Необходимостта от въглехидрати на тялото на възрастен е 350-400 g на ден, докато целулозата и другите диетични фибри трябва да бъдат най-малко 30-40 g.

Храната доставя основно нишесте, гликоген, целулоза, захароза, лактоза, малтоза, глюкоза и фруктоза, рибоза.

Храносмилането на въглехидратите в стомашно-чревния тракт

Устна кухина

Тук със слюнката навлиза калций-съдържащият ензим α-амилаза. Оптималното му pH е 7,1-7,2, активира се от Cl – йони. Битие ендоамилаза, той произволно разцепва вътрешните α1,4-гликозидни връзки и не засяга други видове връзки.

IN устната кухинанишестето и гликогенът могат да бъдат разградени от α-амилаза до декстриниИ малтоза. Дизахаридите не се хидролизират от нищо.

Стомах

Поради ниското pH, амилазата се инактивира, въпреки че разграждането на въглехидратите продължава известно време в болуса.

червата

В кухината на тънките черва панкреатичната α-амилаза, която разрушава вътрешните α1,4 връзки, изомалтазата, която разрушава α1,6 връзките на изомалтозата, работят заедно. Олиго-α1,6-глюкозидаза, действайки върху точките на разклонение на нишестето и гликогена.

В допълнение към храносмилането в кухините има и париетално храносмилане, което се извършва от:

• сукраза-изомалтазакомплекс (работно заглавие сукраза) – в йеюнума хидролизира α1,2-, α1,4-, α1,6-гликозидни връзки, разгражда захароза, малтоза, малтотриоза, изомалтоза,
• гликоамилазен комплекс – разположен в долните части на тънките черва, разцепва α1,4-гликозидните връзки и отцепва крайните глюкозни остатъци в олигозахаридите от редуциращия край,
• β-гликозидазен комплекс (работно заглавие лактаза) – хидролизира β1,4-гликозидните връзки между галактоза и глюкоза (лактоза). При децата активността на лактазата е много висока още преди раждането и продължава високо ниводо 5-7 години, след което намалява.

Ролята на целулозата в храносмилането

Целулозата не се усвоява от човешките ензими, т.к не се образуват съответните ензими. Но в дебелото черво под влияние ензими на микрофлоратачаст от него може да се хидролизира до целобиоза и глюкоза. Глюкозата се използва частично от самата микрофлора и се окислява до органични киселини (маслена, млечна), които стимулират чревната подвижност. Малка част от глюкозата може да се абсорбира в кръвта.

Въглехидратите са широка група органична материя, които заедно с протеините и мазнините са в основата на човешкия и животинския организъм. Въглехидратите присъстват във всяка клетка на тялото и изпълняват различни функции. Малките въглехидратни молекули, представени главно от глюкоза, могат да се движат в тялото и да изпълняват енергийна функция. Големите въглехидратни молекули не се движат и изпълняват главно строителна функция. Човек извлича само малки молекули от храната, тъй като само те могат да се абсорбират в чревните клетки. Тялото трябва само да изгради големи въглехидратни молекули. Съвкупността от всички реакции за разграждането на хранителните въглехидрати в глюкоза и синтеза на нови молекули от нея, както и други многобройни трансформации на тези вещества в организма, се нарича въглехидратен метаболизъм в биохимията.

Класификация

В зависимост от структурата си има няколко групи въглехидрати.

Монозахаридите са малки молекули, които не се разграждат в храносмилателния тракт. Това са глюкоза, фруктоза, галактоза.

Дизахаридите са малки въглехидратни молекули, които се разграждат на два монозахарида в храносмилателния тракт. Например, лактозата се разделя на глюкоза и галактоза, захарозата се разделя на глюкоза и фруктоза.

Полизахаридите са големи молекули, състоящи се от стотици хиляди монозахаридни остатъци (главно глюкоза), свързани помежду си. Това е нишесте, месен гликоген.

Въглехидрати и диети

Времето за разграждане на полизахаридите в храносмилателния тракт е различно, което зависи от способността им да се разтварят във вода. Някои полизахариди се разграждат бързо в червата. След това, когато се разпадат, те бързо навлизат в кръвта. Такива полизахариди се наричат ​​​​"бързи". Други са по-малко разтворими във водната среда на червата, така че се разграждат по-бавно и глюкозата навлиза по-бавно в кръвта. Такива полизахариди се наричат ​​"бавни". Някои от тези елементи изобщо не се разграждат в червата. Те се наричат ​​неразтворими диетични фибри.

Обикновено се нарича „бавно или бързи въглехидрати„Това не означава самите полизахариди, а продуктите, които ги съдържат в големи количества.

Списъкът с въглехидрати - бързи и бавни - е представен в таблицата.

Бързи въглехидрати	Бавни въглехидрати
пържени картофи	Хляб с трици
бял хляб	Непреработени оризови зърна
Картофено пюре	Грах
Пчелен мед	Зърнени храни
Морков	елда
корнфлейкс	ръжен хлябс трици
захар	Прясно изцеден плодов сок без захар
Мюсли	Пълнозърнеста паста
Шоколад	червен боб
Варени картофи	Млечни продукти
Бисквита	Пресни плодове
царевица	горчив шоколад
бял ориз	Фруктоза
черен хляб	Соя
Цвекло	Зелени зеленчуци, домати, гъби
Банани	-
сладко	-

Когато избира продукти за диета, диетологът винаги разчита на списък с бързи и бавни въглехидрати. Бързо в комбинация с мазнини в един продукт или ястие води до отлагане на мазнини. Защо? Бърза промоцияНивото на глюкоза в кръвта стимулира производството на инсулин, който осигурява доставката на глюкоза в организма, включително пътя за образуване на мазнини от нея. В резултат на това, когато ядете торти, сладолед и пържени картофи, вие много бързо напълнявате.

Храносмилане

От биохимична гледна точка метаболизмът на въглехидратите протича на три етапа:

• Храносмилане , Започва в устната кухина по време на процеса на дъвчене на храната.
• Действителният метаболизъм на въглехидратите.
• Образуване на крайни метаболитни продукти.

Въглехидратите са в основата диетачовек. Според формулата рационално хранене, съставът на храната трябва да съдържа 4 пъти повече от тях, отколкото протеини или мазнини. Нуждата от въглехидрати варира от човек на човек, но средно човек се нуждае от 300-400 g на ден. От тях около 80% идва от нишестето в картофи, тестени изделия, зърнени храни и 20% от бързи въглехидрати (глюкоза, фруктоза).

Метаболизмът на въглехидратите в организма също започва в устната кухина. Тук слюнченият ензим амилаза действа върху полизахаридите - нишесте и гликоген. Амилазата хидролизира (разгражда) полизахаридите на големи фрагменти - декстрини, които попадат в стомаха. Няма ензими, действащи върху въглехидратите, така че декстрините в стомаха не се променят по никакъв начин и преминават по-нататък през храносмилателен тракт, навлизайки в тънките черва. Тук няколко ензима действат върху въглехидратите. Амилазата на панкреатичния сок хидролизира декстрините до дизахарида малтоза.

