Охарактеризуйте переваривание углеводов пищи на примере крахмала
 Скачать 1.41 Mb.
|
3 реакцию знать
Реакцию 10 знать
Гормональная регуляция этого фермента происходит только в печени под действием гормонов: — фосфорилирование выключает пируваткиназу (адреналин и глюкагон); — дефосфорилирование активирует её (инсулин).Ключевые гормоны: инсулин, глюкагон,  NADH, образующийся при окислении глицеральдегид-3-фосфата в аэробном гликолизе, подвергается окислению путём переноса атомов водорода в митохондриальную дыхательную цепь. Однако цитозольный NADH не способен передавать водород на дыхательную цепь, потому что митоховдриальная мембрана для него непроницаема. Перенос водорода через мембрану происходит с помощью специальных систем, называемых "челночными".Ключевыми ферментами этого челнока являются изоферменты малатдегидрогеназы Этот механизм более сложен: постоянно идущие в цитоплазме при участии фермента аспартатаминотрансферазы (АСТ) малат в оксалоацетат. Охарактеризуйте и напишите формулами окислительную реакцию гликолиза: назовите субстраты, продукты, фермент / класс фермента и его группу, кофермент-витамин; охарактеризуйте дальнейшие превращения восстановленного кофермента и объясните механизм работы глицерофосфатного челнока: назовите субстрат для передачи водорода от восстановленного кофермента, фермент и продукты реакции в цитоплазме и митохондриях; объясните последующее окисление восстановленного кофермента в матриксе митохондрий, приводящее к синтезу АТФ: назовите ферменты, коферменты и кофакторы цепи переноса электронов от восстановленного кофермента на конечный акцептор, фермент реакции синтеза АТФ, энергетический выход Оксление FADH2 в митохондриях способствует синтезу 2 АТФ, таким образом энергетический выход гликолиза с включением глицерофосфатного челночного механизма меньше. Работает в печени и белых мышцах . Мембрана митохондрий непроницаема для NADH, поэтому перенос водорода происходит с помощью глицерофосфата, которые окисляясь в митохондриях передают водород на NAD+ или FAD, соответственно Окисление NADH – источник синтеза АТФ путем окислительного фосфорилирования  Ключевыми ферментами глицеролфосфатного челнока являются изоферменты глицерол-3-фосфат-дегидрогеназы – цитоплазматический и митохондриальный. Они отличаются своими коферментами: у цитоплазматической формы – НАД, у митохондриальной – ФАД. В цитозоле метаболиты гликолиза – диоксиацетонфосфат и НАДН образуют глицерол-3-фосфат, поступающий в матрикс митохондрий. Там он окисляется с образованием ФАДН2. Далее ФАДН2 направляется в дыхательную цепь и используется для получения энергии. Таким образом, в результате действий челнока цитозольный НАДН+H+ как бы "превращается" в митохондриальный ФАДН2. Охарактеризуйте процесс полного окисления глюкозы по плану: этапы процесса и их результаты; энергетический выход (объясните полученный результат); аллостерическая регуляция скорости процесса (назовите аллостерические ферменты различных этапов процесса и основные аллостерические активаторы и ингибиторы, объясните механизм аллостерической регуляции); гормональная регуляция скорости процесса (назовите гормон-активатор, ключевые ферменты и возможные способы активации ключевых ферментов при участии данного гормона). Полное окисление глюкозы Гликолиз ОПК: окислительное декарбоксилирование пирувата и цикл Кребса Тканевое дыхание Энергетический выход Аэробный гликолиз 6 или 8 АТФ Окисление 2-х молекул пирувата (из одной молекулы глюкозы образуется 2 триозы) в ОПК 30 АТФ Всего 36 или 38 АТФ суммарное уравнение аэробного гликолиза: Глюкоза + 2 NAD+ + 2 АДФ + 2 Фн → 2 Пируват + 2 NADH + 2 АТФ + 2 H2O + 2 H+ Входе реакций: 1.Затрачивается: 2 АТФ (в 1-йи3-йреакциях). 2.Образуется: 4 АТФ и 2 NADH. Таким образом, энергетический выход аэробного гликолиза составляет 8 молекул АТФ. суммарное уравнение анаэробного гликолиза: Глюкоза + 2 NAD+ + 2 АДФ + 2 Фн → 2 Лактат + 2 АТФ + 2 H2O Входе реакций: 1.Затрачивается: 2 АТФ (в 1-йи3-йреакциях). 2.Образуется: 4 АТФ. Таким образом, энергетический выход анаэробного гликолиза составляет всего лишь 2 молекулы АТФ. ПОЛНЫЙ РАСПАД ГЛЮКОЗЫ до СО2 и Н2О с образованием АТФ: 1-й этап - ГЛИКОЛИЗ: ГЛ-6-Ф в ПИРУВАТ 2-й этап - ОКИСЛ.ДЕКАРБОКС. ПВК в ацетил-КоА 3-й этап - цикл КРЕБСА: ацетил-КоА в СО2 4-й этап – тканевое дыхание НАДН в ЦПЭ в синтез АТФ+ Н2О Охарактеризуйте процесс регуляции гликолиза и глюконеогенеза в печени в зависимости от ритма питания: назовите ключевые ферменты обоих процессов; назовите гормоны-регуляторы и способы изменения активности ключевых ферментов при участии этих гормонов, а также объясните механизм действия гормонов, приводящий к активации ключевых ферментов; назовите аллостерические ферменты обоих процессов и их аллостерические регуляторы – активаторы и ингибиторы; охарактеризуйте роль бифункционального фермента (БИФ) и фруктозо-2,6-бисфосфата.  