Слайд 1Углеводы
Общая формула Сn(H2O)m
Слайд 2План
Строение и классификация, взаимопревращения углеводов
Химические свойства
Переваривание углеводов
Гликолиз
Окислительное декарбоксилирование пирувата
Цикл Кребса
Глюконеогенез
Пентозофосфатный
цикл
Обмен гликогена
Обмен фруктозы и галактозы
Нарушения обмена углеводов
Слайд 3Биологическая роль
Энергетическая (глюкоза, гликоген)
Структурная (гетерополисахариды)
Защитная (иммуноглобулины)
Осморегуляторная (глюкоза)
Антисвертывающая (гепарин)
Слайд 6Структура гомополисахарида крахмала
Слайд 7Гетерополисахариды
Хондроитинсульфаты входят в состав хряща
Гиалуроновая кислота- входит в состав
соединительной ткани и рубцов.
Слайд 8Формулы Фишера и Хеуорса С6Н12О6
Слайд 9Центры асимметрии, количество изомеров N=2n
(эпимеры)
Слайд 11Мутаротация (энантиомеры, аномеры)
Слайд 12Химические свойства
Окисление до моно-, дикарбоновых и гликуроновых кислот
Восстановление до спиртов
Образование
сложных эфиров
Образование гликозидов
Брожение: спиртовое, молочнокислое, лимоннокислое и маслянокислое
Слайд 13Переваривание и всасывание углеводов
В полости рта амилаза слюны расщепляет
-1,4-гликозидные связи, образуя декстрины.
В верхнем отделе кишечника
панкреатическая амилаза расщепляет -1,4-гликозидные связи.
На поверхности клеток кишечника гидролиз катализируется ферментами: сахаразо-изомальтазным комплексом, сахаразой, лактазой, мальтазой и изомалътазой.
Всасывание моносахаридов из кишечника в кровь осуществляется транспортерами ГЛЮТ (белками-переносчиками) путем облегченной диффузии за счет градиента концентрации ионов Na+ (симпорт), создаваемого Na+, К+-АТФ-азой.
Имеются 5 типов ГЛЮТ:
ГЛЮТ-1 переносит глюкозу в мозг
ГЛЮТ-2 – из крови в β-клетки п/ж; из энтероцитов и печени в кровь
ГЛЮТ-3 – из крови в ткани
ГЛЮТ-4 – из крови в клетки мышц и жировой ткани
Слайд 14Нарушения переваривания и всасывания углеводов
МАЛЬАБСОРБЦИЯ
Наследственный или приобретенный дефицит лактазы или
сахаро-изомальтазного комплекса
Наследственный или приобретенный дефект системы транспорта моносахаридов
Клинические проявления:
Нерасщепленные углеводы
и продукты их переваривания кишечной микрофлорой: органические кислоты и газы вызывают приток воды – осмотическую диарею, спазмы, метеоризм, боли
Слайд 15Гликолиз
1-я реакция – фосфорилирование глюкозы необратима (гексокиназа)
2-я реакция – изомеризация
Слайд 163-я реакция – фосфорилирование фруктозо-6-фосфата (фосфофруктокиназа)
4-я реакция: превращение фруктозо-1,6-бисфосфата в
триозофосфаты (альдолаза) (I этап)
Слайд 175-я реакция: реакция изомеризации
Слайд 186-я (глицеральдегидфосфатдегидрогеназа) и 7-я реакции (фосфоглицераткиназа)
1-е субстратное фосфорилирование
Слайд 198-я и 9-я реакции
Фосфоглицератмутаза, енолаза – образование макроэрга фосфоенолпирувата
Слайд 2010-реакция – 2-е субстратное фосфорилирование (пируваткиназа)
Слайд 2111-я реакция – восстановление пирувата
Слайд 22Значение гликолиза
Основной путь окисления глюкозы
В анаэробных условиях гликолиз – единственный
процесс, приводящий к образованию АТФ
Образование промежуточных метаболитов, из которых синтезируются
аминокислоты, липиды, азотистые основания и др.
Слайд 23Окислительное декарбоксилирование пирувата
Пируватдегидрогеназа – ТДФ
Дигидролипоамидацетилтрансфераза – липоевая кислота
Дигидролипоамиддегидрогеназа –
ФАДН2
Коферменты НАД и коэнзим-А находятся в растворе
Слайд 24Механизм реакции окислительного декарбоксилирования пирувата
Тиаминпирофосфат
Липоевая кислота
Коэнзим-А
ФАД
НАД
Слайд 25Цикл Кребса
Играет центральную роль в метаболизме – «общий котел, в
котором сгорают все органические соединения»
Амфиболиты: оксалоацетат, малат включаются в
глюконеогенез; сукцинил-КоА в синтез порфиринов; оксалоацетат и α-кетоглутарат в синтез аминокислот
Энергетический обмен – НАДН, ФАДН2
Слайд 28Регуляция цитратного цикла
Ключевые ферменты ЦИТРАТСИНТАЗА, ИЗОЦИТРАТДЕГИДРОГЕНАЗА и
α-КЕГЛУТАРАТДЕГИДРОГЕНАЗНЫЙ комплекс
Повышение концентрации
оксалоацетата, АДФ активирует ключевые ферменты
Повышение концентрации цитрата, НАДН, АТФ, сукцинил-коА
ингибирует ключевые ферменты
Слайд 29Глюконеогенез
(сходство и отличие с гликолизом)
Синтез глюкозы из пирувата протекает,
как при гликолизе, но в обратном направлении.