Секретира се от самите клетки на червата. Ензимът малтаза хидролизира малтозата до монозахарида глюкоза, лактазата - лактозата до глюкоза и галактоза, захарозата - захарозата до глюкоза и фруктоза. Получените монози се абсорбират от червата в кръвта и портална венавлизат в черния дроб.

Ролята на черния дроб в метаболизма на въглехидратите

Този орган осигурява поддържането на определено ниво на глюкоза в кръвта поради реакциите на синтез и разграждане на гликоген.

В черния дроб протичат реакции на взаимно преобразуване на монозахаридите - фруктозата и галактозата се превръщат в глюкоза, а глюкозата може да се превърне във фруктоза.

В този орган протичат реакции на глюконеогенеза - синтез на глюкоза от невъглехидратни прекурсори - аминокиселини, глицерол, млечна киселина. Хормонът инсулин също се неутрализира тук с помощта на ензима инсулиназа.

Метаболизъм на глюкозата

Глюкозата играе ключова роля в биохимията на въглехидратния метаболизъм и в общия метаболизъм на тялото, тъй като е основният източник на енергия.

Нивото на кръвната захар е постоянно и варира от 4 до 6 mmol/l. Основните източници на този елемент в кръвта са:

• Въглехидрати в храната.
• Чернодробен гликоген.
• Аминокиселини.

Глюкозата се използва в тялото за:

• производство на енергия,
• синтез на гликоген в черния дроб и мускулите,
• синтез на аминокиселини,
• синтез на мазнини.

Естествен източник на енергия

Глюкозата е универсален източник на енергия за всички клетки на тялото. Енергията е необходима за изграждането на вашите собствени молекули, свиването на мускулите и генерирането на топлина. Последователността от реакции на преобразуване на глюкозата, водещи до освобождаване на енергия, се нарича гликолиза. Реакциите на гликолиза могат да протичат в присъствието на кислород, тогава говорим за аеробна гликолиза или в безкислородни условия, тогава процесът е анаеробен.

По време на анаеробния процес една молекула глюкоза се превръща в две молекули млечна киселина (лактат) и се освобождава енергия. Анаеробната гликолиза осигурява малко енергия: една молекула глюкоза произвежда две молекули АТФ - вещество химически връзкикойто акумулира енергия. Този метод за генериране на енергия се използва за краткотрайна работа скелетни мускули- от 5 секунди до 15 минути, т.е. докато механизмите за снабдяване на мускулите с кислород нямат време да се включат.

По време на реакциите на аеробна гликолиза една молекула глюкоза се превръща в две молекули пирогроздена киселина (пируват). Процесът, като се вземе предвид енергията, изразходвана за собствените реакции, произвежда 8 ATP молекули. Пируватът влиза в по-нататъшни окислителни реакции - окислително декарбоксилиране и цитратния цикъл (цикъл на Кребс, цикъл на трикарбоксилната киселина). В резултат на тези трансформации се освобождават 30 молекули АТФ на молекула глюкоза.

Обмен на гликоген

Функцията на гликогена е да съхранява глюкозата в клетките на животинското тяло. Нишестето изпълнява същата функция в растителните клетки. Гликогенът понякога се нарича животинска нишесте. И двете вещества са полизахариди, изградени от многократно повтарящи се глюкозни единици. Молекулата на гликогена е по-разклонена и компактна от молекулата на нишестето.

Процесите на метаболизъм в организма на въглехидратния гликоген протичат особено интензивно в черния дроб и скелетните мускули.

Гликогенът се синтезира в рамките на 1-2 часа след хранене, когато нивата на кръвната захар са високи. За образуване на молекула гликоген е необходим праймер - семе, състоящо се от няколко глюкозни остатъка. Нови остатъци под формата на UTP-глюкоза се добавят последователно към края на праймера. Когато веригата нараства с 11-12 остатъка, към нея се добавя странична верига от 5-6 подобни фрагмента. Сега веригата, идваща от праймера, има два края - две точки на растеж на молекулата на гликогена. Тази молекула ще се удължи и разклони многократно, докато концентрацията на глюкоза в кръвта остане висока.

Между храненията гликогенът се разгражда (гликогенолиза), освобождавайки глюкоза.

Получава се от разграждането на чернодробния гликоген, той отива в кръвта и се използва за нуждите на целия организъм. Глюкозата, получена от разграждането на гликогена в мускулите, се изразходва само за нуждите на мускулите.

Образуване на глюкоза от невъглехидратни прекурсори - глюконеогенеза

Тялото има достатъчно енергия, складирана под формата на гликоген, само за няколко часа. След ден на гладуване това вещество не остава в черния дроб. Ето защо, с диети с ниско съдържание на въглехидрати, пълно гладуване или продължително физическа работа нормално нивоГлюкозата в кръвта се поддържа благодарение на нейния синтез от невъглехидратни предшественици - аминокиселини, млечнокисел глицерол. Всички тези реакции се появяват главно в черния дроб, както и в бъбреците и чревната лигавица. По този начин метаболитните процеси на въглехидрати, мазнини и протеини са тясно преплетени.

Глюкозата се синтезира от аминокиселини и глицерол по време на гладуване. При липса на храна тъканите се редуцират до аминокиселини, мазнините се редуцират до мастни киселинии глицерин.

Глюкозата се синтезира от млечна киселина след интензивно физическа дейносткогато се натрупа в големи количествав мускулите и черния дроб по време на анаеробна гликолиза. От мускулите млечната киселина се прехвърля в черния дроб, където от нея се синтезира глюкоза, която се връща в работещия мускул.

Регулиране на въглехидратния метаболизъм

Този процес се извършва нервна система, ендокринна система (хормони) и на вътреклетъчно ниво. Задачата на регулирането е да се осигури стабилно ниво на глюкоза в кръвта. От хормоните, които регулират метаболизма на въглехидратите, основните са инсулин и глюкагон. Те се произвеждат в панкреаса.

Основната задача на инсулина в организма е да намали нивата на кръвната захар. Това може да се постигне по два начина: чрез увеличаване на проникването на глюкоза от кръвта в клетките на тялото и увеличаване на нейното използване в тях.

1. Инсулинът осигурява проникването на глюкозата в клетките на определени тъкани - мускулни и мастни. Те се наричат ​​инсулинозависими. В мозъка лимфна тъкан, глюкозата влиза в червените кръвни клетки без участието на инсулин.
2. Инсулинът подобрява използването на глюкоза от клетките чрез:

• Активиране на гликолитични ензими (глюкокиназа, фосфофруктокиназа, пируват киназа).
• Активиране на синтеза на гликоген (поради повишено превръщане на глюкозата в глюкозо-6-фосфат и стимулиране на гликоген синтазата).
• Инхибиране на ензимите на глюконеогенезата (пируват карбоксилаза, глюкозо-6-фосфатаза, фосфоенолпируват карбоксикиназа).
• Повишено включване на глюкоза в пентозофосфатния цикъл.

