Биохимия. Итоговый контроль Обмен и функции углеводов
 Скачать 2.56 Mb.
|
|
1) Ротовая полость. В ротовой полости пища измельчается при пережевывании, смачиваясь при этом слюной, рН которой равна 6,8. Со слюной сюда поступает кальций-содержащий фермент α-амилаза. Оптимум её рН 7,1-7,2, активируется ионами Сl-. Под влиянием α-амилазы слюны (эндоамилаза) происходит беспорядочное расщепление в крахмале внутренних α-1,4-гликозидных связей. Она не расщепляет α-1,6-гликозидные связи в крахмале, поэтому крахмал переваривается лишь частично с образованием крупных фрагментов – декстринов и небольшого количества мальтозы. α-амилаза не гидролизует гликозидные связи в дисахаридах. 2) Желудок. В желудке действие амилазы слюны прекращается, т.к. рН желудочного сока равен 1,5-2,5. Однако, внутри пищевого комка активность амилазы может некоторое время сохранятся, пока рН не изменится в кислую сторону. 3) Кишечник. В 12-перстной кишке рН=7,5-8,0. Из ПЖЖ в кишечник поступает панкреатическая α-амилаза. Этот фермент также является эндогликозидазой, т.к. расщепляет α-1,4-гликозидные связи в крахмале и декстринах. Продукты переваривания: олигосахариды, содержащие 3-8 остатков глюкозы, мальтоза, изомальтоза. Дальнейшее их переваривание происходит в нижних отделах тонкого кишечника под действием мальтазы (α-1,4- связи), изомальтазы (α-1,6- связи). Дисахариды пищи сахароза и лактоза также расщепляются в тонком кишечнике сахаразой (α-1,2- связи) и лактазной (β-1,4-гликозидные связи). Это полостное пищеварение. Процесс переваривания заканчивается на поверхности эпителиальных клеток кишечника (мембранное, пристеночное пищеварение). Эпителиальные клетки покрыты микроворсинками, над которыми располагается волокнистая сеть - гликокаликс (гликопротеин). В нем располагаются ферменты гидролизующие мальтозу, сахарозу, лактозу, которые не расщепилисьв полости кишечника. ОСОБЕННОСТИ У ДЕТЕЙ. У детей 1го года жизни из-за недостаточной кислотности желудка α-амилаза слюны способна попадать в тонкую кишку и участвовать в пищеварении. Поэтому, несмотря на то, что активность α-амилазы поджелудочной железы у новорожденных довольно низкая, младенцы способны переваривать полисахариды, в том числе и молочных смесей. К концу первого года жизни активность панкреатической α-амилазы возрастает в 25 раз, к периоду половой зрелости – в 50 раз. Особенностью переваривания углеводов у детей явл. разная скорость гидролиза α-лактозы и β-лактозы. β-галактоза, присутствующая в женском молоке, неполностью гидролизуется в тонкой кишке и достигает нижних отделов тонкого кишечника и толстой кишки. Это определяет, в числе других достоинств грудного вскармливания, появление оптимальной кишечной микрофлоры. В коровьем молоке из-за избытка фосфатов преобладает α-галактоза, которая быстро расщепляется уже в верхних отделах тонкого кишечника, быстрее всасывается и приводит после еды к более высокой гипергликемии. Поэтому "искусственники" более склонны к ожирению. ВСАСЫВАНИЕ. Скорость всасывания моносахаридов различна, глюкоза и галактоза всасываются быстрее, чем другие моносахариды. Транспорт моносахаридов в клетке слизистой оболочке кишечника может осущ. различными способами. При высокой конц.