Биологическая роль углеводов

Углеводы наряду с белками и липидами являются важнейшими химическими соединениями, входящими в состав живых организмов. У человека и животных углеводы выполняют важные функции: энергетическую (главный вид клеточного топлива), структурную (обязательный компонент большинства внутриклеточных структур) и защитную (участие углеводных компонентов иммуноглобулинов в поддержании иммунитета).

Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для синтеза нуклеиновых кислот, они являются составными компонентами нуклеотидных ко-ферментов, играющих исключительно важную роль в метаболизме живых существ. С нарушением обмена углеводов тесно связан ряд заболеваний: сахарный диабет, галактоземия, нарушение в системе депо гликогена, нетолерантность к молоку и т.д.

Основными УВ для организма человека являются УВ пищи: крахмал, сахароза, лактоза. Поступивший с пищей крахмал в ротовой полости будет подвергаться гидролизу под действием альфа -АМИЛАЗЫ слюны. Она расщепляет альфа (1,4)-ГЛИКОЗИДНЫЕ связи. Поскольку пища в ротовой полости задерживается недолго, то крахмал здесь переваривается лишь частично. Гидролиз крахмала завершается образованием АМИЛОДЕКСТРИНОВ. Далее пища поступает в желудок. В желудке действие альфа -АМИЛАЗЫ прекращается. Однако в более глубоких слоях действие фермента, крахмал проходит следующую стадию гидролиза- ЭРИТРОДЕКСТРИНОВ. Основным местом переваривания крахмала служит тонкий отдел кишечника. В 12 п.к. открываются протоки ПЖЖ. Под действием фермента в её секрете будет идти гидролиз крахмала. Выделяющийся панкреатический сок содержит БИКАРБОНАТЫ, которые нейтрализуют желудочное кислое содержимое. Альфа -АМИЛАЗА завершает разрыв внутренних альфа(1,4)-ГЛИКОЗИДНЫХ связей с образованием ДИСАХАРИДОВ (МАЛЬТОЗ). Образованная МАЛЬТОЗА - быстро гидролизуется под действием МАЛЬТАЗ. Из тех же остатков, которые в молекулах крахмала были соединены альфа(1,6)-ГЛИКОЗИДНЫМИ связями, образуются ДИСАХАРИДЫ -ИЗОМАЛЬТОЗЫ. Они будут гидролизоваться ИЗОМАЛЬТАЗАМИ. ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ в присутствии АТФ и фермента -ГЕКСОКИНАЗЫ. Глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат. Теперь он будет использоваться в АНАБОЛИЧЕСКИХ и КАТАБОЛИЧЕСКИХ реакциях. Глюкоза из клетки может выйти, если в реакции гидролиза при участии глюкозо-6-фосфатазы освободится от остатка фосфорной кислоты. Этот фермент находится в печени, почках, эпителии кишечника. Проникновение глюкозы в клетки этих органов и тканей необратимы.

29. Анаэробный гликолиз: локализация, стадии, реакции, ферменты и коферменты, биоэнергетика процесса, значение для организма. Особенности гликолиза в эритроцитах.

Анаэробный гликолиз – сложный ферментативный процесс распада глюкозы, протекающий в тканях человека и животных без потребления кислорода. Конечным продуктом гликолиза является молочная кислота. В процессе гликолиза образуется АТФ. Суммарное уравнение гликолиза можно представить следующим образом:

Условно гликолиз можно разделить на две стадии:

- 1 стадия гликолиза – стадия активации глюкозы, которая включает пять реакций и завершается расщеплением углеродного скелета глюкозы на две молекулы трёхуглеродного скелета – глицероальдегидфосфата (с 1 по 5 реакции гликолиза);

- 2 стадия – синтез молекул АТФ, в которой энергия окислительных реакций трансформируется в химическую энергию АТФ по механизму субстратного фосфорилирования(остальные р-ции).

 

1 реакцией гликолиза является фосфорилирование, т.е. перенос остатка ортофосфата на глюкозу за счет АТФ.

 

2 р-я превращение глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат:

3 р-я:образовавшийся фруктозо-6-фосфат вновь фосфорилируется за счет второй молекулы АТФ:

 

      4. расщепление фруктозо-1,6-бисфосфат на две фосфотриозы:

5 реакция – это реакция изомеризации триозофосфатов.Катализируется ферментом триозофосфатизомеразой:

 

 

В 6-ой р-ции глицеральдегид-3-фосфат в присутствии фермента, кофермента НАД и неорганического фосфата подвергается окислению с образованием 1,3-бисфосфоглицериновой кислоты и восстановленной формы НАД (НАДН). Эта реакция блокируется йод- или бромацетатом, протекает в несколько этапов:

7-я происходит передача богатого энергией фосфатного остатка на АДФ с образованием АТФ и 3-фосфогли-цериновой кислоты (3-фосфоглицерат):

8 р-я 3-фосфоглицериновая кислота превращается в 2-фосфоглицериновую кислоту (2-фосфоглицерат).

 

9 р-я 2-фосфоглицериновая кислота в результате отщепления молекулы воды переходит в фосфоенолпировиноградную кислоту (фосфоенолпируват):

10 реакция перенос фосфатного остатка от фосфоенолпирувата на АДФ.

В результате 11 реакции происходит восстановление ПВК и образуется молочная кислота.

Анаэробный гликолиз является основным источником энергии для скелетных мышц в условиях, когда снабжение кислородом ограничено.

Зрелые эритроциты извлекают энергию за счет анаэробного окисления глюкозы, потому что не имеют митохондрий. Характерной особенностью гликолиза в эритроцитах является превращение 1,3- бифосфоглицерата не только в 3-фосфоглицерат, но и в 2,3-дифосфоглицериновую кислоту под действием дифосфоглицеромутазы. 2,3-дифосфоглицерат имеет, наряду с АТФ, важное значение в регуляции сродства гемоглобина к кислороду