Всички други хормони, които регулират въглехидратната обмяна са глюкагон, адреналин, глюкокортикоиди, тироксин, хормон на растежа, ACTH. Те повишават нивата на кръвната глюкоза. Глюкагонът активира разграждането на гликогена в черния дроб и синтеза на глюкоза от невъглехидратни прекурсори. Адреналинът активира разграждането на гликогена в черния дроб и мускулите.

Обменни нарушения. Хипогликемия

Най-честите нарушения на въглехидратния метаболизъм са хипо- и хипергликемията.

Хипогликемията е състояние на организма, причинено от ниско нивокръвна захар (под 3,8 mmol/l). Причините могат да бъдат: намаляване на притока на това вещество в кръвта от червата или черния дроб, увеличаване на използването му от тъканите. Хипогликемията може да бъде резултат от:

• Чернодробни патологии - нарушение на синтеза на гликоген или синтеза на глюкоза от невъглехидратни прекурсори.
• Въглехидратно гладуване.
• Бъбречни патологии - нарушена реабсорбция на глюкоза от първична урина.
• Храносмилателните разстройства са патологии на разграждането на въглехидратите в храната или процеса на усвояване на глюкозата.
• Патологии ендокринна система- излишък на инсулин или липса на хормони щитовидната жлеза, глюкокортикоиди, растежен хормон (GH), глюкагон, катехоламини.

Екстремната проява на хипогликемия е хипогликемичната кома, която най-често се развива при пациенти със захарен диабет тип I с предозиране на инсулин. Ниско съдържаниеглюкозата в кръвта води до кислороден и енергиен глад на мозъка, което причинява характерни симптоми. Различава се изключително бързо развитие- ако не го направиш необходими действияслед няколко минути човекът ще загуби съзнание и може да умре. Обикновено пациентите с диабет са в състояние да разпознаят признаците на спад на кръвната захар и знаят какво да правят - да изпият чаша сладък сок или да изядат сладък хляб.

Хипергликемия

Друг вид нарушение въглехидратния метаболизъме хипергликемия – състояние на организма, причинено от упорити високо съдържаниекръвна захар (над 10 mmol/l). Причините могат да бъдат:

• патологии на ендокринната система. Повечето обща причинахипергликемия - захарен диабет. Има захарен диабет тип I и тип II. В първия случай причината за заболяването е инсулинов дефицит, причинен от увреждане на клетките на панкреаса, които секретират този хормон. Увреждането на жлезата най-често има автоимунен характер. ДиабетТип II се развива при нормално производство на инсулин и затова се нарича инсулинонезависим; но инсулинът не изпълнява функцията си - не пренася глюкозата в клетките на мускулната и мастната тъкан.
• неврозите и стресът активират производството на хормони - адреналин, глюкокортикоиди, щитовидната жлеза, които увеличават разграждането на гликоген и синтеза на глюкоза от невъглехидратни прекурсори в черния дроб, инхибират синтеза на гликоген;
• чернодробни патологии;
• склонност към преяждане.

В биохимията въглехидратният метаболизъм е една от най-интересните и обширни теми за изучаване и изследване.

Държавна образователна институция за висше професионално образование UGMA Roszdrav

Катедра по биохимия

Аз одобрявам

Глава отдел проф., доктор на медицинските науки

Мешчанинов В.Н.

_____''_____________2007 г

ЛЕКЦИЯ №7

Тема: Храносмилане и усвояване на въглехидрати. Обмен на гликоген

Факултети: терапевтични и превантивни, медицински и превантивни, педиатрични.

Въглехидрати – това са многовалентни алкохоли, съдържащи оксо група.

Въз основа на броя на мономерите всички въглехидрати се делят на: моно-, ди-, олиго- и полизахариди.

Монозахаридите се разделят на алдози и кетози въз основа на позицията на оксо групата.

Според броя на въглеродните атоми монозахаридите се делят на триози, тетрози, пентози, хексози и др.

Функции на въглехидратите

Монозахариди– въглехидрати, които не се хидролизират до по-прости въглехидрати.

Монозахариди:

· изпълняват енергийна функция (образуване на АТФ).

· изпълняват пластична функция (участват в образуването на ди-, олиго-, полизахариди, аминокиселини, липиди, нуклеотиди).

· изпълняват детоксикираща функция (глюкозни производни, глюкурониди, участват в неутрализирането на токсични метаболити и ксенобиотици).

· са фрагменти от гликолипиди (цереброзиди).

Дизахариди– въглехидрати, които се хидролизират до 2 монозахарида. При човека се образува само 1 дизахарид – лактоза. Лактозата се синтезира по време на кърмене в млечните жлези и се намира в млякото. Тя:

· е източник на глюкоза и галактоза за новородени;

· участва във формирането нормална микрофлорапри новородени.

Олигозахариди– въглехидрати, които се хидролизират до 3 до 10 монозахарида.

Олигозахаридите са фрагменти от гликопротеини (ензими, транспортни протеини, рецепторни протеини, хормони), гликолипиди (глобозиди, ганглиозиди). Те образуват гликокаликс върху клетъчната повърхност.

полизахариди– въглехидрати, които се хидролизират до 10 или повече монозахариди. Хомополизахаридите изпълняват функция за съхранение (гликогенът е форма за съхранение на глюкоза). Хетерополизахаридите (GAG) са структурен компонент междуклетъчно вещество(хондроитин сулфати, Хиалуронова киселина), участват в пролиферацията и диференциацията на клетките, предотвратяват съсирването на кръвта (хепарин).

Въглехидрати в храните, норми и принципи за нормиране на дневните им хранителни нужди. Биологична роля.Човешката храна съдържа предимно полизахариди - нишесте, растителна целулоза и в по-малки количества - животински гликоген. Източникът на захароза са растенията, особено захарното цвекло и захарната тръстика. Лактозата идва от млякото на бозайниците (в кравето мляко има до 5% лактоза, в женското мляко - до 8%). Плодовете, медът и соковете съдържат малки количества глюкоза и фруктоза. Малтозата се съдържа в малца и бирата.

Хранителните въглехидрати са основно източник на монозахариди, главно глюкоза, за човешкото тяло. Някои полизахариди: целулоза, пектинови вещества, декстрани практически не се усвояват от хората; в стомашно-чревния тракт те действат като сорбент (премахват холестерола, жлъчни киселини, токсини и др.) са необходими за стимулиране на чревната подвижност и образуването на нормална микрофлора.

Въглехидратите са основен компонент на храната; те съставляват 75% от диетата и осигуряват повече от 50% от необходимите калории. При възрастен дневна нуждавъв въглехидратите 400 g/ден, в целулозата и пектина до 10-15 g/ден. Препоръчително е да се ядат повече сложни полизахариди и по-малко монозахариди.

