Обмен углеводов

Функции углеводов
Энергетическая (крахмал, гликоген)
Структурная (пластическая) - Рибоза и дезоксирибоза входят в состав мономеров ДНК и РНК. Олигосахариды – в состав гликопротеинов и гликолипидов. Высокомолекулярные углеводы -в соединительной ткани человека и в клеточных стенках бактерий и растений
Защитная (полисахарид гепарин – антикоагулянт, углеводный компонент гликопротеинов защищает их от действия протеаз)
Регуляторная (олигосахариды гликопротеинов и гликолипидов мембран играют главную роль в процессах клеточного узнавания, адгезии, иммунном ответе, свертывании крови, перемещении клеток в процессе их созревания и т.д.)

Переваривание углеводов
С пищей человек получает в сутки 500 г углеводов. Преобладает крахмал. Также поступают:
Сахароза
Лактоза
Глюкоза( спелые фрукты)
Фруктоза ( мед, спелые фрукты)
Должна поступать и целлюлоза(клетчатка). Ее роль:
Регулирует перистальтику кишечника
Сорбирует токсичные вещества
Способствует формированию каловых масс
Расщепляется ферментами микрофлоры кишечника

Переваривание углеводов
Ферменты полостного переваривания:
Амилаза слюны. Расщепляет альфа-1,4-гликозидные связи в крахмале и гликогене. Образуются декстрины. При длительном воздействии-мальтоза. рН оптимум 7. Содержит ионы Са 2+. Активируется ионами CI- .
В желудке не активна, т.к. рН в желудке 1,5-2.
Панкреатическая амилаза – активна в кишечнике. рН оптимум около 8.
рН создается соком поджелудочной железы и кишечным соком. Расщепляются связи альфа-1,4-гликозидные в крахмале, гликогене, декстринах. Образуются мальтоза, изомальтоза.
Далее переваривание идет при участии ферментов пристеночного переваривания- это гликозидазы щеточной каймы энтероцитов. Они образуют комплексы.

Пристеночное переваривание углеводов
Сахаразно

н
О Н
он

Всасывание моносахаридов
Транспорт моносахаридов происходит
1. Путем облегченной диффузии при участии белков-переносчиков ГЛЮТ(глюкозные транспортеры). ГЛЮТ-4 –инсулин-зависимые- транспортируют глюкозу в мышцы и адипоциты.
2. Путем вторичного активного транспорта вместе с ионами натрия.
Из кишечника глюкоза по воротной вене попадает в печень и там большая часть ее задерживается (90 %), часть поступает в общий кровоток.
Натощак концентрации глюкозы в крови 3,5-5,5 ммоль/л
На высоте пищеварения повышается примерно в 1,5 раза, но не превышает 10-12 ммоль/л- это почечный порог реабсорбции для глюкозы.

Концентрация глюкозы в крови в норме:
3,5-5,5 ммоль/л

Гексокиназная реакция и ее биологическое значение
Активация молекулы глюкозы, повышение ее способности вступать в дальнейшие превращения.
Реакция необратима, и образующийся глюкозо-6-фосфат – это ион, и не может выйти обратно в кровь. Таким образом, гексокиназная реакция выполняет «запирающую» функцию, что предотвращает потери глюкозы клеткой.
Гексокиназа – это ключевой фермент для всех путей метаболизма глюкозы в клетке. Гексокиназа обладает самой низкой Vmax из всех ферментов углеводного обмена и, с другой стороны – очень низкой Km (0,01 ммоль глюкозы). Поэтому гексокиназа почти всегда работает с максимальной скоростью – и в период голодания, и «на высоте пищеварения». ГК сильно угнетается избытком своего продукта – глюкозо-6-фосфата. В печени есть также глюкокиназа. У нее

Синтез гликогена

Синтез гликогена
УДФ-глюкоза + (С6Н10О5)n (С6Н10О5)(n+1) + УДФ
гликоген синтаза
УДФ + АТФ УТФ + АДФ
Синтез гликогена усиливается в состоянии покоя на высоте пищеварения и в мышцах и в печени. Ключевой фермент - гликоген синтаза – активируется глюкозо-6-фосфатом.
В печени кроме гексокиназы есть ее изофермент глюкокиназа. Км глюкокиназы 10мМ, поэтому она активируется на высоте пищеварения и печень может превращать избыток глюкозы в глюкозо-6-фосфат, который идет на синтез гликогена. Таким образом, предотвращается гипергликемия. (Инсулин активирует гликоген синтазу, а адреналин и глюкагон- ингибируют)

Реакции синтеза гликогена

Ветвление гликогена

Ветвление гликогена

Распад гликогена.
В печени и мышцах идет по-разному. Так как в печени есть фермент – глюкозо -6- фосфатаза, гликоген распадается в печени до глюкозы, а в мышцах – до глюкозо – 6 – фосфата
(С6Н10О5)n+Н3РО4 глюкозо-1-фосфат +(С6Н10О5)n-1
гликоген фосфорилаза
глюкозо-1-фосфат глюкозо-6-фосфат
печень мышцы
глюкозо-6-фосфатаза ГБФ-путь
кровь глюкоза
Печень участвует в регуляции концентрации глюкозы в крови. Ключевой фермент распада гликогена - гликоген фосфорилаза в печени активируется при снижении уровня глюкозы, а в мышцах – АДФ активирует, а АТФ ингибирует этот фермент.

Гликоген фосфорилаза активна в фосфорилированной форме, поэтому адреналин и глюкагон, которые действуют через аденилатциклазную систему и усиливают фосфорилирование гликоген фосфорилазы, активируют ее, а инсулин снижает фосфорилирование и ингибирует ее.

Структурные полисахариды:
строение и биосинтез

Гетерополисахариды
ГАГ- гликозаминогликаны. – линейные полисахариды, мономер – дисахарид, состоит из уроновой кислоты и аминопроизводного: глюкоз- или галактозамина, которые могут быть ацетилированы.
ГАГ:
Гиалуроновая кислота- может быть в свободном состоянии на поверхности клеток или к ней могут присоединяться протеогликаны.
Хондроитин сульфат
Кератан сульфат входят в состав протеогликанов (ПГ)
Дерматан сульфат
Гепаран сульфат
ГАГ и ПГ входят в состав соединительной ткани, компоненты внеклеточного матрикса.
ПГ и гиалуроновая кислота образуют сетчатые структуры. Они заряжены отрицательно, могут связывать воду и катионы - образуется сильно гидратированный гель – обеспечивается тургор (упругость) тканей.