Обмен углеводов, Основные теоретические положения лекционного материала

Лекции по биохимии.

Лекция 10. Обмен углеводов.

Основные теоретические положения лекционного материала.

1.  Поступление углеводов в организм. Химические превращения углеводов в пищеварительном тракте.

2.  Общая характеристика аэробного и анаэробного путей превращения углеводов в организме.

3.  Гликолиз. Спиртовое и молочнокислое брожение. Цикл трикарбоновых кислот. Дыхательная цепь.

4.  Синтез углеводов в организме. Гликонеогенез.

5.  Гормональная регуляция метаболизма углеводов.

Поступление углеводов в организм. Химические превращения углеводов в пищеварительном тракте.

Углеводы – это сахара и их производные. Хотя пища и содержит моносахариды, но большая часть углеводов, присутствующей в ней, встречается в виде дисахаридов и полисахаридов. В ротовой полости пища разжевывается и смачивается, что облегчает ее проглатывание. В незначительной степени здесь происходит расщепление полисахаридов. Окончательное их расщепление происходит в тонком кишечнике. Основные углеводы пищи – это крахмал и другие полисахариды, а также дисахариды – сахароза и лактоза. Из моносахаридов встречаются лишь глюкоза и фруктоза. Установлено, что в кишечнике всасываются только моносахариды, поэтому при переваривании пищи все углеводные компоненты должны быть расщеплены до свободных моносахаридов. Переваривание крахмала осуществляется ферментом α-амилазой, которая присутствует в слюне и в панкреатическом соке, который секретируется поджелудочной железой и представляет собой комплекс проферментов. Амилаза атакует гликозидные связи внутри молекулы, поэтому относится к эндоферментам. Амилаза слюны действует непродолжительное время, так как после проглатывания пищи она инактивируется кислым содержимым желудка. В тонком кишечнике частично переваренный амилопектин расщепляется под действием амило-α-глюкозидазой (экзоферментом) в результате чего образуются ди- и трисахариды. Они в свою очередь, атакуются мальтазой с образованием свободной глюкозы. Поэтому основное переваривание крахмала происходит в тонком кишечнике. Там же расщепляются и дисахариды: лактоза и сахароза, при помощи ферментов лактазы и сахаразы.

Для клеток непрактично накапливать и сохранять глюкозу в свободном виде, поскольку при этом внутриклеточное осмотическое давление достигло бы недопустимо высоких значений. Поэтому у животных и человека глюкоза полимеризуется в гликоген, или животный крахмал, который по своему строению сходен с амилопектином. Синтез гликогена требует расхода энергии. При необходимости гликоген расщепляется в клетке с высвобождением глюкозы. У человека он хранится в печени и его запасы весьма ограничены, исчерпываясь после суточного голодания. Другие моносахариды в организме превращаются в глюкозу и распределяются по органам и тканям.

Печень играет центральную роль в обеспечении организма глюкозой. Когда уровень глюкозы в организме высок (после приема пищи), ее избыток откладывается в печени в виде гликогена, который затем используется организмом с высвобождением глюкозы. Если же гликогена не хватает, то в печени осуществляется синтез глюкозы из аминокислот – процесс глюконеогенеза. Главным источником аминокислот при этом служат мышечные белки.

Мозг не имеет собственных энергетических резервов и должен непрерывно поглащать глюкозу из крови. Транспорт глюкозы  в нейроны носит пассивный характер, а потому при уменьшении ее концентрации в крови он уменьшается, что приводит к судорогам и коме. Однако до половины энергетических потребностей мозг удовлетворяет за счет кетоновых тел, экономя при этом глюкозу.

Скелетные мышцы поглощают глюкозу из крови и могут запасать ее в виде гликогена. Помимо глюкозы, в мышцах окисляются жирные кислоты, кетоновые тела и аминокислоты. Поэтому при избытке этих молекул в крови, они являются главным субстратом для окисления.

Эритроциты способны усваивать Тольку глюкозу, так как не содержат митохондрий, и превращать ее в молочную кислоту. Таким образом глюкоза обеспечивает все их энергетические потребности.

Итак, глюкоза необходима организму как источник энергетических процессов, которые осуществляются в клетках, при ее окислении во время