ШПОРЫ БХ 2 ИТОГОВАЯ. Эндергонические процессы, протекающие с увеличением свободной энергии. Катаболические превращения

• Название: Эндергонические процессы, протекающие с увеличением свободной энергии. Катаболические превращения
• Анкор: ШПОРЫ БХ 2 ИТОГОВАЯ.docx
• Дата: 26.10.2017
• Размер: 2.83 Mb.
• Имя файла: ШПОРЫ БХ 2 ИТОГОВАЯ.docx
• Тип: Документы; #9845
• страница: 4 из 10

Глюконеогенез - процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы. Его основной функцией является поддержание уровня глюкозы в крови в период длительного голодания и интенсивных физических нагрузок. Процесс протекает в основном в печени и менее интенсивно в корковом веществе почек, а также в слизистой оболочке кишечника.



Ферменты обратимых реакций гликолиза и глюконеогенеза: 2 - фосфоглюкоизомераза; 4 - альдолаза; 5 - триозофосфатизомераза; 6 - глицеральдегидфосфатдегидрогеназа; 7 -фосфоглицераткиназа; 8 - фосфоглицератмутаза; 9 - енолаза. Ферменты необратимых реакций глюконеогенеза: 11 - пируваткарбоксилаза; 12 - фосфоенолпируваткарбоксикиназа; 13 - фруктозо-1,6-бисфосфатаза; 14 -глюкозо-6-фосфатаза. I-III -субстратные циклы. Большинство реакций глюконеогенеза протекает за счёт обратимых реакций гликолиза (реакции 9, 8, 7, 6, 5, 4, 2) и катализируется теми же ферментами. Однако 3 реакции гликолиза термодинамически необратимы.

1. Образование фосфоенолпирувата из пирувата - первая из необратимых стадий глюконеогенеза.

Схема всех реакций, протекающих на первой необратимой стадии глюконеогенеза, представлена на рисунке справа.

2. Гидролиз фруктозо-1,6-бисфосфата и глюкоза-6-фосфата.

Отщепление фосфатной группы из фруктозо-1,6-бисфосфата и глюкозо-6-фосфата - также необратимые реакции глюконеогенеза. В ходе гликолиза эти реакции катализируют специфические киназы с использованием энергии АТФ. В глюконеогенезе они протекают без участия АТФ и АДФ и ускоряются не киназами, а фосфатазами - ферментами, принадлежащими к классу гидролаз. В печени существуют 4 фермента, которые принимают участие только в глюконеогенезе и катализируют обходные реакции необратимых стадий гликолиза. Это - пируват-карбоксилаза, фосфоенолпируваткарбоксикиназа, фруктозе-1,6-бисфосфатаза и глюкозо-6-фосфатаза.

Энергетический баланс глюконеогенезаиз пирувата

В ходе этого процесса расходуются 6 моль АТФ на синтез 1 моль глюкозы из 2 моль пирувата. Четыре моль АТФ расходуются на стадии синтеза фосфоенолпирувата из оксалоацетата и ещё 2 моль АТФ на стадиях образования 1,3-бисфосфоглицерата из 3-фосфоглицерата.

Суммарный результат глюконеогенеза:
2 Пируват + 4 АТФ + 2 ГТФ + 2 (NADH + Н⁺)+ 4 Н₂0 → Глюкоза + 4 АДФ + 2 ГДФ + 6 H₃PO₄+ 2 NAD⁺
Билет 24. Регуляция гликолиза и глюконеогенеза.

По сравнению с другими органами печень отличается наиболее сложным обменом глюкозы. Кроме пары противоположных процессов (синтеза и распада гликогена), в печени могут происходить ещё два противоположно направленных процесса - гликолиз и глюконеогенез. В большинстве других органов происходит только гликолиз. Переключение печени с гликолиза на глюконеогенез и обратно происходит с участием инсулина и глюкозагона и осуществляется с помощью: 1.) аллостерической регуляции активности ферментов; 2.) ковалентной модификации ферментов путём фосфорилирования/дефосфорилирования; 3.)индукции/репрессии синтеза ключевых ферментов.

Регуляторные воздействия направлены на ферменты, катализирующие необратимые стадии гликолиза и глюконеогенеза, сочетание которых называют "субстратными", или "холостыми" циклами. "Субстратные" циклы - парные комбинации процессов синтеза и распада метаболитов. Как уже упоминалось, сочетание процессов синтеза и распада гликогена или необратимых реакций гликолиза и соответствующих им необратимых реакций глюконеогенеза может составить подобный цикл. Название "субстратный цикл" означает объединение реакций синтеза и распада субстрата. Название "холостой" отражает результат работы подобного цикла, заключающийся в бесполезном расходовании АТФ. Направление реакции первого субстратного цикла регулируется главным образом концентрацией глюкозы. При пищеварении концентрация глюкозы в крови повышается (до 8-10 ммоль/л). Активность глюкокиназы в этих условиях максимальна. Вследствие этого ускоряется гликолитическая реакция образования глюкозо-6-фосфата. Направление реакций второго субстратного цикла зависит от активности фосфофруктокиназы и фосфатазы фруктозо-1,6-бисфосфата. Активность этих ферментов зависит от концентрации фруктозо-2,6-бисфосфата. Фруктозо-2,6-бисфосфат - метаболит, образующийся в незначительных количествах из фруктозо-6-фосфата и выполняющий только регуляторные функции. Образование фруктозо-2,6-бисфосфата путём фосфорилирования фруктозо-6-фосфата катализируетбифункциональный фермент (БИФ), который катализирует также и обратную реакцию. В регуляции третьего субстратного цикла основная роль принадлежит пируваткиназе, фосфорилированная форма которой неактивна, а дефосфорилированная – активна. Координация скорости реакции II и III субстратных циклов достигается с помощью фруктозо-1,6-бисфосфата - продукта II субстратного цикла (гликолитическое направление), который является аллостерическим активатором пируваткиназы.

