Вопрос 1. Строение классификация и биороль углеводов

Углеводы – многоатомные альдегиды или кетоны. По способности к гидролизу они классифицируются на три группы:

1) моносахариды (альдозы, кетозы);

2) олигосахариды;

3) полисахариды.

Кислые:

1) Гиалуроновая кислота.Входит в состав роговицы, сердечных клапанов, суставной жидкости. Её основная функция – связывание воды. Она вязка, непроницаема для бактерий, регулирует распределение веществ в организме.

2)Гепарин

Нейтральные:

Они входят в состав веществ, определяющей группу крови (агглютининов и агглютиногенов), в состав веществ, выполняющих имунные функции, белков, гормонов, ферментов, могут встречаться в свободном состоянии в тканях и жидкостях организма.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ.

1. Энергетическая (при окислении 1 г ---- 16,9 кДж )

2. Структурная (все организмы используют углеводы для построения скелета: хитин – у насекомых, клетка – у растений)

3. Регуляторная (глюкоза регулирует содержание гормонов)

4. Защитная (углеводы,входящие в состав мукополисахаридов и гликопротеидов, обеспечивает защиту подлежащих тканей от механического воздействия .

5. Анаболическая (синтез липидов)

6. Резервная (гликоген)

7. Рецепторная (в состав большинства рецепторов клетки входят углеводные фрагменты. Последовательность углеводов в которых несёт важную информацию о структуре рецептора. В частности гликопротеины образуют рецепторы узнавания одних клеток другими, поэтому проблема трансплантации органов заключена в специфике этих рецепторов)

8. Иммунологическая (в состав большинства образуемых антител входят углеводы)

9. Католитическая (в состав многих ферментов входят углеводы)

10. Аммортизаторная (гликопротеиды входят в состав синовиальной жидкости и препядствуют повреждению суставных поверхностей; образуют основное вещество соединительной ткани.

11. Антифризная (препядствуют замерзанию)

Кроме этого углеводы выполняют резервную функцию (крахмал, гликоген), участвуют в осмотических процессах, обладают антикоагулянтными свойствами (гепарин), необходимы для нормального окисления белков и липидов.

Вопрос2.Переваривание и всасывание углеводов ЖКТ.

Переваривание начинается в ротовой полости за счёт слюны, содержащей муцин. Переваривание крахмала во рту начинается под действием а – амилазы (птиалин). У некоторых животных (лошади, собаки) а – амилаза отсутствует, и крахмал переваривается в тонкой кишке под действием панкреатической амилазы. Кроме а – амилазы существует ещё два вида амилаз – в - и гамма – амилазы. Они содержатся в тканях.в – амилаза гидролизирует крахмал, отщеплением мальтозы, то есть является экзогликозидазой. Гамма – амилаза отщепляет от крахмала гликозидные остатки.

Различают три вида пищеварения:

1) полостное (неэффективно, так как вероятность встречи фермента и субстрата не велика и подчиняется закону Броуновского движения)

2) пристеночное (осуществляется в гликокаликсе, который представляет собой гликопротеиновый комплекс, локализованный над и под микроворсинками тонкого кишечника. Сквозь сеть гликокаликса не проникают микробы, поэтому среда пищеварения стерильна, ферменты иммобилизованы на микроворсинках, конкурентного торможения их не происходит, так как среда стерильна. Всё это определяет высокую вероятность встречи фермента и субстрата, а значит и высокую эффективность этого пищеварения, кроме этого образующийся продукт сразу же убирается, поэтому ретроингибирование не имеет места).

Процессы всасывания осуществляются тремя путями:

1) пассивная диффузия (по градиенту концентрации), так переносятся манноза, арабиноза, ксилоза.

2) облегчённая диффузия (облегчается путём образования гидрофобных каналов и пор при контакте мембраны с транспортируемым веществом).

3) активный транспорт (против градиента концентрации, за счёт энергии макроэргических связей АТФ или энергии мембранного потенциала).

3) внутриклеточное (проходит по механизму фаго - и пиноцитоза; является несовершенным, поскольку может приводить к развитию аллергических реакций).

Вопрос16.Аэробный гликолиз.