Смилане на въглехидрати

Храносмилане Това е процесът на хидролиза на веществата до техните усвоими форми. Храносмилането става: 1). Вътреклетъчен (в лизозоми); 2). Екстрацелуларен (в стомашно-чревния тракт): а). кухина (отдалечена); б). париетална (контактна).

Храносмилането на въглехидратите в устата(кавитарен)

В устната кухина храната се раздробява по време на дъвчене и се навлажнява със слюнка. Слюнката е 99% вода и обикновено има рН 6,8. Ендогликозидазата присъства в слюнката α-амилаза (α-1,4-гликозидаза), разцепване на вътрешни α-1,4-гликозидни връзки в нишестето с образуването на големи фрагменти - декстрини и малко количество малтоза и изомалтоза. Необходим е Cl - йон.

Храносмилането на въглехидратите в стомаха(кавитарен)

Действието на слюнчената амилаза престава в кисела среда (pH<4) содержимого желудка, однако, внутри пищевого комка ак­тивность амилазы может некоторое время сохраняться. Желудочный сок не содержит фермен­тов, расщепляющих углеводы, в нем возможен лишь незначительный кислотный гидролиз гликозидных связей.

Смилането на въглехидратите в тънко черво (кухина и париетална)

В дванадесетопръстника киселинното съдържание на стомаха се неутрализира от панкреатичен сок (pH 7,5-8,0 поради бикарбонати). Той навлиза в червата с панкреатичен сок панкреатична α-амилаза . Тази ендогликозидаза хидролизира вътрешните α-1,4-гликозидни връзки в нишестето и декстрините, за да образува малтоза (2 глюкозни остатъка, свързани с α-1,4-гликозидна връзка), изомалтоза (2 глюкозни остатъка, свързани с α-1,6- гликозидна връзка ) и олигозахариди, съдържащи 3-8 глюкозни остатъка, свързани с α-1,4- и α-1,6-гликозидни връзки.

Смилането на малтоза, изомалтоза и олигозахариди става под действието на специфични ензими - екзогликозидази, които образуват ензимни комплекси. Тези комплекси са разположени на повърхността на епителните клетки на тънките черва и осъществяват париеталното храносмилане.

Сукразо-изомалтазен комплекс се състои от 2 пептида, има доменна структура. От първия пептид се образува цитоплазмен, трансмембранен (фиксира комплекса върху ентероцитната мембрана) и свързващи домени и изомалтазна субединица. От втория - захаразната субединица. Сукраза субединица хидролизира α-1,2-гликозидните връзки в захарозата, изомалтазна субединица - α-1,6-гликозидни връзки в изомалтозата, α-1,4-гликозидни връзки в малтозата и малтотриозата. Има много от комплекса в йеюнума, по-малко в проксималните и дисталните части на червата.

Гликоамилазен комплекс , съдържа две каталитични субединици, които имат леки разлики в субстратната специфичност. Хидролизира α-1,4-гликозидните връзки в олигозахаридите (от редуциращия край) и в малтозата. Най-голяма е активността в долните части на тънките черва.

β-гликозидазен комплекс (лактаза) гликопротеин, хидролизира β-1,4-гликозидните връзки в лактозата. Лактазната активност зависи от възрастта. В плода е особено повишена в късни датибременност и остава на високо ниво до 5-7 годишна възраст. След това активността на лактазата намалява, достигайки при възрастни до 10% от нивото на активност, характерно за децата. Трехалаза гликозидазен комплекс, хидролизира α-1,1-гликозидните връзки между глюкозите в трехалозата, дизахарид от гъбички Смилането на въглехидратите завършва с образуването на монозахариди - главно глюкоза, по-малко се образуват фруктоза и галактоза и още по-малко маноза, ксилоза и арабиноза. Усвояване на въглехидратиМонозахаридите се абсорбират от епителните клетки на йеюнума и илеум. Транспортът на монозахаридите в клетките на чревната лигавица може да се извърши чрез дифузия (рибоза, ксилоза, арабиноза), улеснена дифузия от протеини-носители (фруктоза, галактоза, глюкоза) и чрез вторичен активен транспорт (галактоза, глюкоза). Вторичният активен транспорт на галактоза и глюкоза от чревния лумен до ентероцита се осъществява чрез симпорт с Na +. Чрез протеина носител Na + се движи по своя концентрационен градиент и пренася въглехидратите със себе си срещу техния концентрационен градиент. Концентрационният градиент на Na + се създава от Na + /K + -ATPase.
Когато концентрацията на глюкоза в чревния лумен е ниска, тя се транспортира в ентероцита само чрез активен транспорт, когато висока концентрация- активен транспорт и улеснена дифузия. Скорост на усвояване: галактоза > глюкоза > фруктоза > други монозахариди. Монозахаридите напускат ентероцитите към кръвоносните капиляри чрез улеснена дифузия през протеини-носители.

Нарушено храносмилане и усвояване на въглехидрати

Недостатъчното храносмилане и усвояване на усвоените храни се нарича малабсорбция . Може да има два вида причини за малабсорбция на въглехидрати:

1). Наследствени и придобити дефекти на ензимите, участващи в храносмилането. Известни са наследствени дефекти на лактазата, а-амилазата и сукразо-изомалтазния комплекс. Без лечение тези патологии са придружени от хронична дисбиоза и нарушено физическо развитие на детето.

Придобити храносмилателни разстройства могат да се наблюдават, когато чревни заболявания, например гастрит, колит, ентерит, след операции на стомашно-чревния тракт.

Дефицитът на лактаза при възрастни може да бъде свързан с намаляване на експресията на гена на лактазата, което се проявява с непоносимост към млякото - повръщане, диария, коремни спазми и болки и метеоризъм. Честотата на тази патология е 7-12% в Европа, 80% в Китай и до 97% в Африка.

2). Нарушена абсорбция на монозахариди в червата.

Малабсорбцията може да е резултат от дефект във всеки компонент, участващ в системата за транспортиране на монозахариди през мембраната. Описани са патологии, свързани с дефект в натрий-зависимия глюкозен транспортен протеин.

Синдромът на малабсорбция е придружен от осмотична диария, повишена перисталтика, спазми, болка и метеоризъм. Диарията се причинява от неразделени дизахариди или неабсорбирани монозахариди в дисталните части на червата, както и органични киселиниобразувани от микроорганизми при непълно разграждане на въглехидратите.

ГлаваIV.11.

Въглехидратен метаболизъм

Функции на въглехидратите

1. Енергия (глюкоза, гликоген).

2. Структурна (хиалуронова киселина).

3. Антикоагулант (хепарин).

4. Хомеостатичен (поддържа, по-специално, водно-електролитен баланси кръвно осмотично налягане).

5. Механични (включени в съединителната тъкан).

Класификация на въглехидратите

Монозахариди , които не могат да се хидролизират за повече прости захари. В зависимост от броя на въглеродните атоми те се делят на триози, тетрози, пентози и хексози. В зависимост от наличието на алдехидна или кетонна група, алдози и кетози.

