Лекция №14 Обмен и функции углеводов. Общая схема источников и путей расходования глюкозы. Анаэробный распад углеводов, судьба молочной кислоты

План лекции:

1.Общая схема источников и путей расходования глюкозы.

2.Анаэробный распад углеводов.

3. Судьба молочной кислоты.

Углеводы являются основной составной частью пищи и основным источником энергии для организма. Они состоят из углерода и воды и делятся на 3 группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Пищевые источники: фрукты, мед, соки, (моносахариды) хлеб, картофель, мучные изделия (полисахариды), молоко (лактоза), сахар (сахароза).Суточная потребность 400-500г.

Биологическая роль (функции).

1.Энергетическая. Главным источником энергии является глюкоза, образующая из углеводов пищи. В промежутках между едой в качестве легко мобилизуемого резерва глюкозы используется гликоген.

2.Структурная функция. Углеводы входят как составная часть входят в состав клеточных мембран-гликопротеиды и гликолипиды. Углеводы используются для синтеза нуклеиновых кислот, участвуют в построении иммуноглобулинов и входят в состав коферментов.

Из углеводов синтезируются липиды, пентозы, некоторые аминокислоты. По химической структуре углеводы делятся на моносахарида. К ним относятся глюкоза галактоза, фруктоза, манноза.

Дисахариды: лактоза, мальтоза сахароза.

Полисахариды: крахмал, гликоген, клетчатка.

Обмен углеводов состоит из трех фаз:

1фаза-переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте (жтк) до моносахаридов.

2фаза-всасывание моносахаридов

3фаза-метаболизм.

Переваривание углеводов.

Весь процесс переваривания выполняется несколькими органами. Переваривание углеводов начинается в ротовой полости под действием амилазы слюны.

Слюна-гипотоническая жидкость, рН=6,7-7,2, вырабатывается несколькими железами (околоушными, подчелюстной, подчелюстной).

Известны 3 вида амилаз: α β и γ- амилазы. α- амилаза расщепляет в полисахаридах внутренние 1-4 глюкозидные связи, поэтому ее называют эндоамилаза. Молекулы α- амилазы содержат в своих активных центрах ионы Са, необходимые для осуществления ферментативной активности.

Под действием β- амилазы от крахмала отщепляется дисахарид мальтоза, т.е. она является экзоамилазой.

β- амилаза отщепляет один за другим глюкозные остатки от конца полиглюкозидной цепочки. Это экзоамилаза. Амилаза слюны является α- амилазой. Под действием α- амилазы разрываются 1-4 глюкозидные связи, образуются декстрины крахмала. Переваривание крахмала или гликогена в ротовой полости только начинается.

Пища проглатывается и попадает в желудок. Желудочный сок сам по себе не содержат ферментов, расщепляющих углеводы. В желудке действие α- амилазы прекращается, т.е желудочный сок имеет кислую реакцию (рН-1,5-2,5).Однако в более глубоких слоях пищевого комка, куда не сразу проникает желудочный сок, происходит отщепление. Однако переваривание происходит в двенадцатиперстной кишке под действием α- амилазы поджелудочного сока.

Здесь рН возрастает до нейтральных значений и при этих условиях α- амилаза обладает максимальной активностью. Этот фермент заканчивает работу, начатую слюнной амилазой и завершает превращение крахмала и гликогена в дисахариды. Поджелудочная железа вырабатывает лактазу, мальтазу, сахаразу, которые действуют на соответствующие субстраты которые приводят к образованию глюкозы, галактозы, фруктозы, которые всасываются в стенке тонкого кишечника и затем попадают в кровь.

На внутренней поверхности тонкой кишки располагаются ворсинки, покрытые кишечным эпителием, клетки которой имеют ворсинки. В эти ворсинки могут попасть полисахариды, не расщепленные при полостном переваривании. Они гидролизуются до мальтозы, лактозы, сахарозы. Такое переваривание называется пристеночным или мембранным пищеварением.

В результате 1-ой фазы (переваривание) мы получили глюкозу, которая затем всасывается. Процесс всасывания- это 2фаза обмена углеводов. Глюкоза поступая через стенку кишечника в кровь должна противостоять осмотическому давлению, для этого необходима энергия и ионы натрия. Углевод и натрий образуют комплексное соединение, которое транспортируется внутрь клетки. Затем комплекс распадается, а освобожденный ион натрия транспортируется обратно. Ион натрия активирует АТФ- азу, благодаря чему ускоряется распад АТФ и освобождается необходимая для всасывания энергия, следовательно происходит активация глюкозы.

Глюкоза+АТФ→Гл6ф+АДФ

Глюкоза всасывается в кровь в виде Гл6ф. Как только Гл6ф попадает в кровь, теряет свой фосфорный остаток и превращается в свободную глюкозу.

С кровью воротной вены большая часть глюкозы из кишечника поступает в печень, остальная часть глюкозы через общий кровоток транспортируется в другие ткани. Концентрация глюкозы в крови в норме поддерживается на постоянном уровне и составляет 3,3-5,5 ммол/л. Транспорт глюкозы в клетки носит характер облегченной диффузии, но регулируется во многих клетках гормоном поджелудочной железы инсулином. Скорость поступления глюкозы в мозг и печень не зависит от уровня инсулина и определяется только концентрацией ее в крови. Эти ткани называются инсулин –независимыми. Из кровы в клетки тканей глюкоза поступает по механизму облегченной диффузии с участием белков – переносчиков ГЛЮТ-ов. Существует 5 типов таких белков, обнаруженных в разных тканях: ГЛЮТ-1-в мозге, ГЛЮТ-2-печени и поджелудочной железе, ГЛЮТ-3-во многих тканях в том числе в нервной и почках, ГЛЮТ-4-в мышцах и жировой ткани, ГЛЮТ-5-в тонкой кишке.

Все белки – переносчики глюкозы могут находиться как в плазматических мембранах клеток, так и в мембранных везикулах в цитоплазме. ГЛЮТ-4, локализованных в везикулах цитоплазмы встраивается в плазматическую мембрану клеток мышечной и жировой ткани при участии гормона поджелудочной железы инсулина. В связи с тем что поступление глюкозы в мышцы и жировую ткань завесит от инсулина эти ткани называют инсулин –зависимые.