4. Перетравлювання та всмоктування вуглеводів в організмі людини

► Основні вуглеводи їжі: крохмаль, сахароза, глюкоза, фруктоза, харчові волокна (целюлоза, пектинові речовини) та деякі ін.

! Клітковина під дією ферментів мікроорганізмів (целюлаза, целобіаза) частково розщеплюється у товстій кишці до целобіози і глюкози, решта - виводиться з організму.

! Продукти розщеплення полісахаридів (моносахариди, головним чином у виді глюкози) всмоктуються з тонкої кишки в кров.

Гомеостаз (сталість) цукру в крові підтримується шляхом

Нормальний вміст глюкози в крові складає 80-90 мг на 100 см³ крові

Перетворення глюкози в глікоген, жир ► Забезпечує інсулін

Окиснення глюкози з виділенням енергії ► Анаеробне та аеробне окиснення (цьому процесу сприяє інсулін)

Виділення глюкози через нирки ► Якщо її вміст перевищує 160 мг на 100 см³ крові

!! При недостатній кількості інсуліну гальмується процес надходження глюкози з крові до клітин організму, що призводить, з однієї сторони, до зростання концентрації глюкози в крові, а з другої - до енергетичного голоду клітин. Організм компенсує нестачу енергії підвищеним розкладом жирних кислот та амінокислот, що призводить до накопичення кислих кетонових тіл (ацетилоцтова кислота, р-гідроксимасляна кислота, ацетон). При цьому розвивається ацидоз, що викликає діабетичну кому, інколи летальний кінець.

5. Взаємоперетворення моносахаридів в організмі

Перетворення моносахаридів, які надходять у кров після ферментивного гідролізу вуглеводів, здійснюється за допомогою їх фосфорних ефірів (фруктози, галактози, манози тощо), які утворюються під дією ферментів кіназ за схемою:

Фруктоза^{фосфофруктокіназа} Фруктозо -6 -фосфат

Взаємоперетворення моносахаридів в організмі шляхом фосфорилювання за участю АТФ

6. Анаеробне перетворення вуглеводів -хімізм гліколізу

С₆Н₁₂О₆> 2СН₃-СО-СООН+Q

глюкоза піровиноградна кислота

!! Анаеробне перетворення може починатись з глюкози (гліколіз) або глікогену(глікогеноліз).

!! Перша стадія гліколізу - накопичення простих вуглеводів і перетворення їх на гліцерофосфат, витрачається АТФ:

Етапи гліколізу (глікогенолізу)

!! Друга стадія гліколізу включає окисно-відновні реакції і реакції фосфорилювання, а вивільнена енергія акумулюється в макроергічних зв'язках АТФ:

В аеробних умовах лактат знову перетворюється на піруват і використовується на біосинтез глюкози в печінці.

В процессі гліколізу з 1 молекули глюкози утворюється 8 молекул АТФ. ККД анаеробного етапу окиснення глюкози складає ~ 4%.

7. Аеробне перетворення вуглеводів. Цикл кребса

!! Тканинне дихання - це процес аеробного перетворення в тканинах живих організмів, який найбільш вигідний для одержання вільної енергії. Сумарне рівняння тканинного дихання

C₆H₁₂O₆ + 6О₂> 6СО₂ + 6Н₂О + 38АТФ.

! Молочна кислота у вищих організмах - це „тимчасове депо" піровиноградної кислоти (пірувату, ПВК), тому підсумком першої фази процесу є: 2 молекули ПВК, 2 молекули АТФ і НАДН + H⁺. Піровиноградна кислота в аеробних умовах піддається окиснювальному декарбоксилюванню у мітохондріях з утворенням ацетил-КоА під впливом мультиферментної системи, до складу якої входять 5 кофакторів:

Простетичними грудами цієї системи є:

ТПФ - тіамінпірофосфат,

ЛК - ліпоєва кислота,

ФАД - флавінаденіндинуклеотид,

НАД⁺ - нікотинамідаденіндинуклеотид (окиснена форма)

Частина ацетил-КоА використовується для синтезу жирів, вуглеводів та інших сполук, а інша вступає в цикл три-карбонових кислот (цикл Кребса), який складається з восьми послідовних ферментативних реакцій:

Лише вищі організми здатні до окиснення ацетил-КоА в аеробних умовах. Це енергетично найвигідніший шлях перетворення потенційної енергії складних молекул харчових речовин у вільну енергію.

► Оксалоацетат (щавлево-оцтова кислота, ЩОК) взаємодіє з ацетил-КоА за наведеною схемою, в результаті якої 2 атоми С з

ацетил-КоА окиснюються до двох молекул СО₂, а ЩОК може вступати в новий цикл.

►У циклі Кребса ацетил-КоА окиснюється до СО₂ і Н₂О. При цьому вивільняється певна кількість енергії.

► Усього під час перетворення однієї молекули піровиноградної кислоти до ацетил-КоА і останнього до СО₂ і Н₂О синтезується

12+3=15 молекул АТФ (4 молекули НАД'Н + Н*, 1 молекула ФАД і 1 молекула АТФ). Оскільки з однієї молекули глюкози

утворюється дві молекули піровиноградної кислоти, то всього утворюється 15-2 = 30 молекул АТФ (з однієї молекули

НАДН + Н⁺ утворюються З молекули АТФ, а з однієї молекули ФАД - 2 молекули АТФ).

► При гліколізі утворюються 8 молекул АТФ (2 молекули НАД*Н + H⁺ і 2 молекули АТФ).

Загальний енергетичний ефект аеробного розкладання однієї молекули глюкози до СО₂ і Н₂О становить 38 молекул АТФ, що дорівнює 1596 кДж енергії - в 19 разів менше у порівнянні з аеробним.

Отже, основним джерелом енергії для організму людини є аеробне окислення органічних сполук. У цьому процесі значну роль відіграє глюкоза, яка міститься в крові.

Взаємозв'язок між глікогеном м'язів і печінки (цикл Корі)

! Глікоген печінки постачає глюкозою кров, яка доставляє її у м'язи. Глікоген, синтезований у м'язах, розкладається на молочну кислоту, з якої синтезується глікоген у печінці.

Розщеплення глікогену до глюкози регулюють гормони підшлункової і надниркової залоз (глюкагон, адреналін).