Дизахариди се състои от два монозахаридни остатъка:

1) захарозата се състои от комбинирани остатъци от глюкоза и фруктозаа-1,4-гликозидна връзка;

2) лактозата се състои от комбинирани остатъци от глюкоза и галактозаb-1,4-гликозидна връзка;

3) Малтозата се състои от две свързани глюкозни единициа-1,4-гликозидна връзка;

4) целобиозата се състои от две свързани глюкозни единициb-1,4-гликозидна връзка.

Хомополизахариди - дълги разклонени вериги, състоящи се от едни и същи монозахариди:

1) нишестето е полимер на свързана глюкозаа-1,4 и а-1,6-гликозидни връзки. В този случай неразклонените вериги образуват амилоза (20%) и разклонен амилопектин (80%);

2) гликогенът е животинско нишесте, състоящо се от глюкозни остатъци. Това е по-разклонен полимер от нишестето. Частичната хидролиза на нишесте или гликоген произвежда декстрини (по-къси разклонени вериги);

3) целулозата е основният компонент на структурната основа растителни клетки. Това е линеен полимер от свързана глюкозаb-1,4-гликозидни връзки.

Хетерополизахариди се състои от различни мономери:

1) хепаринът съдържа остатъцид -глюконат-2-сулфит ин -ацетилглюкозамин-6-сулфат;

2) хиалуроновата киселина се състои от остатъцид -глюкуронова киселина и остатъцин - ацетилглюкозамин. Той е част от съединителната тъкан и участва в регулирането на тъканната пропускливост.

Храносмилане и усвояване на въглехидрати

При моногастричен животни в устната кухинапод действието на амилаза ( а , b) слюнка, настъпва частична хидролиза на гликозидните връзки на полизахаридите (скорбяла). Но активността на този ензим е ниска, особено при месоядните.

В стомаханяма специфични ензими и амилазата бързо се инактивира при ниско pH.

В тънките черва Настъпва голяма хидролиза на захарите. Нишестето се разгражда до малтоза и изомалтоза под действието на панкреатичната амилаза, чиито канали се отварят в дванадесетопръстника. Този дизахарид, както и захарозата и лактозата, се разграждат от специфични гликозидази - малтаза,изомалтаза, захароза и лактаза. Тези ензими се произвеждат от клетките на лигавицата и не навлизат в лумена, а действат върху повърхността на чревната лигавица. Това е т.нар париетално храносмилане. Дизахаридите се разграждат до монозахариди: глюкоза, фруктоза и галактоза, които се абсорбират в чревната стена и навлизат в кръвта. Проникване на монозахариди през клетъчни мембранисе осъществява чрез улеснена дифузия с участието на специални транслоказни ензими. Глюкозата и галактозата също проникват чрез активен транспорт поради градиента на йонната концентрация Na+ , който се създава Na+ -K+-ATPase (помпа).

При полигастрични животни V устната кухинаСмилането на захарите не се извършва поради липсата на ензими.

В търбуха(първият от предстомаха) се извършва 50% от храносмилането на захарите. Ензимите се произвеждат от микрофлората на търбуха ( малтаза, захароза, целулаза). Монозахаридите, образувани в резултат на ензимна хидролиза на поли- и дизахариди под въздействието на бактерии в търбуха, претърпяват процеси на ферментация, сред които се разграничават следните видове:

1) оцетна киселина (Glu = оцетна киселина+ CO 2);

2) пропионова киселина (Glu = пропионова киселина+ CO 2);

3) маслена киселина (Glu = маслена киселина+ CO 2);

4) млечна киселина (Glu = млечна киселина+ CO 2).

Всички тези киселини се наричат ​​летливи мастни киселини (VFA). Най-добрият вариант е, когато оцетно-кисела ферментация е 70% и по-лош, когато преобладава маслено-кисела ферментация. VFA се абсорбират в стените на мрежата и книгата и отиват за енергийните нужди на тялото.

В абомазума(истински стомах, има същата структура като при едностомашни животни), храносмилането на въглехидратите не се случва поради липсата на ензими.

В тънките черва Храносмилането на захарните остатъци се извършва както при моногастричните животни.

Гликолиза

Последователните реакции на гликолизата се катализират от група от 11 ензима. Процесът се състои от два етапа (фиг. 4.11.1.). В първия от тях глюкозата (G) се фосфорилира и след това се разделя, за да образува две молекули от тривъглеродното съединение глицералдехид-3-фосфат. Този етап се счита за подготвителен. Именно тук различни хексози участват в гликолизата, фосфорилират се от АТФ и в крайна сметка образуват общ продукт(G-3-F). Вторият етап представлява процес, общ за всички захари. Той включва както редокс реакции, така и етапите на образуване на АТФ (т.е. съхранение на енергия).

Първи етап

1) Фосфорилиране на G поради АТФ преди образуването глюкозо-6-фосфат(G-6-F).

Тази реакция е отключваща за целия процес и протича в една посока.

E:хексокиназаи глюкокиназа. Хексокиназата е по-важен ензим и се използва в повечето клетки. Той също така фосфорилира фруктоза и маноза. Глюкокиназата се намира само в хепатоцитите и има афинитет само към глюкозата.

Кофакторитази реакция са магнезиеви и манганови йони.

2) Превръщане на G-6-P във фруктозо-6-фосфат (F-6-P). Тази реакция на изомеризация.

E:фосфоглюкоизомераза. Реакцията е обратима.

Кофактори:магнезиеви и манганови йони.

3) Фосфорилиране на F-6-P до фруктозо-1,6-дифосфат (F-1,6-DP).

Тази втора задействаща реакция на гликолиза изисква изразходването на още една ATP молекула. Реакцията е необратима.

E:фосфофруктокиназа.

Кофактор:магнезиеви йони Фосфатните донори могат да бъдат в допълнение към ATPUTP.

Активността на този ензим се активира от ADP и AMP и се инхибира от ATP.

4) Разцепване на F-1,6-DP на две молекули глицералдехид-3-фосфат (GA-3-P).

E:алдолаза. Съдържа безплатно SH -групи. Реакцията е обратима и протича на два етапа. Първо се образува една молекула GA-3-P и дихидроксиацетон фосфат, след което последният се превръща в друга молекула GA-3-P.

Тази реакция завършва подготвителния етап, в който са изразходвани 2 молекули АТФ и са образувани 2 молекули GA-3-P.

Втори етап

Тук всички реакции следват два паралелни пътя.

5) Окисляване на GA-3-F до 1,3-дифосфоглицерат(1,3-DPG).

Енергията, освободена при окисляването на алдехидната група на GA-3-F, се съхранява под формата на високоенергичен продукт 1,3 - DPG.

E:глицералдехид-3-фосфат дехидрогеназа(GA-3-F-DG).

Коензим: NAD, който се редуцира по време на реакцията.

6) Превръщане на 1,3-DPG в 3-фосфоглицерат (3-PG).

E:фосфоглицерат киназа. Образува се една молекула АТФ.

