Метаболизм углеводов. Обмен и функции Метаболизм углеводов. Обмен и функции углеводов. Анаеробное окисление углеводов. Анаеробное окисление

глюкозы.глюкозы.

к.мед.н. Шатова Ольга Петровнак.мед.н. Шатова Ольга Петровна

Донецкий национальный медицинский университет Донецкий национальный медицинский университет им.М.Горького,им.М.Горького,кафедра химиикафедра химии

Содержание лекции:Содержание лекции:

1. 1. Определение, классификация и функции углеводовОпределение, классификация и функции углеводов 2. 2. Особенности переваривания углеводов. Дисахаридазная Особенности переваривания углеводов. Дисахаридазная

недостаточностьнедостаточность 3. 3. Метаболизм гликогена. Гликогенозы и агликогенозы.Метаболизм гликогена. Гликогенозы и агликогенозы. 4. Анаеробное окисление глюкозы - гликолиз.4. Анаеробное окисление глюкозы - гликолиз.

Биологические функции углеводовБиологические функции углеводов

энергетическая функцияэнергетическая функция

структурная функция: структурная функция: гликолипиды гликолипиды или или гликопротеины, гликопротеины, входят в состав клеточных мембран. Растворимые входят в состав клеточных мембран. Растворимые гликопротеины присутствуют в плазме крови, а также гликопротеины присутствуют в плазме крови, а также входят в состав входят в состав протеогликановпротеогликанов, которые являются , которые являются важными структурными компонентами межклеточного важными структурными компонентами межклеточного матрикса.матрикса.

резервная:резервная: гликоген откладывается в некоторых органах гликоген откладывается в некоторых органах (печень, мышцы) в качестве (печень, мышцы) в качестве резервного полисахаридарезервного полисахарида

УглеводыУглеводы

Это производные многоатомных спиртов, содержащиеЭто производные многоатомных спиртов, содержащие

а) альдегидную: а) альдегидную: Н–С=ОН–С=О (альдозы) или (альдозы) или

б) кетонную : б) кетонную : –С=О –С=О (кетозы) группу(кетозы) группу

Классификация углеводовКлассификация углеводов 1. Моносахариды:1. Моносахариды: Гексозы (6 С): глюкоза (глю), фруктоза (фру), галактоза (гал)Гексозы (6 С): глюкоза (глю), фруктоза (фру), галактоза (гал) Пентозы (5С): рибоза и дезоксирибозаПентозы (5С): рибоза и дезоксирибоза Триозы (3С)Триозы (3С)

2. Дисахариды:2. Дисахариды:

Сахароза (глю+фру)Сахароза (глю+фру)

Лактоза (глю+гал)Лактоза (глю+гал)

Мальтоза (глю+глю)Мальтоза (глю+глю)

3. Полисахариды:3. Полисахариды: Гомо- крахмал, гликоген,Гомо- крахмал, гликоген, целлюлозацеллюлоза Гетеро- гепарин, Гетеро- гепарин, хондроитинсульфатхондроитинсульфат

Целлюлоза – основной компонент стенок растительных клеток и самое распространённое на Земле органическое вещество

ββ-1,4-гликозидная связь-1,4-гликозидная связь

αα-1,4-гликозидная связь-1,4-гликозидная связь

αα-1,2-гликозидная связь-1,2-гликозидная связь

сахарозасахароза лактозалактоза

мальтозамальтоза

Ротовая полостьРотовая полостькрахмалкрахмал

αα-амилаза-амилазаслюныслюны

декстриныдекстринымальтозамальтоза

лактоза (молоко)лактоза (молоко)сахароза (сахар)сахароза (сахар)

трегалоза (грибы)трегалоза (грибы)

целлюлозацеллюлоза

ЖелудокЖелудок

рН 1,5-2рН 1,5-2нет ферментов нет ферментов

для для переваривания переваривания

углеводовуглеводов

Тонкая кишкаТонкая кишка

Панкреатическая Панкреатическая αα--амилаза, мальтазаамилаза, мальтаза

глюкозаглюкоза лактазалактаза

сахаразасахаразатрегалазатрегалаза

глюкозаглюкозагалактозагалактозафруктозафруктоза

целлюлозацеллюлоза

(не(не переваривается)переваривается)

