- •Моносахариды - это структурная единица любых углеводов
- •Классификация моносахаридов
- •Строение и классификация моносахаридов Производные моносахаридов
- •Строение производных моносахаридов
- •Дисахариды часто присутствуют в пище
- •Строение мальтозы и сахарозы
- •Строение лактозы и целлобиозы у полисахаридов структурная и резервная функция
- •Гомополисахариды
- •Строение крахмала и гликогена
- •Строение целлюлозы Гетерополисахариды
- •Роль целлюлозы в пищеварении
- •У детей свои причуды Особенности переваривания углеводов у детей
- •Патогенез
- •Диагностика
- •Транспорт моносахаридов через мембраны энтероцитов Транспорт из крови через мембраны клеток
- •Пищевые моносахариды должны превратиться в глюкозу
- •Взаимопревращение сахаров
- •Превращение галактозы
- •Превращение галактозы в глюкозу Нарушения превращения галактозы
- •Превращение фруктозы
- •Пути метаболизма фруктозы и ее превращение в глюкозу
- •Наследственная фруктозурия
- •Глюкоза имеет широкие возможности
- •Активация глюкозы
- •Реакции фосфорилирования и дефосфорилирования глюкозы
- •Судьба глюкозы
- •Роль ферментов в расщеплении гликогена Синтез гликогена
- •Аденилатциклазный способ активации фосфорилазы гликогена
- •Кальций-зависимая активация
- •Мышечные гликогенозы
- •Смешанные гликогенозы
- •Агликогенозы
- •Глюкоза крайне важна для энергетики клеток Глюкоза – это субстрат для получения энергии
- •Глюкоза – это источник оксалоацетата
- •Бескислородное окисление глюкозы включает два этапа
- •Гликолиз
- •Первый этап гликолиза
- •Анаэробный гликолиз - самодостаточный процесс
- •Переключение между аэробным и анаэробным окислением происходит автоматически
- •Эффект Пастера
- •Роль лактатдегидрогеназы в клетке
- •Надн гликолиза могут доставляться в митохондрии
- •Челночные системы
- •Глицеролфосфатный челночный механизм
- •Малат-аспартатный челночный механизм
- •Насколько выгодно окисление глюкозы?
- •Расчет атф при анаэробном окислении
- •Аэробное окисление
- •Организм должен уметь синтезировать глюкозу
- •Глюкозо-лактатный (выделен желтым) и глюкозо-аланиновый циклы
- •Синтез глюкозы энергетически дорог
- •Обход десятой реакции гликолиза
- •Упрощенный вариант обхода десятой реакции гликолиза
- •Регуляция глюконеогенеза
- •Гормональные и метаболические факторы, регулирующие гликолиз и глюконеогенез Регуляция гликолиза
- •Глюкоза в крови строго контролируется
- •Организм приспособлен к обезвреживанию этанола
- •Обезвреживание этанола
- •Реакции окисления этанола и ацетальдегида
- •Побочные эффекты обезвреживания этанола
- •Спиртовое брожение
- •Специфические реакции спиртового брожения Для синтеза рибозы и надфн существует специальный путь
- •Пентозофосфатный путь
- •Первый этап
- •Второй этап
- •Особенности пентозофосфатного пути в разных клетках
- •Особенность пентозного шунта при активном синтезе днк Нарушения пентозофосфатного пути есть у многих людей
- •Роль надфн в антиоксидантной системе клетки
- •Функции липидов жестко связаны с их строением
- •Резервно-энергетическая функция
- •Структурная функция
- •Сигнальная функция
- •Защитная функция
- •Липиды очень неоднородны
- •Классификация липидов Свойства и функции липидов зависят от жирных кислот
- •Строение жирных кислот
- •Пищевые источники
- •Роль жирных кислот
- •У эйкозаноидов широкие возможности
- •Синтез эйкозаноидов
- •Синтез эйкозаноидов на примере арахидоновой кислоты
- •Лекарственная регуляция синтеза
- •Триацилглицеролы - это запас энергии
- •Функции триацилглицеролов
- •Строение триацилглицеролов
- •Пищевые источники
- •О гликолипидах известно немного
- •Строение гликолипидов
- •Строение церамида
- •Общее строение гликолипидов у фосфолипидов преобладает структурная функция
- •Пищевые источники фосфолипидов
- •Глицерофосфолипиды