7) Превръщане на 3-PG в 2-фосфоглицерат (2-PG). Това е реакция на изомеризация.

E:фосфоглицеромутаза.

Кофактор: магнезиеви йони.

8) Трансформация на 2-FG в фосфоенолпируват.

E:енолаза.

Кофактори: магнезиеви и манганови йони.

инхибитор: флуорид.

9) Превръщане на фосфоенолпируват в пируват. Образува се една молекула АТФ.

E:пируват киназа.

Кофактори:йони на магнезий, манган, калий.

инхибитор:калциеви йони (конкурират се с манган).

10) Редукция на пируват до лактат. Източник на електрони е GA-3-P, а техен носител е NADH.

E:лактат дехидрогеназа.

Лактат (млечна киселина) е крайният продукт на анаеробната гликолиза. Екскретира се през плазмената мембрана като краен метаболит. При повишена мускулна работа възниква недостиг на кислород и окислението на глюкозата преминава в лактат, докато в мускулна тъканАцидозата възниква поради натрупване на киселина.

Пентозофосфатен път (PPP)

Заедно с гликолитичния път на разграждане на глюкозата, пентозофосфатният път (хексамонофосфатен шънт) работи в много клетки. Той не е от съществено значение за метаболизма на глюкозата и служи за генериране на редуцирани форми в клетъчната цитоплазма NADP. Този коензим е необходим за реакциите на редукционен синтез на мастни киселини и стероиди и също така се използва като донор на водород в реакции на хидроксилиране, включващи цитохром Р450-зависимата система. Всички тези процеси протичат предимно в клетките на черния дроб, млечната жлеза, надбъбречната кора и мастната тъкан. Скелетният мускул, където синтезът на мастни киселини е бавен, на практика е лишен от пентозофосфатния път на метаболизма на глюкозата.

Реакциите са представени от окислителни и неокислителни клонове.

Окислителен клон :

1. Дехидрогениране на 1-ви въглероден атом глюкозо-6-фосфат.

E:глюкозо-6-фосфат дехидрогеназа. NADP+ действа като акцептор на електрони. Оформени 6-фосфоглюколактон- вътрешен етер.

2. 6-фосфоглюколактонът е много нестабилно съединение, което лесно се хидролизира до образуване на свободна киселина 6-фосфоглюконат.

E:фосфоглюколактоназа.

3. Окислително декарбоксилиране на 6-фосфоглюконат до образуване рибулоза 5-фосфат.

E:6-фосфоглюконат декарбоксилаза и 6-фосфоглюконат дехидрогеназа (акцептор - NADP +).

Че. окислителният клон завършва с редукция на две молекули NADP +

Неокислителният клон е реакциите на изомеризация :

1. Рибулоза 5-фосфат се превръща в рибоза 5-фосфат.

E:фосфопентозна изомераза.

2. Рибоза 5-фосфатът се превръща в ксилулоза 5-фосфат.

E:пентозофосфат изомераза.

3. Ксилулоза-5-фосфатът взаимодейства с рибозо-5-фосфата и се превръща в седохептулоза-7-фосфатИ глицералдехид-3-фосфат. Последното вещество също е продукт на гликолизата.

E:транскетолаза(протезна група TDF).

4. Седохептулоза-7-фосфат и глицералдехид-3-фосфат взаимодействат един с друг и се превръщат в фруктоза 6-фосфат(също продукт на гликолиза) и еритроза 4-фосфат.

E:трансалдолаза.

5. Еритроза 4-фосфат и ксилулоза 5-фосфат взаимодействат помежду си и се превръщат в два продукта на гликолиза, фруктоза 6-фосфат и глицералдехид 3-фосфат.

E:транскетолаза.

Някои от метаболитите на реакциите на неокислителния етап на PPP са също метаболити на гликолизата, което означава, че има тясна връзка между двата метаболитни пътя на глюкозата и в зависимост от условията, възникващи в клетката, „превключвател ” от един път към друг е възможен.

Когато нуждата на клетката от NADPH и рибоза-5-фосфат е балансирана, PPP завършва на окислителния етап.

Ако нуждата от рибоза-5-фосфат надвишава нуждата от NADPH, тогава окислителната стъпка на PPP се „заобикаля“ поради гликолиза. Метаболитите на гликолизата: фруктоза 6-фосфат и глицералдехид 3-фосфат се превръщат в рибоза 5-фосфат.

Ако има по-голям дефицит на NADPH, отколкото на рибоза-5-фосфат, тогава

1. с висок енергиен статус на клетката, рибозо-5-фосфатът се превръща в глицералдехид-3-фосфат и фруктозо-6-фосфат, като последните отиват не по пътя на гликолизата, а към глюконеогенезата, тъй като няма нужда от генериране на АТФ;

2. Когато енергийният статус на клетката е нисък, фруктозо-6-фосфатът и глицералдехид-3-фосфатът, образувани от рибозо-5-фосфат, се включват в гликолизата и се превръщат в пируват. В този случай се синтезира АТФ.

Биологично значение на PFP:

В резултат на реакциите на окислителния клон се образуват две молекули NADPH, които не се окисляват в дихателната верига (като NADH), но служат като донори на водород в редица редукционни реакции;

В неокислителния клон се генерира рибоза-5-фосфат, който е необходим за синтеза на РНК, ДНК, NAD, FAD;

PFP се нарича още пентозофосфатен шунт, защото Това е процес, паралелен на основния път на окисляване на глюкозата - гликолизата, като при определени условия (виж по-горе) се получава преминаване от допълнителна PPP към основна гликолиза и обратно.

Цикъл на трикарбоксилната киселина (цикъл на ТСА) лимонена киселина, цикъл на Кребс)

Аеробният път за окисление на глюкозата започва с пирогроздена киселина(PVC, пируват) не се превръща в лактат, а влиза в цикъла на ТСА.

TCA цикълът е поредица от реакции, протичащи в митохондриалната матрица, по време на които се извършва катаболизъм на ацетиловите групи (до CO 2) и образуването на NADH 2 и FADH 2. Редуцираните коензими пренасят водород към дихателната верига, където се извършва окислително фосфорилиране (вижте глава „Метаболизъм и енергия”).

Общото уравнение за аеробното окисление на една молекула глюкоза е:

1-Gluc + 6 O 2 = 6 CO 2 + 6 H 2 O + 38 ATP

Преди PVC да влезе в цикъла на TCA, той претърпява окислително декарбоксилиране с участието на комплекс от ензими. Резултатът от такова взаимодействие е образованието ацетил-КоА. В тази форма това съединение навлиза в пътя на ТСА

Държавна образователна институция за висше професионално образование UGMA Roszdrav

Катедра по биохимия

Аз одобрявам

Глава отдел проф., доктор на медицинските науки

Мешчанинов В.Н.

_____''_____________2007 г

ЛЕКЦИЯ №7

Тема: Храносмилане и усвояване на въглехидрати. Обмен на гликоген

Факултети: терапевтични и превантивни, медицински и превантивни, педиатрични.