Переваривание углеводов- это гидролиз до моносахаридовПереваривание углеводов- это гидролиз до моносахаридов

Ферменты, которые гидролизуют (переваривают) углеводы действуют на Ферменты, которые гидролизуют (переваривают) углеводы действуют на гликозидные связи - гликозидазыгликозидные связи - гликозидазы

Переваривание углеводовПереваривание углеводов

В тонкой кишке В тонкой кишке всасываются моносахаридывсасываются моносахариды

Всасывание глюкозы Всасывание глюкозы активный транспорт активный транспорт (при низкой (при низкой

концентрации глюкозы в концентрации глюкозы в просвете кишечника) просвете кишечника)

осуществляется вместе с осуществляется вместе с NaNa++

облегченая диффузия облегченая диффузия (при (при высокой концентрации глюкозы высокой концентрации глюкозы

в просвете кишечника)в просвете кишечника)

Нарушение переваривания углеводовНарушение переваривания углеводовдисахаридазная недостаточностьдисахаридазная недостаточность

лактозалактоза(дисахарид)(дисахарид)

глюкоза + галактозаглюкоза + галактоза(моносахариды)(моносахариды)

лактлактазааза(дисахарид(дисахаридазааза))

ферментативное ферментативное расщепление расщепление

микоорганизмами с микоорганизмами с образованием образованием органических органических кислот и газовкислот и газов

увеличение увеличение объема воды в объема воды в кишечнике и кишечнике и

соответственно соответственно кишечного кишечного

содержимогосодержимого

усиление усиление перистальтики, перистальтики,

диарея, метеоризм диарея, метеоризм (вздутие и боль)(вздутие и боль)

Метаболизм глюкозы в клеткеМетаболизм глюкозы в клетке

печеньпечень

из кишечника из кишечника глюкозаглюкоза

глюкозаглюкоза глюкозо-6-фосфатглюкозо-6-фосфатАТФАТФ АДФАДФ

ГЛИКОГЕНГЛИКОГЕН – «банк» – «банк» глюкозыглюкозы

реакция фосфорилированияреакция фосфорилированияглюкозыглюкозы

Биологическая роль:Биологическая роль:1.1.Активация глюкозыАктивация глюкозы

2.2.Удержание глюкозы в клеткеУдержание глюкозы в клетке

глюкокиназаглюкокиназав мышцах - гексокиназав мышцах - гексокиназа

Синтез гликогена Синтез гликогена – гликогенез– гликогенез1.1. Локализация – цитоплазма гепатоцитов (печень) и Локализация – цитоплазма гепатоцитов (печень) и

миоцитов (мышечная ткань)миоцитов (мышечная ткань)2.2. Начинается: с активации глюкозыНачинается: с активации глюкозы3.3. Заканчивается: образованием гликогенаЗаканчивается: образованием гликогена4.4. Биологическая роль: запас глюкозы, которого при голоде Биологическая роль: запас глюкозы, которого при голоде

хватит на 24 часа. хватит на 24 часа. Гликоген Гликоген - содержит линейные связи (- содержит линейные связи (αα 1-4) – образует гликогенсинтаза 1-4) – образует гликогенсинтаза- связи в точке ветвления (- связи в точке ветвления (αα 1-6) – образует ветвящий фермент 1-6) – образует ветвящий фермент

(бранчинг фермент или гликозилтрансфераза)(бранчинг фермент или гликозилтрансфераза)

гликогенсинтазагликогенсинтаза

ветвящий ветвящий ферментфермент

глюкозаглюкоза

глюкозо-6-фосфатглюкозо-6-фосфат

глюкозо-1-фосфатглюкозо-1-фосфат

УДФ-глюкозаУДФ-глюкоза

гликоген гликоген n+1n+1+ праймер-гликогена n

глюкокиназаглюкокиназа

фосфоглюкомутазафосфоглюкомутаза

УДФ-глюкоза пирофосфорилазаУДФ-глюкоза пирофосфорилаза

гликогенсинтазагликогенсинтаза

ветвящий фермент = гликозил (ветвящий фермент = гликозил (αα 4-6) трансфераза 4-6) трансфераза