название	ферменты	активатор	ингибитор
гликолиз	Гексокиназа Фосфофруктокиназа Пируваткиназа	Гл-6-фосф Атф,цитрат Атф,аланин	Амф, фр 2-6-бифосф Фр 1-6 дифосф
глюконеогенз	Пируваткарбоксилаза Фосфоенолпируваткарбоксилаза Фруктозо 1-6 дифосфатаза	Адф Адф Амф, фр 2-6 бифосф	Ацитилкоа Ацетилкоа Цитрат, атф

Билет 25. Превращение ПВК. Цикл Кори. Спиртовое брожение.

При анаэробных условиях пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту (лактат) или в этиловый спирт (этанол), или в пропионовую кислоту. Этот анаэробный процесс называют еще брожением. В данном случае речь идет о молочнокислом, спиртовом и пропионовом брожении (соответственно). Молочная кислота образуется из пирувата при метаболизме ряда микроорганизмов, а также в клетках мышц многоклеточных организмов. Суммарная реакция превращения глюкозы в лактат имеет следующий вид:



Цикл Кори — совокупность биохимических ферментативных процессов транспорта лактата из мышц в печень, и дальнейшего синтеза глюкозы из лактата, катализируемое ферментами глюконеогенеза.



Биологическое значение:

При интенсивной мышечной работе, а также в условиях отсутствия или недостаточного числа митохондрий (например, в эритроцитах илимышцах) глюкоза вступает на путь анаэробного гликолиза с образованием лактата. Лактат не может далее окисляться, он накапливается (при его накоплении в мышцах раздражаются чувствительные нервные окончания, что вызывает характерную ломоту в мышцах). С током крови лактат поступает в печень. Печень является основным местом скопления ферментов глюконеогенеза (синтез глюкозы из неуглеводных соеднений), и лактат идет на синтез глюкозы. Реакция превращения лактата в пируват катализируется лактатдегидрогеназой, далее пируват подвергается окислительному декарбоксилированию или может подвергаться брожению.


Вопрос 26. Аэробный распад глюкозы.

Окисление глюкозы до СО₂и Н₂О (аэробный распад).Аэробный распад глюкозы можно выразить суммарным уравнением:

С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ → 6 СО₂ + Н₂О + 2820 кДж/моль.


Аэробный распад глюкозы. 1-10- реакции аэробного гликолиза; 11 - малат-аспартатный челночный механизм транспорта водорода в митохондрии; 2 (в кружке) - стехиометрический коэффициент. Аэробным гликолизом называют процесс окисления глюкозы до пировиноградной кислоты, протекающий в присутствии кислорода. Все ферменты, катализирующие реакции этого процесса, локализованы в цитозоле клетки.



Вопрос 27.Схема пентозофосфатного цикла:


Биологическая роль пентозофосфатного цикла заключается в образовании рибозо-5-фосфата ( обеспечивает клетки рибозой, необходима для синтеза рибозы) и НАДРН+Н+ - используется преимущественно в процессах биосинтеза. Общее уравнение:

6 Глюкозо-6-фосфат + 12NADP+ +2H2O = 5 Глюкозо-6-фосфат +12NADPH+H+ +12H+ + 6CO2
Вопрос 28. Регуляция углеводного обмена в организме.

Результат регуляции метаболических путей превращения глюкозы - постоянство концентрации глюкозы в крови. Концентрация глюкозы в артериальной крови в течение суток поддерживается на постоянном уровне 60-100 мг/дл (3,3-5,5 ммоль/л). После приёма углеводной пищи уровень глюкозы возрастает в течение примерно 1 ч до 150 мг/дл (∼8 ммоль/л, алиментарная гипергликемия), а затем возвращается к нормальному уровню (примерно через 2 ч).
Регуляция содержания глюкозы в крови в абсорбтивном и постабсорбтивном периодах. Для предотвращения чрезмерного повышения концентрации глюкозы в крови при пищеварении основное значение имеет потребление глюкозы печенью и мышцами, в меньшей мере - жировой тканью. В печени глюкоза откладывается в печени в форме гликогена, остальная часть превращается в жиры и окисляется, обеспечивая синтез АТФ. Ускорение этих процессов инициируется повышением инсулинглюкагонового индекса. Другая часть глюкозы, поступающей из кишечника, попадает в общий кровоток. Примерно 2/3 этого количества поглощается мышцами и жировой тканью. Это обусловлено увеличением проницаемости мембран мышечных и жировых клеток для глюкозы под влиянием высокой концентрации инсулина. Остальная часть глюкозы общего кровотока поглощается другими клетками (инсулинонезависимыми).При нормальном ритме питания и сбалансированном рационе концентрация глюкозы в крови и снабжение глюкозой всех органов поддерживается главным образом за счёт синтеза и распада гликогена. Лишь к концу ночного сна, может несколько увеличиться роль глюконеогенеза, значение которого будет возрастать, если завтрак не состоится и голодание продолжится.