глюкозы в просвете кишечника она транспортируется в клетку путем облегченной диффузии. При низкой конц. – глюкоза всасывается путем активного транспорта. Механизм активного транспорта: Глюкоза и Nа+ соединяются с разными участками белка-переносчика. При этом Nа+ поступает в клетку по градиенту концентрации и одновременно транспортируется глюкоза против градиента концентрации. Чем больше градиент Nа+, тем больше поступления глюкозы в энтероциты. Если концентрация Nа+ уменьшается, транспорт глюкозы снижается. Свободная энергия, необходимая для активного транспорта образуется благодаря гидролизу АТФ, связанному с натриевым насосом, который «откачивает» из клетки Nа+ в обмен на К+. Глюкоза соединяется с другим белком-переносчиком путем облегченной диффузии всасывается в кровь. ДАЛЬШЕ: Транспорт глюкозы из крови через мембраны клеток. После выхода в кровь, глюкоза по воротной вене поступает в печень, частично задерживается в ней, частично выходит в большой круг кровообращения. Из крови внутрь клеток глюкоза попадает при помощи облегченной диффузии по градиенту концентрации с участием белков-переносчиков (глюкозных транспортеров "ГлюТ"). Различают 5 видов транспортеров глюкозы. В мышцах и жировой ткани находятся ГлюТ4, только эти транспортеры являются чувствительными к влиянию инсулина. Под влиянием инсулина они транспортируются из цитоплазмы к мембране клетки и переносят глюкозу внутрь. Эти ткани получили название инсулинзависимые. Ткани, которые нечувствительны к действию инсулина - инсулиннезависимые. К ним относятся нервная ткань, стекловидное тело, хрусталик, сетчатка, почки, семенники и эритроциты и др. РОЛЬ КЛЕТЧАТКИ. Целлюлоза не расщепляется ферментами ЖКТ, но в толстом кишечнике под действием микрофлоры гидролизуется с образованием глюкозы (75%). Глюкоза частично исп. самой микрофлорой и окисляется до орган. кислот (масляной, молочной). Часть глюкозы всасывается в кровь. 1) Раздражая нервные окончания слиз. оболочки кишечника, усиливает перистальтику кишечника; 2) Увеличивает секрецию кишечного сока; 3) Способствует формированию каловых масс; 4) Стимулирует желчеотделение; 5) Адсорбирует холестерол; 6) Адсорбирует тяжелые металлы, радионуклиды (препятствует их всасыванию); 7) Подвергаясь в кишечнике спиртовому брожению, подавляет размножение гнилостных бактерий. МАЛЬАБСОРБЦИЯ – группа заболеваний, связанная с нарушением: 1) переваривания углеводов в ЖКТ (дефект ферментов); 2) нарушение всасывания продуктов распада моносахаридов. Примером первой группы заболеваний является лактазная недостаточность (дисахаридазная). У детей различают 2 формы: - транзиторная (до года жизни), связанная с незрелостью фермента лактазы; - генетическая – мутация гена, ответственного за синтез фермента лактазы. У взрослых: - дефект лактазы вследствие экспрессии гена лактазы возрастного характера, при этом непереносимость молока у лиц африканского и азиатского происхожде6ния. Средняя частота данной формы в странах Европы – 7-12%, в Китае 80%, в отдельных районах Африки – 97% (исторически сложившийся рацион питания); - приобретенного характера - при кишечных заболеваниях (гастриты, колиты, энтериты). Как известно, активность лактазы ниже, чем других дисахаридаз, поэтому понижение её активности становится более заметным. Проявление во всех случаях: осмотическая диарея (которую вызывают нерасщепленные дисахариды и невсосавшиеся моносахариды, поступающие в дистальные отделы кишечника, изменяют осмотическое давление, частично подвергаются ферментативному расщеплению микроорганизмами, с образованием кислот, газов), усиливается приток воды в кишечник, увеличивается объем кишечного содержимого, увеличивается перистальтика, появляются метеоризм и боли. 6. Пути превращения глюкозы в клетке. В дальнейших превращениях в клетках глюкоза и др. моносахариды участвуют только в виде фосфорных эфиров. Фосфорилирование свободных моносахаридов - обязательная реакция на пути их использования, она приводит к образованию более реакционно-способных соединений и поэтому может рассматриваться как реакция активации. Г  люкоза, поступающая в клетки органов и тканей, сразу же подвергается фосфорилированию с использованием АТФ. Эту реакцию во многих тканях катализирует фермент гексокиназа, а в печени ПЖЖ - фермент глюкокиназа. Фосфорилирование глюкозы - практически необратимая реакция, т. к. она протекает с использованием значительного количества энергии.