ОБМЕН УГЛЕВОДОВ
ПЛАН ЛЕКЦИИ: • 1. Классификация углеводов • 2. Роль углеводов в питании • 3. Превращение углеводов в органах пищеварения 4. Синтез и распад гликогена
• Половина орг. соединений на земле • 70 -80% растений • 2% - животных
Углеводы Термин “углеводы” (углерод и вода) Сn (Н 2 О)m "глициды” Углеводы можно рассматривать как производные многоатомных спиртов, содержащие карбонильную группу.
Углеводы – это полигидроксикарбонильные соединения и их производные
Классификация углеводов Углеводы Моносахариды Олигосахариды Полисахариды и их производные Собственно МС Производные МС Гомополисахариды Гетерополисахариды
Моносахариды - это углеводы, которые не подвергаются гидролизу, т. е. не распадаются на более простые сахара Олигосахариды - сложные углеводы, которые содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов
• Полисахариды являются высокомолекулярными соединениями, макромолекулы которых содержат сотни и тысячи моносахаридных остатков • гомополисахариды • гетерополисахариды
Моносахариды классификация моносахаридов два признака: 1 -наличие функциональных групп-альдозы и кетозы 2 -количество атомов углерода в составе моносахаридов −С=О , =С=О Н В зависимости от числа углеродных атомов выделяются следующие группы моносахаридов: триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы и т. д.
Олигосахариды от 2 до 10 моносахаридов мальтоза, лактоза, сахароза Мальтоза (солодовый сахар) образуется при расщеплении крахмала в кишечнике. Содержится в солоде и солодовых экстрактах - "солодовый сахар"
• Лактоза – молочный сахар; важнейший дисахарид молока. • В коровьем молоке содержится до 5% лактозы, в женском молоке – до 8% • Сахароза – дисахарид, состоящий из α, Dглюкопиранозы и β, D-фруктофуранозы, соединенных α, β – 1, 2 – гликозидной связью.
• Крахмал и гликоген –углеводный резерв • в печени (до 10%) и мышцах (до 4 %) Гликоген – это разветвленный полимер, образованный остатками α, D-глюкопиранозы • Целлюлоза– основной структурный полисахарид растений. Целлюлоза состоит из остатков β, D – глюкопиранозы.
Гетерополисахариды Гликозаминогликаны – линейные отрицательно заряженные гетерополисахариды (мукополисахариды) Гликозаминогликаны могут связывать большие количества воды -желеобразный характер
• Гликозаминогликаны - длинные неразветвленные цепи гетерополисахаридов, построеныые из повторяющихся дисахаридных единиц – димеров. • гексуроновая кислота • гексозамины • NH 2 – группа ацетилирована
НОСН 2 О О Н Н NН 2 β, D – галактозамин НОСН 2 О Н ОН Н Н NН – С = О | CН 3 ОН ОН Н N-ацетилглюкозамин ОН Н Н Н ОН ОН ОН НО Н Н NН 2 β, D – глюкозамин
• Основные гликозамингликаны: • гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, кератансульфаты, гепарин.
Гиалуроновая кислота построена из повторяющихся единиц, включающих глюкуроновую кислоту и N ацетилглюкозамин. Сетка гиалуроновой кислоты в виде геля - биологический фильтр задерживает микробные и другие крупные молекулы
• Гиалуронидаза • Гиалуронидазы - активность ее повышается в раковых клетках • для рассасывания рубцов • Гиалуроновая кислота образует комплекс с белком • Доля белка колеблется от 2 до 30%
Гликоконъюгаты • Протеогликаны - белок связан с гликозаминогликанами • Гликопротеины – белки связаны с олигосахаридами • Гликолипиды – мембранные сфинголипиды, гидрофильная «головка» которых образована олигосахаридами ( узнавание лектинов)
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ УГЛЕВОДОВ: • 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ-1 г- 17, 6 к. Дж энергии 60% всей энергии • 2. Структурная - (ГЛИКОЛИПИДЫ, ГЛИКОПРОТЕИНЫ, ПРОТЕОГЛИКАНЫ, ДНК, РНК) • 3. Резервная ( гликогена, крахмал) • 4. Углеводы – информационные молекулы, участие в межклеточном узнавании (Отличия по стереохимии, различные сочетания олигосахаридов и разветвления- больше информации, чем Н. К. или белки)
ЛЕКТИНЫ- белки с высоким сродством и специфичностью связываются с определёнными углеводами • Межклеточное узнавание, передача сигнала и адгезия клеток • Сиаловая кислота защищает белки от разрушения • Сиалидаза (нейраминидаза) – метит белки для разрушения • Лектины—рецепторы асиалогликопротеинов
5. Защитная. ГИАЛУРОНОВАЯ КИСЛОТА, входя в состав соединительной ткани, препятствует проникновению чужеродных веществ. ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ участвуют в образовании вязких секретов ( слизи) • 6. Специфические функции – гепарин – антикоагулянт и т. д.