1-я реакция фермент пируваткарбоксилаза:
ПВК + СО2 + АТФ → Оксалоацетат + АДФ + Фн
2-я реакция фермент фосфоенолпируваткарбоксикиназа:
Оксалоацетат + ГТФ → Фосфоенолпируват + СО2 + ГДФ
Обходные пути:
13-я реакция (3-я в гликолизе) фермент фруктозо-1,6-бисфосфатаза:
14-я реакция (1-я в гликолизе) фермент глюкозо-6-фосфатаза
Слайд 30Глюконеогенез
При углеводном или полном голодании, а также при длительной физической
работе концентрация глюкозы в крови поддерживается за счет глюконеогенеза.
Глюконеогенез в
условиях голодания идет из гликогенных аминокислот
При распаде жиров образуется глицерин, который через диоксиацетонфосфат включается в глюконеогенез.
Лактат, образующийся при интенсивной физической работе в мышцах, в печени превращается в глюкозу.
Слайд 31ФОСФОГЛЮКОНАТНЫЙ ПУТЬ
(пентозофосфатный цикл)
В печени, коре н/п, эритроцитах, жировой ткани, семенниках,
молочной железе в период лактации
Общая формула:
3глюкозо-6-фосфат + 6НАДФ+ →
3СО2 + 6(НАДФН + Н+) + 2фруктозо-6-фосфат + глицеральдегид-3-фосфат
Значение:
Обеспечивает а) синтез НК рибозой
б) НАДФН – синтез липидов, обезвреживание ксенобиотиков, восстановление глутатиона
в) глицеральдегид-3-фосфат вступает в цикл Кребса
Слайд 32ФОСФОГЛЮКОНАТНЫЙ ПУТЬ – 1 этап
Глюкозо-6-фосфат+NADP+→6-Фосфоглюконолактон+NADPН
6-Фосфоглюконолактон + Н2О + NADP+→ Рибозо-5-фосфат
+ СО2 + NADPН + Н+
Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа
Глутатионредуктаза НАДФН-зависимый
фермент
Слайд 33ФОСФОГЛЮКОНАТНЫЙ ПУТЬ – 2 этап
Эпимераза и изомераза превращают Рибулозо-5-фосфат в
Ксилулозо-5-фосфат и Рибозо-5-фосфат
Транскетолаза (ТДФ) переносит 2-углеродный фрагмент: ксилулозо-5-фосфата + рибозо-5фосфат→глицеральдегид-3-фосфат
+ седогептулозо-7-фосфат
Трансальдолаза переносит 3-углеродный фрагмент:
седогептулозо-7-фосфат + глицеральдегид-3-фосфат →
эритрозо-4-фосфат + фруктозо-6-фосфат
Слайд 34Гликоген – запасная форма глюкозы
Гликоген содержит от 6000 до
300000 остатков глюкозы. Гликоген запасается в клетках печени (7%), в
скелетных мышцах (1-3%), в сердце (0,5%).
Структура гликогена
Слайд 35Гликогенез активируется во время пищеварения (абсорбтивный период)
Биосинтез глюкозо-1-фосфата
Слайд 36Гликогенез
УДФ-глюкопирофосфорилаза
Гликогенсинтаза
Амило-1,4→1,6-глюкозилтрансфераза (фермент ветвления) переносит фрагмент (от 6 до 11 остатков
) с образованием α-1,6-гликозидной связи
Слайд 37Гликогенолиз
Распад гликогена — гликогенолиз.
Гликогенолиз, происходит в период между приемами пищи
– постабсобтивный период
Фермент фосфорилаза расщепляет только α-1,4 гликозидные связи.
Связи в точке ветвления гидролизуются ферментом амило-α-1,6-гликозидазой, которая отщепляет мономер глюкозы в свободном виде.
Слайд 38Регуляция метаболизма гликогена
В основе регуляции обмена гликогена лежит изменение активности
ключевых ферментов гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы. Регуляция активности этих ферментов осуществляется
путем фосфорилирования — дефосфорилирования, т.е. ковалентной модификации .
