Билет 14

1. Углеводы пищи: общая характеристика, суточная потребность, химическое строение отдельных представителей. Биологическая роль углеводов.

Суточная норма=4оо гр. Углеводов.

Г люкоза. В организме человека и животных глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов. Глюкоза участвует в образовании гликогена, питании тканей мозга, работающих мышц.

П роявляет восстановительные свойства. При окислении образует глюконовую кислоту, если воздействовать сильными окислителями на ее гликозиды, и гидролизовать полученный продукт можно получить глюкуроновую кислоту, при дальнейшем окислении образуется глюкаровая кислота.

Фруктоза. В организме сахароза расщепляется на глюкозу и фруктозу. Поэтому по своему действию сахароза эквивалентна смеси 50 % глюкозы и 50 % фруктозы.

Рибоза. Галактоза. Сахароза.

М альтоза. Солодовый сахар, природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы; содержится в больших количествах в проросших зёрнах ячменя, ржи и других зерновых. Легко растворима в воде, имеет сладкий вкус; является, восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу.

Крахмал. Лактоза

Г етерополисахариды. Большинство гетерополисахаридов характеризуется наличием повторяющихся дисахаридных остатков. Эти дисахариды включают в себя уроновую кислоту и аминосахар. Дублируясь, они образуют олиго- и полисахаридные цепи – гликаны. В биохимии используются синонимы – кислые гетерополисахариды (так как имеют много кислотных групп), гликозаминогликаны (производные глюкозы, содержат аминогруппы). Гликозаминогликаны входят в состав протеогликанов (мукополисахаридов) – сложных белков, функцией которых является заполнение межклеточного пространства и удержание здесь воды, что обеспечивает тургор тканей и эластичность хрящей, также они выступают как смазочный и структурный компонент суставов, хрящей, кожи. В частности, гиалуроновая кислота находится в стекловидном теле глаза, в синовиальной жидкости, в межклеточном пространстве.

Основными представителями гетерополисахаридов (гликозаминогликанов) являются гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, кератансульфаты и дерматансульфаты, гепарин.

Биологическая роль углеводов.

- Энергетическая – 1 гр=4.2 ккал – это основной быстромобилизируемый источник и резервуар энергии.

- Структурная

- Защитная – в виде гликопротеина принимает участие в сохранении целостности генетической информации и в защите от чужеродной генетической информации.

- Трофическая – используется на синтез ЖК, липидов, АК и др.

- Рецепторная – большинство рецепторов гликопротеины.

- Детоксикационная – обезвреживание токсических соединений за счет образования коньюгатов с углеводородами и их производными.

2. Полное аэробное окисление глюкозы (дихотомический путь): характеристика этапов, биологическая роль, энергетический эффект, регуляция.

Дихотомический путь – гликолиз.

1. Первой реакцией гликолиза является фосфорилирование молекулы глюкозы, происходящее при участии тканеспецифичного фермента гексокиназы с затратой энергии 1 молекулы АТФ; образуется активная форма глюкозы — глюкозо-6-фосфат. Для протекания реакции необходимо наличие в среде ионов Mg2+, с которым комплексно связывается молекула АТФ. Эта реакция необратима и является первой ключевой реакцией гликолиза.

2. В следующей реакции ферментом фосфоглюкоизомеразой Г-6-Ф превращается во фруктозо-6-фосфат (Ф-6-Ф). Энергия для этой реакции не требуется, и реакция является полностью обратимой. На данном этапе в процесс гликолиза может также включаться путём фосфорилирования и фруктоза.

3. Фосфорилирование Ф-6-Ф осуществляется фосфофруктокиназой с затратой энергии ещё одной молекулы АТФ; это вторая ключевая реакция гликолиза, её регуляция определяет интенсивность гликолиза в целом.

4. Альдольное расщепление Ф-1,6-диФ происходит под действием альдолазы фруктозо-1,6-дифосфата. В результате четвёртой реакции образуются дигидроксиацетонфосфат и глицеральдегид-3-фосфат, причём первый почти сразу под действием фосфотриозоизомеразы переходит во второй (5), который и участвует в дальнейших превращениях.

5. Реакция изомеризации триозофосфатов. Катализируется ферментом триозофосфатизомеразой. В последующие реакции гликолиза может непосредственно включаться только один из двух образующихся триозофосфатов, а именно глицеральдегид-3-фосфат.

6. В результате шестой реакции глицеральдегид-3-фосфат в присутствии фермента глицеральдегидфосфатдегидрогеназы, кофермента НАД и неорганического фосфата подвергается своеобразному окислению с образованием 1,3-бисфосфоглицериновой кислоты и восстановленной формы НАД (НАДН). (реакция гликолитической оксидоредукции)Эта реакция блокируется йод- или бромацетатом, протекает в несколько этапов.

7. Седьмая реакция катализируется фосфоглицераткиназой, при этом происходит передача богатого энергией фосфатного остатка на АДФ с образованием АТФ и 3-фосфоглицерата.

8. Восьмая реакция сопровождается внутримолекулярным переносом оставшейся фосфатной группы, и 3-фосфоглицерат превращается в 2-фосфоглицерат. Реакция легкообратима, протекает в присутствии ионов Mg²⁺ .

9. Девятая реакция катализируется ферментом енолазой, при этом 2-фосфоглицерат в результате отщепления молекулы воды переходит в фосфоенолпируват, а фосфатная связь в положении 2 становится высокоэргической. Енолаза активируется двухвалентными катионами Mg²⁺или Мn²⁺ и ингибируется фторидом.

10. Десятая реакция характеризуется разрывом высокоэргической связи и переносом фосфатного остатка от фосфоенолпирувата на АДФ (субстратное фосфорилирование). Катализируется ферментом пируваткиназой. Внутри клетки реакция является практически необратимой.

Регуляция гликолиза: Различают местную и общую регуляцию.

Местная регуляция осуществляется путём изменения активности ферментов под действием различных метаболитов внутри клетки.

Регуляция гликолиза в целом, сразу для всего организма, происходит под действием гормонов, которые, влияя через молекулы вторичных посредников, изменяют внутриклеточный метаболизм.

Важное значение в стимуляции гликолиза принадлежит инсулину. Глюкагон и адреналин являются наиболее значимыми гормональными ингибиторами гликолиза.

Инсулин стимулирует гликолиз через: активацию гексокиназной реакции; стимуляцию фосфофруктокиназы; стимуляцию пируваткиназы.

Также на гликолиз влияют и другие гормоны. Например, соматотропин ингибирует ферменты гликолиза, а тиреоидные гормоны являются стимуляторами.

Регуляция гликолиза осуществляется через несколько ключевых этапов. Реакции, катализируемые гексокиназой (1), фосфофруктокиназой (3) и пируваткиназой (10) отличаются существенным уменьшением свободной энергии и являются практически необратимыми, что позволяет им быть эффективными точками регуляции гликолиза.