- •Строение преобладающих в организме фосфолипидов
- •Строение менее распространенных фосфолипидов Сфингофосфолипиды
- •Болезни накопления липидов называются липидозы
- •Липидозы
- •Переваривание в кишечнике
- •Роль желчи
- •Кишечно-печеночная рециркуляция желчных кислот в стенке кишечника происходит ресинтез жира Всасывание липидов
- •Нарушение желчевыделения
- •Причины нарушения формирования желчи и возникновения холелитиаза
- •У детей свои причуды Особенности переваривания жира у детей
- •Транспорт липидов - отдельная задача
- •Строение липопротеина
- •Хиломикроны и лпонп переносят триацилглицеролы
- •Характеристика хиломикронов Общая характеристика
- •Функция
- •Метаболизм
- •Обмен таг и фл - это обмен жирных кислот
- •Состояние покоя и отдыха в абсорбтивный период
- •Возможные источники и пути использования жирной кислоты в клетке Голодание, мышечная работа, покой в постабсорбтивный период
- •Триацилглицеролы нужны при нагрузке
- •Общая схема мобилизации таг и использования жирных кислот Активность таг-липазы зависит от гормонов
- •Гидролиз триацилглицеролов липазами жировой клетки
- •Активация триацилглицерол-липазы
- •Последовательность реакций β-окисления жирных кислот Расчет энергетического баланса β-окисления
- •Пример. Окисление пальмитиновой кислоты
- •Окисление нечетных и ненасыщенных жирных кислот Окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов
- •Последние реакции окисления жирных кислот с нечетным числом атомов углерода
- •Первые реакции окисления ненасыщенных жирных кислот и роль изомераз Расчет энергетического баланса β-окисления
- •Пример. Окисление линолевой кислоты
- •Кетоновые тела - это способ транспорта ацетильной группы
- •Строение кетоновых тел
- •Синтез кетоновых тел (кетогенез)
- •Реакции синтеза и утилизации кетоновых тел
- •Жиры синтезируются только при наличии энергии
- •Общая схема биосинтеза триацилглицеролов и холестерола из глюкозы
- •Синтез жирных кислот не похож на путь их окисления
- •Поступающий из митохондрий цитрат в цитозоле расщепляется атф-цитрат-лиазой до оксалоацетата и ацетил-sКоА.
- •Образование ацетил-sКоА из лимонной кислоты
- •Активные группы синтазы жирных кислот
- •Реакции синтеза жирных кислот Удлинение цепи жирных кислот
- •Синтез фл и таг тесно связаны
- •Синтез таг - это запасание энергии Синтез триацилглицеролов
- •Реакции синтеза фосфолипидов с использованием фосфатидной кислоты
- •Липотропные вещества
- •Способы регуляции реакций обмена триацилглицеролов Метаболическая регуляция
- •Нарушения обмена таг связаны с образом жизни Жировая инфильтрация (дистрофия, перерождение) печени
- •Принцип лечения
- •Первичное ожирение
- •Вторичное ожирение
- •Принцип лечения
- •Инсулиннезависимый сахарный диабет
- •Принцип лечения
- •Синтез холестерола должен быть согласован с его выведением
- •Биосинтез холестерола
- •Регуляция синтеза
- •Реакция лецитин:холестерол-ацилтрансферазы
- •Транспорт холестерола и его эфиров в организме Липопротеины низкой плотности Общая характеристика
- •Функция
- •Нарушения транспорта липидов - дислипопротеинемии
- •Виды дислипопротеинемий
- •Тип I. Гиперхиломикронемия
- •Тип II. Гипер-β-липопротеинемия
- •Лабораторные показатели:
- •Лабораторные показатели:
- •2 Стадия – стадия начальных изменений
- •Процесс развития атеросклероза (в динамике слева-направо)
- •3 Стадия – стадия поздних изменений
- •4 Стадия – стадия осложнений
- •Основы лечения
- •Медикаменты
Анаэробный гликолиз - самодостаточный процесс
Для стабильного протекания гликолиза в бескислородных условиях необходимы ряд простых условий:
поступление глюкозы,
наличие минимальных количеств АТФ для активации процесса на первом этапе и АДФ как акцептора для фосфатов на втором этапе,
пополнение запасов окисленного НАД для шестой реакции.