Глюкозооксидазный метод. Фермент глюкозооксидаза катализирует окисление глюкозы до глюконовой кислоты и образование перекиси водорода H₂O₂:



Фермент пероксидаза в присутствии перекиси водорода окисляет хромогенный краситель типа о-дианизидина, что приводит к образованию окрашенного продукта, интенсивность окраски которого пропорциональна содержанию глюкозы в среде инкубации:



Фотометрию проводят при длине волны 400 нм. Реакция протекает в два этапа. На 1 этапе происходит окисление глюкозы до глюконовой кислоты при участии фермента глюкозооксидазы. Глюкозооксидаза высокоспецифична по отношению к β-D-глюкозе. В водных растворах глюкоза находится в λ-форме (36%)и β-форме (64%). Окисление глюкозы при участии глюкозооксидазы требует превращения λ- в β-форму, которое ускоряется под влиянием фермента мутаротазы.

2 этап, включающий пероксидазную реакцию, является менее специфичным. Многие вещества: мочевая кислота, аскорбиновая кислота, билирубин, гемоглобин, тетрациклины, глутатион — приводят к занижению результатов, вероятно, конкурируя с хромогеном за H₂O₂. Большая часть мешающих определению веществ может быть удалена из раствора их осаждением.

Глюкозооксидазный метод пригоден для определения глюкозы в спинномозговой жидкости. В моче содержатся высокие концентрации веществ, способных вмешиваться в пероксидазную реакцию, в частности, мочевая кислота, что способствует получению ложноотрицательных результатов. В связи с этим глюкозооксидазный метод следует с осторожностью использовать для определения глюкозы в моче.
Вопрос 29. Нарушение углеводного обмена. Гипо- и гипергликемия

При некоторых состояниях можно наблюдать повышение содержания глюкозы в крови – гипергликемию, а также понижение концентрации глюкозы – гипогликемию. Гипергликемия является симптомом различных заболеваний, связанных с поражением эндокринной системы.

Сахарный диабет. В регуляции гликолиза и глюконеогенеза большую роль играет инсулин. При недостаточности содержания инсулина возникает заболевание, сахарный диабет»: повышается концентрация глюкозы в крови (гипергликемия), появляется глюкоза в моче(глюкозурия) и уменьшается содержание гликогена в печени. Мышечная ткань  утрачивает способность утилизировать глюкозу крови. В печени при общем снижении интенсивности биосинтетических процессов: биосинтеза белков, синтеза жирных кислот из продуктов распада глюкозы– наблюдается усиленный синтез ферментов глюконеогенеза. При введении инсулина больным диабетом происходит коррекция метаболических сдвигов: нормализуется проницаемость мембран мышечных клеток для глюкозы, восстанавливается соотношение между гликолизом и глюконеогенезом. Инсулин контролирует эти процессы на генетическом уровне как индуктор синтеза ключевых ферментов гликолиза: гексокиназы, фос-фофруктокиназы и пируваткиназы. Инсулин также индуцирует синтез гликогенсинтазы. Одновременно инсулин действует как репрессор синтеза ключевых ферментов глюконеогенеза. индукторами синтеза ферментов глюконеогенеза служат глюкокортикоиды. Гипергликемия может возникнуть не только при заболевании поджелудочной железы, но и в результате расстройства функции других эндокринныхжелез, участвующих в регуляции углеводного обмена. при гипофизарных заболеваниях, опухолях коркового вещества надпочечников, гиперфункции щитовидной железы. Иногда гипергликемия появляется во время беременности. возможна при органических поражениях ЦНС, расстройствах мозгового кровообращения, болезнях печени .

Гипогликемия. Нередко гипогликемия связана с понижением функций тех эндокринных желез, повышение функций которых приводит к гипергликемиигипогликемию можно наблюдать при гипофизарной кахексии, аддисоновой болезни, гипотиреозе. Резкое снижение уровня глюкозы в крови отмечается при аденомах поджелудочной железы вследствие повышенной продукции инсулина β-клетками панкреатических островков. Кроме того, гипогликемия может быть вызвана голоданием, продолжительной физической работой, приемом β-ганглиоблока-торов. Низкий уровень глюкозы в крови иногда отмечается при беременности, лактации. Гипогликемия может возникнуть при введении больным сахарным диабетом больших доз инсулина. Как правило, она сопровождает почечную глюкозурию, возникающую вследствие снижения «почечного порога» для глюкозы.