Роль фосфорилирования: 1  ) Фосфатный эфир глюкозы (глюкозо-6-фосфат) не в состоянии выйти из клетки, т.к. молекула отрицательно заряжена и отталкивается от фосфолипид-ной поверхности мембраны.2) Уменьшается концентрация свободной глюкозы в крови, что способствует диффузии новых молекул в клетку. Глюкозо-6-фосфат может использоваться в клетке в различных превращениях, основными из которых явл.: синтез гликогена, катаболизм с образованием СО2 и Н2О или лактата, синтез пентоз. Распад глюкозы до конечных продуктов служит источником энергии для организма. Вместе с тем в процессе метаболизма глюкозо-6-фосфата образуются промежуточные продукты, используемые в дальнейшем для синтеза аминокислот, нуклеотидов, глицерина и жирных к-т. 7. Уровень глюкозы в крови в норме. Гипер-, гипогликемия, причины их возникновения. Конц. глюкозы в крови поддерживается в течение суток на постоянном уровне 3,5-6,0 ммоль/л. После приема пищи уровень глюкозы увел. в течение часа до 8 ммоль/л, а затем возвращ. к норме. В организме постоянный уровень глюкозы в крови поддерживается благодаря сущ. нейрогуморальных механизмов. Основным показателем состояния углеводного обмена служит содержание глюкозы в крови и моче. Гипергликемия - состояние, при котором уровень глюкозы выше нормы (< 6 ммоль/л). Причины: 1) Физиологические: - алиментарные –с приемом пищи и продолж. в норме не более 2 ч после еды; нейрогенные– нервное напряжение; гипергликемия беременных– связана с относительной недостаточностью инсулина при увеличении массы тела и потребностью плода в глюкозе. 2) Патологические: - поражение β-клеток поджелудочной железы (сахарный диабет); - заболевания гипофиза, коры и мозгового слоя надпочечников, щитовидной железы, связанных с избыткомгликемических гормонов (Базедова болезнь, болезнь Иценко–Кушинга или стероидный диабет - гиперпродукция глюкокортикоидов коры надпочечников ); - органические поражения ЦНС и т.д. Гипогликемия - состояние, при котором уровень глюкозы ниже нормы (>3,5 ммоль/л). Причины: 1.Сниженный выход глюкозы: заболевания печени, эндокринные заболевания (дефицит гормона роста, кортизола), наследственные метаболические нарушения (дефицит гликогенсинтетазы, галактоземия, непереносимость фруктозы, печеночные формы гликогенозов). 2.Увеличенная утилизации глюкозы: снижение запасов жиров (нарушение питания), нарушение окисления жирных кислот, гиперплазия β-кл. подж. железы, передозировка инсулина, болезнь Аддисона – гипопродукция глюкокортикоидов. 1) Физиологические: голодание; мышечная нагрузка. 2) Патологические: передозировка инсулином; инсулинома; гликогенозы; недостаток гликемич.еских гормонов (болезнь Аддисона, микседема); гельминтозы, дисбактериозы. Глюкозурия – появление сахара в моче. Если уровень глюкозы в крови составляет 8-10 ммоль/л, то нарушается почечный порог для глюкозы и она появляется в моче. Причины: 1) Физиологические: алиментарная глюкозурия, глюкозурия беременных, нейрогенная (стрессы). 2) Патологические: сахарный диабет, острый панкреатит, острые инфекционные заболевания. 8. Гликоген. Содержание гликогена в тканях. Механизм синтеза и распада гликогена, регуляция. Гликогенозы и агликогенозы. Гликоген – животный крахмал, главный резервный гомополисахарид. Состоит из α-D-глюкозы, соединенной α-1,4 и α-1,6-гликозидными связями (С6Н10О5)n. Значительная часть глюкозы, поступающей в кровь, превращается в гликоген – запасный полисахарид, используемый в интервалах между приемами пищи в качестве источника глюкозы. Наибольшая конц.