ТЕМА ОБМЕН УГЛЕВОДОВ 4 ЧАСА План лекции 1

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

ТЕМА: ОБМЕН УГЛЕВОДОВ (4 ЧАСА) План лекции: 1. Гидролиз и фосфоролиз крахмала. Ферменты катализирующие данные реакции. 2. Превращения глюкозы: дихотомический распад в аэробных условиях(цикл Кребса), в анаэробных условиях(молочнокислое брожение, спиртовое брожение), апотомический распад. 3. Энергетический баланс распада глюкозы по разным направлениям. 4. Биосинтез углеводов. Фотосинтез. Цель лекции: Дать студентам информацию об основных направлениях превращений и синтезе углеводов как основных энергетических соединений. Сахара являются субстратами окислительных реакций. В результате превращения сахаров клетка получает, во-первых, энергию, необходимую для выполнения жизненных функций, и, во-вторых, промежуточные соединения для синтеза других биологически важных соединений.

Полисахариды и олигосахариды распадаются до более простых соединений посредством реакций двух типов: гидролиза и фосфоролиза (первый - в пищеварительном тракте, второй - в клетках). 1. Гидролиз крахмала и гликогена ускоряется амилазами специфические ферменты, относящиеся к группе гидролаз гликозидов. а) γ-амилаза (α-1, 4 -глюкан-глюкогидролаза) ускоряет реакцию гидролиза 1, 4 -связей, последовательно отщепляя остатки глюкозы от не восстанавливающего конца молекулы. б) β-амилаза (α-1, 4 -глюкан-мальтогидролаза) ускоряет реакцию гидролиза 1, 4 -связям, последовательно отщепляя остатки мальтозы от не восстанавливающего конца молекулы. При этом α-мальтоза→ β-мальтозу. в) α-амидаза (α-1, 4 -глюкан-4 -глюканогидролаза) ускоряет реакцию гидролиза 1, 4 -связям без всякого порядка с образованием α-мальтозы. г) амило-1, 6 -глюкозидаза (амило-6 -глюкангидролаза) ускоряет реакцию гидролиза 1, 6 -связей в молекуле крахмала гликогена (амилопектина) расщепляя, таким образом, молекулу крахмала в точках разветвления полигликозидной цепи и образуя олигосахариды с тем или иным числом остатков α-D-глюкозы. Это характерно для живых тканей. Аналогично крахмалу и гликогену гидролизуется целлюлоза фермента целлюлозы (β-1, 4 -глюкан гидролазы) и другие полисахара.

Дисахара гидролизуются легко под действием α и β-гликозидаз до моносахаридов. (1, 6)α-D-гликозидная связь невосстан. конец (1, 4) α-D-гликозидная связь НОН амилаза α-D-глюкоза, α и β-мальтоза, α-D- и β-D-глюкоза

2. Фосфоролиз полисахаров ускоряют специфические ферменты -фосфорилазы, которые представляют собой гликозилтрансферазы. Подвергаются только 1, 4 -связи с образованием глюкозо-1 -фосфата и остаточного декстрина, где имеются 1, 6 -связи, которые далее расщипляются при посредстве амило-1, 6 - гликозидазы.

α-глюканфосфорилаза (α-1, 4 -глюканортофосфат-гликозилтрансфераза) глюкозо-1 -фосфат Внутриклеточная фосфорилаза существует в двух формах: малоактивная в и высокоактивная а. Переход в а происходит при фосфорилировании серинового остатка фермента. Важную роль играет в этом процессе аденозин-3/-5/-монофосфат (с АМР), который синтезируется из АТР.

Превращения моносахаридов Дальнейший обмен сахаров идет таким путем, что используются только фосфорные эфиры моносахаров, свободные же монозы фосфорилируются под действием АТФ + фосфотрансферазы - киназы. глюкокиназа Глюкоза + АТФ глюкозо-6 -фосфат + АДФ (АТФ: D-глюкоза-6 -фосфотрансфераза) фруктокиназа β-D-фруктаза + АТФ β-D-фруктозо-6 -фосфат + АДФ (АТФ: D-фруктоза-6 -фосфотрансфераза) рибокиназа β-D-рибоза + АТФ β-D-рибозо-5 -фосфат + АДФ (АТФ: D-рибоза-5 -фосфотрансфераза) Фосфорилированные монозы легко подвергаются изомеризации. глюкозофосфатизомераза α-D-глюкопиранозидо-6 -фосфат β-D-фруктофуранозидо-6 -фосфат

D-рибозо-5 -фосфат D-риболозо-5 -фосфат D-ксилулозо-5 фосфат Распад глюкозо-6 -фосфата 1. Дихотомический путь распада Анаэробные условия распада (безкислородные) приводят к образованию молочной кислоты или спирта. В случае аэробных условий идет окисление пировиноградной кислоты. Таким образом, распад сахаров до пировиноградной кислоты одинаков, и в случае аэробных и в случае анаэробных условий.

2. Апотомический путь распада глюкозо-6 фосфат дегидрогеназа Глюкозо-6 -фосфат 6 -фосфоглюколактон глюконолактоназа 6 -фосфоглюконовая кислота СО 2 + Рыбулозо-5 фосфат глюкозо-6 -фосфат 6 моль глюкозо-6 -фосфат + 12 NADP + 7 H 2 O + H 3 PO 4 + 5 молекул глюкозо-6 -фосфат. 6 CO 2 + 12 NADP H 2

Цикл трикарбоновых и дикарбоновых кислот.