Въглехидрати – това са многовалентни алкохоли, съдържащи оксо група.

Въз основа на броя на мономерите всички въглехидрати се делят на: моно-, ди-, олиго- и полизахариди.

Монозахаридите се разделят на алдози и кетози въз основа на позицията на оксо групата.

Според броя на въглеродните атоми монозахаридите се делят на триози, тетрози, пентози, хексози и др.

Функции на въглехидратите

Монозахариди– въглехидрати, които не се хидролизират до по-прости въглехидрати.

Монозахариди:

изпълняват енергийна функция (образуване на АТФ).

изпълняват пластична функция (участват в образуването на ди-, олиго-, полизахариди, аминокиселини, липиди, нуклеотиди).

изпълняват детоксикираща функция (производни на глюкоза, глюкурониди, участват в неутрализирането на токсични метаболити и ксенобиотици).

са фрагменти от гликолипиди (цереброзиди).

Дизахариди– въглехидрати, които се хидролизират до 2 монозахарида. При човека се образува само 1 дизахарид – лактоза. Лактозата се синтезира по време на кърмене в млечните жлези и се намира в млякото. Тя:

е източник на глюкоза и галактоза за новородени;

участва в образуването на нормална микрофлора при новородени.

Олигозахариди– въглехидрати, които се хидролизират до 3 до 10 монозахарида.

Олигозахаридите са фрагменти от гликопротеини (ензими, транспортни протеини, рецепторни протеини, хормони), гликолипиди (глобозиди, ганглиозиди). Те образуват гликокаликс върху клетъчната повърхност.

полизахариди– въглехидрати, които се хидролизират до 10 или повече монозахариди. Хомополизахаридите изпълняват функция за съхранение (гликогенът е форма за съхранение на глюкоза). Хетерополизахаридите (GAG) са структурен компонент на междуклетъчното вещество (хондроитин сулфати, хиалуронова киселина), участват в клетъчната пролиферация и диференциация и предотвратяват съсирването на кръвта (хепарин).

Въглехидрати в храните, норми и принципи за нормиране на дневните им хранителни нужди. Биологична роля.

Човешката храна съдържа предимно полизахариди - нишесте, растителна целулоза и в по-малки количества - животински гликоген. Източникът на захароза са растенията, особено захарното цвекло и захарната тръстика.Лактозата идва от млякото на бозайниците (в кравето мляко има до 5% лактоза, в човешкото мляко - до 8%). Плодовете, медът и соковете съдържат малки количества глюкоза и фруктоза. Малтозата се съдържа в малца и бирата.

Хранителните въглехидрати са основно източник на монозахариди, главно глюкоза, за човешкото тяло. Някои полизахариди: целулоза, пектинови вещества, декстрани, практически не се усвояват от хората; в стомашно-чревния тракт те действат като сорбент (премахват холестерол, жлъчни киселини, токсини и др.) И са необходими за стимулиране на чревната подвижност и образуването на нормални микрофлора.

Въглехидратите са основен компонент на храната; те съставляват 75% от диетата и осигуряват повече от 50% от необходимите калории. Дневната нужда на възрастен от въглехидрати е 400 g/ден, от целулоза и пектин до 10-15 g/ден. Препоръчително е да се ядат повече сложни полизахариди и по-малко монозахариди.

Смилане на въглехидрати

Храносмилане Това е процесът на хидролиза на веществата до техните усвоими форми. Храносмилането става: 1). Вътреклетъчен (в лизозоми); 2). Екстрацелуларен (в стомашно-чревния тракт): а). кухина (отдалечена); б). париетална (контактна).

Храносмилането на въглехидратите в устата(кавитарен)

В устната кухина храната се раздробява по време на дъвчене и се навлажнява със слюнка. Слюнката е 99% вода и обикновено има рН 6,8. Ендогликозидазата присъства в слюнката α -амилаза ( α -1,4-гликозидаза), разцепване на вътрешни α-1,4-гликозидни връзки в нишестето с образуването на големи фрагменти - декстрини и малко количество малтоза и изомалтоза. Необходим е Cl - йон.

Храносмилането на въглехидратите в стомаха(кавитарен)

Действието на слюнчената амилаза престава в кисела среда (pH

Храносмилането на въглехидратите в тънките черва(кухина и париетална)

В дванадесетопръстника киселинното съдържание на стомаха се неутрализира от панкреатичен сок (pH 7,5-8,0 поради бикарбонати). Той навлиза в червата с панкреатичен сок панкреас α - амилаза . Тази ендогликозидаза хидролизира вътрешните α-1,4-гликозидни връзки в нишестето и декстрините, за да образува малтоза (2 глюкозни остатъка, свързани с α-1,4-гликозидна връзка), изомалтоза (2 глюкозни остатъка, свързани с α-1,6- гликозидна връзка ) и олигозахариди, съдържащи 3-8 глюкозни остатъка, свързани с α-1,4- и α-1,6-гликозидни връзки.

Смилането на малтоза, изомалтоза и олигозахариди става под действието на специфични ензими - екзогликозидази, които образуват ензимни комплекси. Тези комплекси са разположени на повърхността на епителните клетки на тънките черва и осъществяват париеталното храносмилане.

Сукразо-изомалтазен комплекс се състои от 2 пептида, има доменна структура. От първия пептид се образува цитоплазмен, трансмембранен (фиксира комплекса върху ентероцитната мембрана) и свързващи домени и изомалтазна субединица. От втория - захаразната субединица. Сукраза субединица хидролизира α-1,2-гликозидните връзки в захарозата, ISO малтазна субединица - α-1,6-гликозидни връзки в изомалтозата, α-1,4-гликозидни връзки в малтозата и малтотриозата. Има много от комплекса в йеюнума, по-малко в проксималните и дисталните части на червата.

Гликоамилазен комплекс , съдържа две каталитични субединици, които имат леки разлики в субстратната специфичност. Хидролизира α-1,4-гликозидните връзки в олигозахаридите (от редуциращия край) и в малтозата. Най-голяма е активността в долните части на тънките черва.

β-гликозидазен комплекс (лактаза) гликопротеин, хидролизира β-1,4-гликозидните връзки в лактозата. Лактазната активност зависи от възрастта. При плода той е особено повишен в края на бременността и остава на високо ниво до 5-7-годишна възраст. След това активността на лактазата намалява, достигайки при възрастни до 10% от нивото на активност, характерно за децата.

Трехалаза гликозидазен комплекс, хидролизира α-1,1-гликозидните връзки между глюкозите в трехалозата, гъбичен дизахарид.

Смилането на въглехидратите завършва с образуването на монозахариди - главно глюкоза, по-малко се образуват фруктоза и галактоза и още по-малко маноза, ксилоза и арабиноза.