разветвленный гликоген разветвленный гликоген гликогенсинтаза – это регуляторный ферментгликогенсинтаза – это регуляторный фермент

активатор - инсулинактиватор - инсулинингибитор - глюкагонингибитор - глюкагон

Синтез гликогенаСинтез гликогена

При распаде гликогена в печени уровень При распаде гликогена в печени уровень глюкозы крови увеличивается глюкозы крови увеличивается

При распаде гликогена в мышцах При распаде гликогена в мышцах глюкозо-6-фосфат окисляется и глюкозо-6-фосфат окисляется и является источником энергии для является источником энергии для мышечного сокращениямышечного сокращения

глюкозаглюкоза

глюкозо-6-фосфатглюкозо-6-фосфат

глюкозо-1-фосфатглюкозо-1-фосфат

гликоген гликоген nn

фосфоглюкомутазафосфоглюкомутаза

гликогенфосфорилазагликогенфосфорилаза

деветвящий фермент (деветвящий фермент (αα-1,6-гликозидазаа)-1,6-гликозидазаа)разветвленный гликоген разветвленный гликоген

– – это регуляторный фермент (КоЕ-ПФ)это регуляторный фермент (КоЕ-ПФ) активатор - глюкагон, адреналинактиватор - глюкагон, адреналин

ингибитор - инсулинингибитор - инсулин

глюкозо-6-фосфотазаглюкозо-6-фосфотаза этот фермент есть только в печениэтот фермент есть только в печениболезнь Гирке - гликогеноз при котором болезнь Гирке - гликогеноз при котором снижена активность данного ферментаснижена активность данного фермента

В печени накапливается глюкозо-6-фосфат, что В печени накапливается глюкозо-6-фосфат, что приводит к увеличению печени (так как глюкоза приводит к увеличению печени (так как глюкоза

осмотически активное вещество) и снижению уровня осмотически активное вещество) и снижению уровня глюкозы в крови (глюкозы в крови (гипогликемиягипогликемия))

в норме уровень глюкозы крови 3,3-5,5 ммоль/л в норме уровень глюкозы крови 3,3-5,5 ммоль/л

Распад гликогена - Распад гликогена - гликогенолизгликогенолиз

гликоген гликоген nn - 1 - 1Н3РО4Н3РО4

гликогенгликогенфосфорилаза фосфорилаза bb

гликогенгликогенфосфорилаза афосфорилаза а

неактивнаянеактивная активнаяактивная

инсулининсулин

АдреналинАдреналинглюкагонглюкагон

ГлюкозаГлюкозаглюкозо-6-фосфатглюкозо-6-фосфат

пируватпируват

ацетил-КоАацетил-КоА

ЦТКЦТК 2 СО2 СО22, 3НАДН, 3НАДН22, ФАДН, ФАДН22, 1АТФ, 1АТФ

цепь переноса электроновцепь переноса электронов

НН22О и энергияО и энергия АТФАТФтеплотепло

гликогенгликоген рибозо-5-фосфатрибозо-5-фосфат НАДФННАДФН22

липидылипиды нуклеотидынуклеотиды

Гликолиз – окисление глюкозыГликолиз – окисление глюкозы

1.стадия 1.стадия дихотомиидихотомии

глюкозаглюкоза6С6С

Фосфодиоксиацетон Фосфодиоксиацетон 3С3С

+ глицеральдегид-3-+ глицеральдегид-3-фосфатфосфат

3С3С2.стадия 2.стадия окисленияокисления

НАДННАДН

пируватпируватлактатлактатнет Онет О22

ОО22

печеньпеченьСинтез глюкозы - Синтез глюкозы - глюконеогенезглюконеогенез