ТР 2 (NAD H ) 2 (АТР) Энергетический 2 баланс анаэробного и аэробного процессов 2 АТР деградации сахаров Пируват G =217 к. Дж/моль 2 пируват 2 (NAD H 2) Лактат 2 Ас-Со. А Глюколиз 2(СТР)=2(АТР) Цикл лимонной Цикл ЛК к-ты Дихотомическая 2 ФП Н 2 цепь и окислительное фосфорилирование 38 АТР G =2844 к. Дж/моль 6 СО 2 2 3( NAD H 2) Дыхательная цепь и

Таким образом, общий итог образования макроэрготических связей в аэробных условиях выражается в синтезе 38 АТР на молекулу глюкозы по сравнению с синтезом 2 АТР в анаэробных условиях. Синтез АТР из АДФ и Н 3 РО 4 при деградации сахаров называется окислительным фосфорилированием. Оно проходит через дыхательную цепь ферментов, при помощи которой атомы водорода и электроны снятые с окисляемых субстратов, передаются на кислород. Синтез АТФ так же происходит и путем субстратного фосфорилирования. Примерами могут служить реакции окисления фосфоглицеринового альдегида, окислительного декарбоксилирования L-кетоглутаровой к -ты в цикле лимонной кислоты. Окислительное фосфорилирование связано с транспортом Н 2. Универсальным донором Н 2 является NAD Н 2. На каждую пару атомов водорода синтезируется 3 АТР. На каждую пару атомов водорода из ФП Н 2 синтезируется 2 АТР. Таким образом, распад сахаров идет по трем направлениям: гликолиз (продукт распада молочная кислота); брожение (продукт распада СО 2 + С 2 Н 5 ОН); полное окисление (продукт распада СО 2 и Н 2 О). Во всех случаях при этом выделяется энергия которая накапливается в образующихся АТР.

Биосинтез углеводов. 1. Синтез моносахаридов Простые углеводы возникают, главным образом, при первичном биосинтезе органического вещества на Земле. Этот процесс осуществляется автотрофными (сами себя питающими) организмами-растениями, а также фотосинтезирующими и хемосинтезирующими бактериями. Фотосинтезирующие бактерии и зеленые растения используют для первичного синтеза органических веществ энергию световых лучей. Хемосинтез, т. е. ассимиляция СО 2 за счет энергии, выделяемой при окислении неорганических соединений. Первичный синтез начинается с синтеза АТФ из АДФ и нерганического фосфата. Одновременно с синтезом АТФ идет и вторая важнейшая для осуществления первичного биосинтеза органических веществ - высвобождение атомов водорода, необходимых для восстановления СО 2.

. АДФ + Н 3 РО 4 неорг. соединений АТФ NADФ + 2 Н 2 О хлорофилл NADФ + 2 Н 2 О + СО 2

Что касается синтеза простых углеводов организмами гетеротрофами, то исходным веществом является пировиноградная кислота, которая возникает при распаде аминокислот или при посредстве глиоксилового цикла. Переход от ПВК к углеводам осуществляется путем обращения процесса дихотомического распада углеводов и, следовательно, из каждых двух молекул ПВК образуется 1 мол. Фруктозо-1, 6 -дифосфата. Однако и здесь есть одна особенность: переход от ПВК к фосфоэколпировиноградной идет обходным путем, через щавелевоуксусную к-ту, вследствие необходимости реакций превращения фосфоенолпирувата в ПВК. Синтез олигосахаридов Биосинтез олигосахаридов осуществляется путем реакций трансгликозидирования. Перенос гликозильного остатка на один моносахарид идет с фосфорного эфира другого моносахарида и ускорится специфической гликозилтрансферазой.

Сахарозогликозилтрансфераза (сахарозофосфорилаза) Сахароза Синтез полисахаридов Подобно синтезу олигосахаридов образование полисахаров идет путем трансгликозидирования. Полная аналогия существует также и в характере субстатов, с которых переносятся гликозильные остатки к цепи олигосахарида. Ими могут быть фосфорные эфиры моноз, уридинфосфосахара и олигосахариды. Реакции переноса остатков моносахаридов в процессе биосинтеза полисахаридов ускоряются соответствующими гликозилтрансферазами. В последнее время выявлено, что для разных полисахаридов при их биосинтезе субстратами служат разные нуклеозиддифосфосахара. Целлюлоза образуется с помощью гуанозиндифосфоглюкозы и -1, 4 -глюкана.

Для реакций синтеза полисахаридов характерно также, что осуществляется перенос не только остатков моносахаридов, но и полигликозидных фрагментов, с одного полисахарида на другой. Примером могут перенос части полигликозидной цепи у 1, 4 -глюкана из положения 4 в положение 6, катализируемый изомеразой амилозы (L-1, 4 глюкан: L-1, 4 -глюкан-6 -гликозилтрансферазой), которую часто называют L-глюкан - ветвящей гликозилтрансферазой. Так возникают в организме разветвленные молекулы полисахаридов.

Скачать презентацию ТЕМА ОБМЕН УГЛЕВОДОВ 4 ЧАСА План лекции 1

Лекция 15.16ОБМЕН УГЛЕВОДОВ.ppt

Количество слайдов: 17