Гликогенфосфорилаза и Гликогенсинтаза имеют 2 формы:
а – активная и b – неактивная
Гликогенфосфорилаза в фосфорилированной форме активная, в дефосфорилированной форме – неактивная
Гликогенсинтаза в фосфорилированной форме неактивная, активная, в дефосфорилированной форме – активная
В абсорбтивный период инсулин ингибирует Гликогенфосфорилазу и активирует Гликогенсинтазу
В постабсорбтивный период Адреналин и Глюкагон активируют Гликогенфосфорилазу
Слайд 39Гликогенфосфорилаза b
Фн
Фн
Гликогенфосфорилаза а
активная
Гликогенсинтаза а
активная
Гликогенсинтаза b
Н2О
Н2О
Фн
Фн
АТФ
АТФ
АДФ
АДФ
Адреналин и глюкагон активируют гликогенфосфорилазу
Инсулин активирует
гликогенсинтазу и ингибирует гликогенфосфорилазу
Слайд 40Нарушения обмена гликогена
Гликогенозы – дефект ферментов обмена гликогена: печеночные и
мышечные
Гликогеноз I типа (болезнь Гирке) - наследственный дефект синтеза
глюкозо-6-фосфатазы в печени и почках.
Болезнь наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Патологические симптомы: увеличены печень, почки. В результате гипогликемии появляются судороги, задержка роста. В крови повышается концентрация лактата и пирувата, что ведет к ацидозу. Гипертриацилглицеролемия – снижение активности ЛП-липазы, активируемой инсулином. Гиперурикемия – следствие активации ПФЦ (синтез рибозо-5-фосфата из глюкозо-6-фосфата)
Слайд 41Обмен фруктозы
Фруктоза + АТФ → Фруктозо-1-фосфат + АДФ
Фруктозо-1-фосфат → →
Дигидроксиацетонфосфат + глицеральдегид-3-фосфат → → → Пируват → Ацетилкоэнзим-А →
цикл Кребса, синтез ЖК
Дигидроксиацетонфосфат + глицеральдегид-3-фосфат → Фруктозо-1,6-бисфосфат → → → Глюкоза → → → Гликоген
Патология
Недостаточность фруктокиназы – фруктозурия
Непереносимость фруктозы – наследственная ауто-рецессивная форма патологии.
Слайд 42Обмен галактозы
Фермент Галактокиназа:
Галактоза + АТФ → Галактоза-1-фосфат + АДФ
Фермент Галактоза-1-фосфат-уридилтрансфераза:
Галактоза-1-фосфат
+ УДФ-глюкоза →
УДФ-галактоза + Глюкозо-1-фосфат
Фермент Уридилфосфат-4-эпимераза превращает:
УДФ-галактоза
→ УДФ-глюкоза → Гликоген
Глюкозо-1-фосфат → Глюкозо-6-фосфат → Гликолиз, глюкоза
Слайд 43Нарушения обмена галактозы
Недостаточность ферментов
Галактокиназы. Клинические проявления: галактоземия, галактозурия, катаракта
Галактоза-1-фосфат-уридилтрансферазы. Клинические проявления: галактоземия, галактозурия, гепатомегалия, цирроз печени, нарушение ф-ции
почек, задержка развития
Уридилфосфат-4-эпимеразы. Клинические проявления: галактоземия, галактозурия
Слайд 44Регуляция углеводного обмена
Повышение концентрации глюкозы в абсорбтивный период (во время
пищеварения) увеличивает инсулин/глюкагоновый индекс и ингибирует ферменты гликолиза
Понижение концентрации глюкозы
в постабсорбтивный период понижает инсулин/глюкагоновый индекс и активирует глюконеогенез
Инсулин и глюкагон регулируют активность глюкокиназы (гексокиназы), фосфофруктокиназы, пируватдегидрогеназного комплекса (липогенез), гликогенсинтазы путем ковалентной модификации (фосфорилирования – дефосфорилирования).
АТФ/АДФ, АМФ и НАДН/НАД являются эффекторами – аллостерическими регуляторами скорости гликолиза и глюконеогенеза
Адреналин активирует гликогенфосфорилазу в печени и мышцах при физической нагрузке
Кортизол активирует глюконеогенез путем индукции генов при голодании из аминокислот.
Слайд 45Нарушения углеводного обмена
Сахарный диабет: гипергликемия, глюкозурия
Увеличение содержания лактата и
пирувата в крови наблюдается при поражениях паренхимы печени (поздние стадии
гепатита, цирроз печени) в результате торможения процессов глюконеогенеза в печени.
Гликогенозы
Слайд 46Гипогликемия
При гипофизарной кахексии, аддисоновой болезни, гипотиреозе.
При аденомах поджелудочной железы
повышается синтез инсулина -клетками панкреатических островков.
При голодании, продолжительной физической
работе, приеме -ганглиоблокаторов.
При беременности, лактации.
Слайд 47Значение витаминов в обмене глюкозы
Авитаминоз В1, В2,, липоевой кислоты, никотиновой
кислоты приводит к накоплению в организме пирувата, который влияет на
деятельность нервных клеток, приводя к параличам и потере чувствительности.
В клетках центральной нервной системы до 90% пирувата превращается в ацетил-коэнзимА.
В печени декарбоксилируется лишь 15–20% пирувата. Поэтому клетки центральной нервной системы более чувствительны к недостатку витаминов.