Аэробным гликолизом называют процесс окисления глюкозы до пировиноградной кислоты, протекающий в присутствии кислорода. Все ферменты, катализирующие реакции этого процесса, локализованы в цитозоле клетки.

Протекает он в 3 этапа:

1) гликолиз с образованием пировиноградной кислоты;

2) окислительноедекарбоксилирование пировиноградной кислоты до (ацетил-КоА);

3) окисление последнего в цикле Кребса до углекислого газа и воды. Энергетический баланс аэробного окисления глюкозы значительно выше, чем анаэробного, и составляет 38 молекул АТФ.

Реакции аэробного гликолиза Превращение глюкозо-6-фосфата в 2 молекулы глицеральдегид-3-фосфата

Превращение глицеральдегид-3-фосфата в пируват. Эта часть аэробного гликолиза включает реакции, связанные с синтезом АТФ.

Окисление цитоплазматического NADH в митохондриалъной дыхательной цепи. NADH, образующийся при окислении глицеральдегид-3-фосфата в аэробном гликолизе, подвергается окислению путём переноса атомов водорода в митохондриальную дыхательную цепь. Однако цитозольный NADH не способен передавать водород на дыхательную цепь, потому что митоховдриальная мембрана для него непроницаема. Перенос водорода через мембрану происходит с помощью специальных систем, называемых "челночными". В этих системах водород транспортируется через мембрану при участии пар субстратов

Выход АТФ при аэробном гликолизе На образование фруктозо-1,6-бисфосфата из одной молекулы глюкозы требуется 2 молекулы АТФ (реакции 1 и 3 на рис. 7-33). Реакции, связанные с синтезом АТФ, происходят после распада глюкозы на 2 молекулы фосфотриозы, т.е. на втором этапе гликолиза. На этом этапе происходят 2 реакции субстратногофосфорилирования и синтезируются 2 молекулы АТФ

Вопрос17.ГНГ.

Глюконеогенез — синтез глюкозы из соединений неуглеводной природы. В организме взрослого человека за сутки может синтезироваться до 250 г глюкозы.

Глюконеогенез осуществляется главным образом в печени (синтезируетя до 90 % всей глюкозы), в корковом веществе почек и в энтероцитах (совсем незначительно).

Глюконеогенез стимулируется при длительном голодании, при ограничении поступления углеводов с пищей, в период восстановления после мышечной нагрузки, у новорождённых в первые часы после рождения

2ПВК + 4АТФ + 2ГТФ + 2НАДН Н+ + 2Н+ + 6Н2О → Глюкоза + 4АДФ + 2ГДФ + 6Фн + 2НАД+

Глюконеогенез протекает, в основном, по тому же пути, что и гликолиз, но в обратном направлении.

Энергетический баланс. На синтез молекулы глюкозы из двух молекул пируватарасходуется 4АТФ и 2ГТФ (6АТФ). Энергию для глюконеогенеза поставляет процесс β-окисления жирных кислот.

Биологическая роль глюконеогенеза:

1. Поддержание уровня глюкозы в крови. При длительном голодании (голодание более суток) глюконеогенез является единственным процессом, поставляющим глюкозу в кровь.

2. Возвращение лактата в метаболический фонд углеводов. Лактат, образующийся в процессе анаэробного окисления глюкозы в эритроцитах и скелетных мышцах, транспортируется кровью в печень и превращается вгепатоцитах в глюкозу. Это так называемый межорганный цикл Кори.

Вопрос19.ПФП(ПЦ).

Пентозофосфатный путь служит альтернативным путём окисления глюкозо-6-фосфата. Пентозофосфатный путь состоит из 2 фаз (частей) - окислительной и неокислительной.

В окислительной фазе глюкозо-6-фосфат необратимо окисляется в пентозу - рибулозо-5-фосфат, и образуется восстановленный NADPH.

Суммарное уравнение окислительного этапа пентозофосфатного пути можно представить в виде:

Глюкозо-6-фосфат + 2 NADP+ + Н2О → Рибулозо-5-фосфат + 2 NADPH + Н+ + СО2.

В неокислительной фазе рибулозо-5-фосфат обратимо превращается в рибозо-5-фосфат и метаболиты гликолиза.