гликогена обнаруживается в печени 2 – 6%, а в мышцах содержится 0,5 – 2%. В клетке гликоген находится в виде гранул. Гликоген с йодом дает красно – бурое окрашивание. Синтез гликогена. Происходит тогда, когда после использования глюкозы остается её часть и она запасается в организме в виде гликогена. Фермент гликогенсинтаза участвует в образовании α-1,4- связей, ветвящий фермент в образовании α-1,6-гликозидных связей. Образовавшиеся молекулы гликогена обладают низкой растворимостью и, следовательно, низким влиянием на осмотическое давление в клетке по сравнению с глюкозой, это объясняет то, что в клетке депонируется гликоген, а не глюкоза. Схема синтеза: 
В мышечной ткани нет фермента глюкозо-6-фосфатазы, поэтому гликоген мышц не распадается с образованием глюкозы, а окисляется или аэробным или анаэробным путем с освобождением энергии. Через 10-18 часов после приема пищи запасы гликогена в печени значительно истощаются. Регуляция метаболизма гликогена. Метаболизм гликогена в печени, мышцах и других клетках регулируется несколькими гормонами, одни активируют синтез гликогена, а другие – распад гликогена. При этом в одной клетке не могут идти одновременно синтез и распад гликогена – это противоположные процессы. Синтез и распад исключают друг друга. Активность ключевых ферментов метаболизма гикогена гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы изменяется в зависимости от присутствия в составе фермента фосфорной кислоты – они активны либо в фосфорилированной, либо в дефосфорилированной формах. Гормоны адреналин (интенсивная мышечная нагрузка) и глюкагон (между приемами пищи) через аденилатциклазную систему активируют (фосфорилируют) фосфорилазу «в», которая становится активной и вызывает распад гликогена. Одновременно эти гормоны фосфорилируют гликогенсинтазу которая в фосфорилированной форме неактивна и синтез гликогена прекращается. Инсулин дефосфорилирует активную фосфорилазу «а» в неактивную фосфорилазу «в» и распад гликогена не происходит. Одновременно инсулин дефосфорилирует гликогенсинтазу. Она становится активной и в клетке идёт синтез гликогена.
9. Аэробное окисление углеводов (гликолиз), последовательность реакций, энергетический эффект, биологическая роль. (*Авитаминоз В1). *  Авитаминоз В1. Витамин В1 (тиамин, антиневритный). Био. роль: ТПФ входит в состав 3х ферментных систем: пируват- и альфа-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов, катализирующих окис-восстан. декарбоксилирование пировиноградной и альфа-кетоглутаровой к-т, и транкетоназных комплексов. В составе транскетоназы ТПФ участвует в переносе гликоальдегидного радикала от кетосахаров на альдосахара. Недостаток: при отсутствии ТДФ в пируватдегидрогеназном комплексе не происходит окисление ПВК до ацетил-КоА. Из ацетил-КоА, в частности не образуется ацетилхолин, вследствии чего возникают полиневриты, в основе которых лежат дегенеративные изменения нервов, затем паралич (Бери-бери), синдром Вернике (энцефалопатия), нарушения со стороны сердечно-сосудистой деятельности (синдром Вейса) – нарушения ритма сердца, увеличения его размеров, боли, со стороны ЖКТ – снижение кислотности, потеря аппетита, атония кишечника. Ранние симптомы: нарушения моторной и секреторной фун-и пищ. тракта: потеря аппетита, атония кишечника, потеря памяти на недавние события; одышка, сердцебиение. Дальше: нарушения ПНС (ощущения покалывания, онемения и боли по ходу нервов). В этот же период - явления серд. недостаточности. Развитие отриц. азотистого баланса. Аэробный гликолиз – процесс окисления глюкозы до СО2 и Н2О, протекающий в присутствии кислорода. Все ферменты, катализирующие реакции находятся в цитозоле клетки. |