роль клетчатки в пищеварении: • она формирует пищевой камок • раздражает слизистые оболочки усиливая сокоотделение • увеличивает перистальтику кишечника • нормализует кишечную микрофлору
ПЕРЕВАРИВАНИЕ УГЛЕВОДОВ • Эпителиальные клетки кишечника могут всасывать только моносахариды • Гидролиз гликозидных связей полимеров и димеров • Полость рта - альфа-амилаза (альфа-1, 4 гликозидаза) • Желудок • Тонкий кишечник – панкреатическая альфаамилаза
• р. Н 7, 5 -8, 0 • НСО 3 • Гидролиз альфа-1, 4 -гликозидные связи • Мальтоза, изомальтоза, триозосахариды • Сахаразо-изомальтазный комплекс – на поверхности клеток, мембране микроворсинок кишечника гидролизует α-1, 2 - и α-1, 6 -гликозидные связи—сахарозу и мальтозу Бета-гликозидазный комплекс ---лактозу
клетчатка в ЖКТ не переваривается, отсутствуют бета –ГЛИКОЗИДАЗЫ, расщепляющие связи глюкозы
• Облегчённая диффузия и • Активный транспорт – глю вместе с натрием • Na+ переносится по градиенту концентрации с участием Na+, К+АТФ-азы
• Транспорт глюкозы из крови в клетки зависит от градиента её концентрации • Кроме мышц и жировой ткани – где регулирует инсулин • Транспортёры глюкозы - белки
Углеводы пищи пируват, лактат
• Фосфорилирование моносахаридов обязательный процесс обмена углеводов
• ГЛ-6 -Ф – ловушка глюкозы Синтез гликогена – гликогенез • ГЛЮ + АТФ ГЛ-6 -Ф + АДФ
• Процесс биосинтеза гликогена протекает в 4 стадии:
Глюкозо-1 -фосфат уридилтрансфераза
• УДФ-ГЛЮКОПИРОФОСФОРИЛАЗА– по обратной реакции • ГЛИКОГЕНСИНТАЗА (глюкозилтрансфераза) • Затравка -- праймер
гликогенсинтаза • УДФ-глюкоза + (С 6 Н 10 О 5)n ---------- УДФ + (С 6 Н 10 О 5)n+1
Распад гликогена • Мобилизация (распад) гликогена происходит в интервалы между приёмами пищи (постабсорбтивный период) и усиливается при физической работе
• РАСПАД ГЛИКОГЕНА Существуют 2 пути распада гликогена в тканях: фосфоролитический и гидролитический (амилолитический) ФОСФОРОЛИТИЧЕСКИЙ ПУТЬ (основной путь) Схематически его можно записать в виде 3 реакций: (С 6 Н 10 О 5)n +Н 3 РО 4 –------- С 6 Н 10 О 5)n-1+гл-1 -ф фосфорилаза
фосфоглюкомутаза • глю-1 -ф глюкозо-6 -фосфат Гл-6 - фосфатаза глюкозо-6 -фосфат + Н 2 О глюкоза + Н 3 РО 4 Гл-6 - фосфатаза в печени, а в мышцах --нет
• Синтез и распад гликогена в печени для поддержания уровня глюкозы в крови – 3, 3 - 5, 5 ммоль/л • После приёма пищи – 8, 0 ммоль/л