Если первые два условия подразумеваются сами собой, то для решения третьего условия существует специальное решение:
в анаэробных условиях образуемый в шестой, глицеральдегидфосфат-дегидрогеназной реакции, НАДН используется в одиннадцатой реакции для восстановления пирувата до лактата. Образуемый таким образом НАД опять возвращается в шестую реакцию. Следовательно, клетке не нужны дополнительные источники НАД и дополнительные способы уборки НАДН! Процесс поддерживается самостоятельно.
Процесс циклического восстановления и окисления НАД в реакциях анаэробного окисления глюкозы получил название гликолитическая оксидоредукция.
Схема гликолитической оксидоредукции НАД-НАДН
В аэробных условиях гликолитической оксидоредукции не происходит, НАДН отдает свои атомы водорода на челночные системы для их передачи в дыхательную цепь митохондрий.
Переключение между аэробным и анаэробным окислением происходит автоматически
Прекрасной иллюстрацией способности метаболизма переключаться с одного направления на другой без какого-либо дополнительного вмешательства является эффект Пастера.
Эффект Пастера
Это снижение потребления глюкозы и прекращение продукции молочной кислоты клеткой в присутствии кислорода. Биохимический механизм эффекта заключается в конкуренции за пируват между пируватдегидрогеназой, превращающей пируват в ацетил-S-КоА, и лактатдегидрогеназой, превращающей пируват в лактат.
У пируватдегидрогеназы сродство гораздо выше и в обычных аэробных условиях она окисляет большую часть пировиноградной кислоты. Как только поступление кислорода уменьшается (недостаток кровообращения, тромбоз и т.п.) происходит следующее:
внутримитохондриальные процессы дыхания не идут и НАДН в дыхательной цепи не окисляется,
моментально накапливающийся в митохондриях НАДН тормозит цикл трикарбоновых кислот,
ацетил-S-КоА не входит в ЦТК и ингибирует ПВК-дегидрогеназу.
В этой ситуации пировиноградной кислоте не остается ничего иного как превращаться в молочную.
При наличии кислорода ингибирование ПВК-дегидрогеназы прекращается и она, обладая большим сродством к пирувату, выигрывает конкуренцию.
Отличной иллюстрацией к сказанному служит чувствительность миокарда и нейронов к недостатку кислорода:
Роль лактатдегидрогеназы в клетке
В норме работу клеток нервной системы и миокарда при аэробных условиях обеспечивает большое количество митохондрий и поступление из крови субстратов для окисления – глюкозы, кетоновых тел, жирных кислот (только для миокарда), лактата, превращегося в пируват.
В основе высокой чувствительности этих органов к отсутствию кислорода лежит отличие изоферментов лактатдегидрогеназы (ЛДГ) друг от друга. Сердечный изофермент ЛДГ-1, обладая высоким сродством к молочной кислоте, переводит ее в пировиноградную, "стремясь" поднять концентрацию пирувата с целью его включения в цикл трикарбоновых кислот (только в аэробных условиях) и получения энергии для сокращения миокардиоцита.
При нехватке кислорода свойства ЛДГ-1 не изменятся, он по-прежнему будет сдвигать реакцию в сторону продукции пировиноградной кислоты ("справа-налево"). Однако "сгореть" в ЦТК пируват не может и выйти из клетки тоже не может, т.к. клеточные мембраны непроницаемы для него. Являясь кислотой, он закисляет цитозоль, изменяя активность ферментов и, возможно, как-то еще проявляет токсичность. Таким образом происходят необратимые повреждения кардиомиоцита и нейрона.
Важно то, что пировиноградная кислота является для клетки токсичным веществом, и клетке необходимо избавиться от нее каким угодно образом. Так как через мембраны она не проходит, то в целом обезвреживание может достигаться превращением пирувата 1) в лактат; 2) в ацетил-S-КоА; 3) в аланин, 4) в оксалоацетат.
В тоже время изофермент скелетной мышцы ЛДГ-5 обладает высоким сродством к пирувату, при отсутствии кислорода в клетке быстро и эффективно превращает его в молочную кислоту, обратная же реакция практически не идет. Закисление саркоплазмы снижает работоспособность миоцита, но молочная кислота не накапливается – она легко проходит через клеточные мембраны и быстро удаляется из мышцы. Скелетная мышца вновь становится работоспособной.
Таким образом, в анаэробных условиях сильнее всего будут страдать сердечная мышца и нервная система, что, собственно говоря, и наблюдается в медицинской практике.