Усвояване на въглехидрати

Монозахаридите се абсорбират от епителните клетки на йеюнума и илеума. Транспортът на монозахаридите в клетките на чревната лигавица може да се извърши чрез дифузия (рибоза, ксилоза, арабиноза), улеснена дифузия от протеини-носители (фруктоза, галактоза, глюкоза) и чрез вторичен активен транспорт (галактоза, глюкоза). Вторичният активен транспорт на галактоза и глюкоза от чревния лумен до ентероцита се осъществява чрез симпорт с Na +. Чрез протеина носител Na + се движи по своя концентрационен градиент и пренася въглехидратите със себе си срещу техния концентрационен градиент. Концентрационният градиент на Na + се създава от Na + /K + -ATPase.

При ниска концентрация на глюкоза в чревния лумен тя се транспортира в ентероцита само чрез активен транспорт, при висока концентрация - чрез активен транспорт и улеснена дифузия. Скорост на усвояване: галактоза > глюкоза > фруктоза > други монозахариди. Монозахаридите напускат ентероцитите към кръвоносните капиляри чрез улеснена дифузия през протеини-носители.

Нарушено храносмилане и усвояване на въглехидрати

Недостатъчното храносмилане и усвояване на усвоените храни се нарича малабсорбция . Може да има два вида причини за малабсорбция на въглехидрати:

1). Наследствени и придобити дефекти на ензимите, участващи в храносмилането. Известни са наследствени дефекти на лактазата, а-амилазата и сукразо-изомалтазния комплекс. Без лечение тези патологии са придружени от хронична дисбиоза и нарушено физическо развитие на детето.

Придобити храносмилателни разстройства могат да се наблюдават при чревни заболявания, например гастрит, колит, ентерит, след операции на стомашно-чревния тракт.

Дефицитът на лактаза при възрастни може да бъде свързан с намаляване на експресията на гена на лактазата, което се проявява с непоносимост към млякото - повръщане, диария, коремни спазми и болки и метеоризъм. Честотата на тази патология е 7-12% в Европа, 80% в Китай и до 97% в Африка.

2). Нарушена абсорбция на монозахариди в червата.

Малабсорбцията може да е резултат от дефект във всеки компонент, участващ в системата за транспортиране на монозахариди през мембраната. Описани са патологии, свързани с дефект в натрий-зависимия глюкозен транспортен протеин.

Синдромът на малабсорбция е придружен от осмотична диария, повишена перисталтика, спазми, болка и метеоризъм. Диарията се причинява от неразделени дизахариди или неабсорбирани монозахариди в дисталните части на червата, както и от органични киселини, образувани от микроорганизми по време на непълно разграждане на въглехидратите.

Транспорт на глюкоза от кръвта до клетките

Глюкозата навлиза в клетките от кръвния поток чрез улеснена дифузия с помощта на протеини-носители – GLUTs. Преносителите на глюкоза GLUTs имат доменна организация и се намират във всички тъкани. Има 5 вида GLUTs:

GLUT-1 – главно в мозъка, плацентата, бъбреците, дебелото черво;

GLUT-2 - главно в черния дроб, бъбреците, β-клетките на панкреаса, ентероцитите и се намира в еритроцитите. Има висок км;

GLUT-3 – в много тъкани, включително мозъка, плацентата, бъбреците. Има по-голям афинитет към глюкозата от GLUT-1;

GLUT-4 - инсулин-зависим, в мускулите (скелетни, сърдечни), мастната тъкан;

GLUT-5 – изобилен в клетките на тънките черва, носител е на фруктоза.

GLUTES, в зависимост от вида, могат да бъдат разположени предимно както в плазмената мембрана, така и в цитозолните везикули. Трансмембранният транспорт на глюкоза се осъществява само когато GLUT присъстват в плазмената мембрана. Включването на GLUTs в мембраната от цитозолни везикули става под действието на инсулин. Когато концентрацията на инсулин в кръвта намалее, тези GLUT се връщат обратно в цитоплазмата. Тъканите, в които GLUT без инсулин са почти напълно разположени в цитоплазмата на клетките (GLUT-4 и в по-малка степен GLUT-1), се оказват инсулинозависими (мускулна, мастна тъкан) и тъкани, в които преобладават GLUT. разположени в плазмената мембрана (GLUT- 3) – инсулинонезависими.

Известни са различни смущения във функционирането на GLUTs. Наследствен дефект в тези протеини може да е в основата на неинсулинозависим захарен диабет.

Метаболизъм на монозахаридите в клетката

След абсорбция в червата, глюкозата и други монозахариди навлизат в порталната вена и след това в черния дроб. Монозахаридите в черния дроб се превръщат в глюкоза или нейните метаболитни продукти. Част от глюкозата в черния дроб се отлага под формата на гликоген, част се използва за синтеза на нови вещества, а част се изпраща чрез кръвния поток до други органи и тъкани. В същото време черният дроб поддържа концентрацията на глюкоза в кръвта на ниво от 3,3-5,5 mmol/l.

Фосфорилиране и дефосфорилиране на монозахаридите

В клетките глюкозата и другите монозахариди се фосфорилират с помощта на АТФ, за да образуват фосфорни естери: глюкоза + АТФ → глюкоза-6ph + АДФ. За хексозите тази необратима реакция се катализира от ензима хексокиназа , който има изоформи: в мускулите - хексокиназа II, в черния дроб, бъбреците и β-клетките на панкреаса - хексокиназа IV (глюкокиназа), в клетките на туморните тъкани - хексокиназа III. Фосфорилирането на монозахаридите води до образуването на реактивни съединения (реакция на активиране), които не могат да напуснат клетката, т.к. няма съответни протеини-носители. Фосфорилирането намалява количеството свободна глюкоза в цитоплазмата, което улеснява нейната дифузия от кръвта в клетките.

Хексокиназа II фосфорилира D-глюкоза и с по-ниска скорост други хексози. Имайки висок афинитет към глюкозата (Km

Глюкокиназа (хексокиназа IV) има нисък афинитет към глюкозата (Km - 10 mmol/l), активен е в черния дроб (и бъбреците) при повишаване на концентрацията на глюкоза (по време на храносмилането). Глюкокиназата не се инхибира от глюкозо-6-фосфат, което позволява на черния дроб да отстранява излишната глюкоза от кръвта без ограничения.

Глюкозо-6-фосфатаза катализира необратимото разцепване на фосфатната група по хидролитичен път в ER: Глюкоза-6-ph + H 2 O → Глюкоза + H 3 PO 4, намира се само в черния дроб, бъбреците и чревните епителни клетки. Получената глюкоза може да дифундира от тези органи в кръвта. По този начин глюкозо-6-фосфатазата на черния дроб и бъбреците позволява ниските нива на кръвната захар да бъдат повишени.

Биохимия Книга >> Медицина, здраве

Контролна работа сам. работа лекциилабораторни упражнения 7 34 34 ... излив. 6. Клинични биохимиязаболявания бъбрекФункционално изследване бъбрек. Биохимияурина. Образование и... метаболитни нарушения на аминокиселини, липиди, въглехидрати, съединителната тъкан. Подходи...