4. Взаимопревращение гексоз 5. Аэробный метаболизм ПВК 6. Глюконеогенез – образование углеводов из неуглеводных веществ.

Переваривание и всасывание углеводов

• Переваривание начинается в ротовой полости • Гидролиз крахмала ускоряется амилазами: амилазами – -амилаза (эндоамилаза; конечный продукт – мальтоза); – -амилаза (экзоамилаза – отщепляет остатки мальтозы от нередуцирующего конца молекулы); – -амилаза (глюкоамилаза) (экзоамилаза – отщепляет остатки глюкозы от нередуцирующего конца молекулы крахмала или гликогена, олиго- и даже дисахаридов (мальтозы). Виды глюкоамилаз: • кислая (р. Н 4, 8– 5, 0, в лизосомах); • нейтральная (р. Н 6, 0– 6, 5, в ЭПС и гиалоплазме); – амило-1, 6 -глюкозидаза (гидролиз 1, 6 -связей в амилопектине. • Для амилаз характерно отсутствие абсолютной специфичности.

Ротовая полость n Ферменты – амилаза слюны ( -амилаза) и мальтаза q q -Амилаза слюны в основном осуществляет первые фазы распада крахмала (или гликогена) до декстринов и частично мальтозы. Мальтоза с помощью мальтазы расщепляется до глюкозы:

Желудок n n В желудочном соке нет ферментов, ферментов расщепляющих сложные углеводы, а амилаза слюны инактивируется кислой средой (р. Н желудочного сока 1, 5– 2, 5, а оптимум р. Н -амилазы 6, 8– 7, 2). Однако в более глубоких слоях пищевого комка действие амилазы слюны некоторое время продолжается и происходит расщепление полисахаридов до декстринов и мальтозы.

Двенадцатиперстная кишка n n Крахмал (и гликоген) расщепляется под действием панкреатической -амилазы р. Н близок к нейтральному, поэтому -амилаза панкреатического сока максимально активна. Этот фермент завершает превращение крахмала (и гликогена) в мальтозу. 1, 6 -гликозидные связи гидролизуются амило-1, 6 гликозидазой Мальтоза гидролизуется до глюкозы под влиянием мальтазы

n Кишечный сок содержит также активную сахаразу, сахаразу гидролизующую сахарозу:

• Лактоза (молочный сахар) под действием лактазы кишечного сока расщепляется на глюкозу и галактозу:

Синтез гликогена

Фосфорилирование глюкозы • Фермент – гексокиназа (в печени – глюкокиназа) Глюкозо-6 фосфат (Г-6 -Ф)

Изомеризация Г-6 -Ф n Фермент – фосфоглюкомутаза Г-6 -Ф Г-1 -Ф

1 стадия синтеза гликогена Г-1 -Ф взаимодействует с уридинтрифосфатом (УТФ) с образованием уридиндифосфатглюкозы (УДФ-глюкозы) и пирофосфата. n Фермент – глюкозо-1 -фосфат-уридилилтрансфераза (УДФГ-пирофосфатаза): n

УДФ-глюкоза

2 стадия синтеза гликогена n n n перенос глюкозного остатка, входящего в состав УДФ -глюкозы, на глюкозидную цепь гликогена; при этом образуется (1– 4)-гликозидная связь между атомом С 1 добавляемого остатка глюкозы и гидроксильной группой атома С 4 остатка глюкозы растущей цепи. Фермент – гликогенсинтаза: гликогенсинтаза УДФ-глюкоза + (С 6 Н 10 О 5)n → УДФ + (С 6 Н 10 О 5)n+1. n УДФ вновь фосфорилируется в УТФ за счет АТФ, и цикл превращения Г-1 -Ф начинается сначала.

Схема синтеза гликогена Г-1 -Ф УТФ пирофосфат УДФ-глюкоза (С 6 Н 10 О 5)n+1 АДФ АТФ УДФ

n Образование 1, 6 -гликозидных связей происходит с помощью гликогенветвящего фермента n Благодаря способности к отложению гликогена (в печени, мышцах и др. ) создаются условия для накопления в норме некоторого резерва углеводов.

Распад гликогена и освобождение глюкозы (глюкогенез)

n n n Главным в распаде гликогена является процесс фосфоролиза, а не гидролиза. фосфоролиза Фосфоролиз происходит под действием ферментов фосфорилаз, которые фосфорилаз переводят полисахариды из запасной формы в метаболически активную. В присутствии фосфорилазы гликоген распадается с образованием Г-1 -Ф: (С 6 Н 10 О 5)n + Н 3 РО 4 → (С 6 Н 10 О 5)n– 1 + Г-1 -Ф.

Регуляция активности фосфорилазы n Активность фосфорилаз, как и, следовательно, процесс фосфоролиза в целом, тонко регулируется

ц. АМФ

Глюкогенез n n Фосфорилаза а отщепляет остатки глюкозы от периферического конца наружных ветвей молекулы гликогена При приближении к 1, 6 -связям начинает работать фермент амило-1, 6 -глюкозидаза, после чего фосфорилаза а продолжает действовать до новой точки ветвления. Образовавшийся Г-1 -Ф превращается в Г-6 -Ф под действием фосфоглюкомутазы, которая активируется глюкозо-1, 6 -дифосфатом (Г-1, 6 -д. Ф), выполняющим функцию кофермента. Образование глюкозы из Г-6 -Ф в печени происходит под влиянием глюкозо-6 -фосфатазы: Г-6 -Ф + Н 2 О → С 6 Н 12 О 6 + Н 3 РО 4.

Схема распада и синтеза гликогена

n Сохранение постоянства концентрации сахара в крови есть прежде всего результат одновременного протекания двух процессов: q q поступления глюкозы в кровь из печени и потребления ее из крови тканями, где она используется как источник энергии (в первую очередь).