Пентозофосфатный путь обеспечивает клетки рибозой для синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов и гидрированным коферментом NADPH, который используется в восстановительных процессах.

Суммарное уравнение пентозофосфатного пути выражается следующим образом:

3 Глюкозо-6-фосфат + 6 NADP+ → 3 СО2 + 6 (NADPH + Н+) + 2 Фруктозо-6-фосфат + Глицеральдегид- 3 -фосфат.

Ферменты пентозофосфатного пути, так же, как и ферменты гликолиза, локализованы в цитозоле.

Наиболее активно Пентозофосфатный путь протекает в жировой ткани, печени, коре надпочечников, эритроцитах, молочной железе в период лактации, семенниках.

Окислительный этап образования пентоз и неокислительный этап (путь возвращения пентоз в гексозы) составляют вместе циклический процесс.

Такой процесс можно описать общим уравнением:

6 Глюкозо-6-фосфат + 12 NADP+ + 2 Н2О → 5 Глюкозо-6-фосфат + 12 NADPH +12 Н+ + 6 СO2.

Протекание пентозофосфатного цикла позволяет клеткам продуцировать NADPH, необходимый для синтеза жиров, не накапливая пентозы.

Вопрос20.Строение ГАГ.

Гликозаминогликаныпредставляют собой длинные неразветвлённые цепи гетерополиса-харидов. Они построены из повторяющихся дисахаридных единиц. Одним мономером этого дисахарида является гексуроновая кислота (D-глюкуроновая кислота или L-идуроновая), вторым мономером - производное аминосахара (глюкоз- или галактозамина). NH2-rpynna аминосахаров обычно ацетилирована, что приводит к исчезновению присущего им положительного заряда.

В настоящее время четко расшифрована структура шести основных классов гликозаминогликанов.

Гиалуроновая кислота впервые была обнаружена в стекловидном теле глаза.

Повторяющаяся дисахаридная единица в гиалуроновой кислоте имеет следующую структуру: рисунок на обратной стороне.

Хондроитин-4-сульфат и хондроитин-6-сульфат различаются распределением в разных видах соединительной ткани

Дерматансульфат особенно характерен для дермы (кожи).

Гепарин известен прежде всего как антикоагулянт. Однако его следует относить к гликозаминогликанам, так как он синтезируется тучными клетками, которые являются разновидностью клеточных элементов соединительной ткани.

На синтез гликозаминогликанов влияют глюкокортикоиды: они тормозят синтез гиалуроновой кислоты и сульфатированных гликозаминогликанов. Показано также тормозящее действие половых гормонов на синтез сульфатированных гликозаминогликанов в органах-мишенях.

Вопрос26.Сахарный диабет.

Диабет - это выделение глюкозы с мочой.

Выделяют две формы диабета:

1) диабет первого типа (диабет молодых людей, он является инсулиндефицитным)

2)диабет второго типа (диабет пожилых или тучных людей, он является инсулинрезистентным или инсулинизбыточным). Эта форма связана с резистентностью инсулиновых рецепторов к инсулину и сопряжена с ожирением, атеросклерозом, гипертонией.

Диабет первого типа возникает в результате абсолютного или относительного дефицита инсулина. Абсолютный дефицит может быть вызван повреждением поджелудочной железы или разрушением в – клеток или островков Лангерганса, что возникает при опухолях, кистозах, травмах, хирургических вмешательствах. Относительный дефицит возникает при несоответствии между инсулиновой продукцией и его потреблением, то есть инсулин выделяется в недостаточном количестве.

Диабет молодых возникает потому, что в детстве углеводный обмен наиболее напряжён.

Сахарный диабет I типа (инсулинозависимый):

· Возраст - Молодой, обычно до 30 лет

· Начало заболевания - Острое

· Уровень кетоновых тел в крови - Часто увеличен

· Масса тела - Снижена

· Пол - Одинаково часто, но с некоторым перевесом у мужчин

· Распространенность - Около 50 % населения

· Лечение - Диета, инсулинотерапия

Сахарный диабет II типа (инсулинонезависимый):

· Возраст - Старше 40 лет

· Начало заболевания - Постепенное (месяцы, годы)