Глюконеогенез - синтез глюкозы Место синтеза: печень (90%), почки и кишечник (10%) Субстраты: пируват, лактат, глицерол, аминокислоты Значение: поддержание уровня глюкозы в крови при длительном голодании (более суток) и физических нагрузках Синтез глюкозы – процесс обратный гликолизу 3 необратимые реакции гликолиза (пируваткиназная, фосфофруктокиназная и гексокиназная) катализируют другие ферменты: Пируваткарбоксилаза, фосфоэнолпируваткарбоксикиназа Фруктозо-1,6-дифосфатаза Глюкозо-6-фосфатаза Реакции, идущие с затратой АТФ: Пируват → ЩУК ЩУК → ФЕП 3-Ф-глицерат → 1,3-ФФ-глицерат Для синтеза 1 молекулы глюкозы требуется 2 молекулы ПВК   Глюкагон и кортизол индуцируют синтез фосфоэнолпируваткарбоксикиназы Глюкагон и адреналин повышают активность гликогенфосфорилазы и снижают активность гликогенсинтазы путем фосфорилирования Гликолиз ключевые ферменты: гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы. Гликолиз стимулируется инсулином, повышающим количество молекул гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы. В печени активность глюкокиназы регулируется гормонами: активацию вызывает инсулин и андрогены, подавляют ее активность глюкокортикоиды и эстрогены. Активность гексокиназ других клеток повышается инсулином, адреналином, тиреоидными гормонами, снижается – глюкокортикоидами и соматотропином. Для метаболической регуляции чувствительной является фосфофруктокиназа. Она активируется АМФ и ингибируется – АТФ. Пируваткиназа активируется фруктозо-1,6-дифосфатом. Гексокиназа непеченочных клеток ингибируется продуктом собственной реакции – глюкозо-6-фосфатом. Глюканеогенез ключ.ферменты: Пируваткарбоксилаза , Фосфоенолпируваткарбоксикиназа , Фруктозо-1,6-бисфосфатаза, Глюкозо-6-фосфатаза Гормональная активация глюконеогенеза осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтез пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы. Глюкагон стимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования. Также имеется метаболическая регуляция, при которой аллостерически активируется пируваткарбоксилаза при помощи ацетил-SКоА, фруктозо-1,6-дифосфатаза при участии АТФ. Регуляторное влияние фруктозо-2,6-бисфосфата заключается в том, что он аллостерически активирует фос-фофруктокиназу (фермент гликолиза). При этом фруктозо-2,6-бисфосфат снижает ингибирующее действие АТФ на этот фермент в абсорбтивном периоде и повышает его сродство к фруктозо-6-фосфату. В то же время фруктозо-2,6-бисфосфат ингибирует фруктозо-1,6-бисфосфатазу (фермент глюконеогенеза). Итак, в абсорбтивном периоде уровень фруктозо-2,6-бисфосфата повышается, что приводит к активации фосфофруктокиназы и ускорению гликолиза. Киназная активность БИФ проявляется, когда фермент находится в дефосфорилированной форме (БИФ-ОН). Дефосфорилированная форма БИФ характерна для абсорбтивного периода, когда инсулин/глюкагоновый индекс высокий. В этот период количество фруктозо-2,6-бисфосфата увеличивается Охарактеризуйте пентозофосфатный путь окисления глюкозы по плану: в каких тканях, когда и с какой целью процесс идет наиболее активно; ход реакций: назовите основные этапы и напишите формулами ключевую реакцию (назовите субстрат, фермент / класс фермента и его группу, кофермент-витамин, продукты); результат процесса и его значение; объясните механизм повышения активности ключевого фермента при участии гормона, если известно, что он связан с регуляцией экспрессии гена; назовите гормон-активатор. Не является источником энергии Источник образования NADРH для реакций восстановления и гидроксилирования: синтез жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов, обезвреживание ксенобиотиков, восстановление глутатиона Источник образования рибозо-5-фосфата для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот  Ферменты пентозофосфатного пути, так же, как и ферменты гликолиза, локализованы в цитозоле. Наиболее активно Пентозофосфатный путь протекает в жировой ткани, печени, коре надпочечников, эритроцитах, молочной железе в период лактации, семенниках. Пентозофосфатный путь состоит из 2 фаз (частей) - окислительной и неокислительной. В окислительной фазе глюкозо-6-фосфат необратимо окисляется в пентозу - рибулозо-5-фосфат, и образуется восстановленный NADPH. В неокислительной фазе рибулозо-5-фосфат обратимо превращается в рибозо-5-фосфат и метаболиты гликолиза. Ключевые ферменты окислит этапа: 1) глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа — главный ключевой фермент; 2) 6-фосфоглюконатдегидрогеназа. Ключ.ферменты неокислит.этапа: ) транскетолаза 2) трансальдолаза На первом, окислительном, этапе глюкозо-6-фосфат в трех реакциях превращается в рибулозо-5-фосфат, реакции сопровождаются восстановлением двух молекул НАДФ до НАДФН. На этом этапе происходит регуляция процесса: инсулин повышает активность глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы и фосфоглюконат-дегидрогеназы. Второй этап – этап структурных перестроек, благодаря которым пентозы способны возвращаться в фонд гексоз. В этих реакциях рибулозо-5-фосфат изомеризуется до рибозо-5-фосфата Далее под влиянием ферментов транскетолазы и трансальдолазы происходят структурные перестройки с образованием других моносахаридов. Дефект глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы в эритроцитах приводит к дефициту NADРH снижению концентрации восстановленной формы глутатиона и активации свободнорадикального окисления липидов мембраны эритроцитов и белков окислению SH-групп гемоглобина образованию дисульфидных связей агрегации гемоглобина и формированию телец Хайнца Нарушается целостность мембраны эритроцитов, снижается продолжительность жизни гемоглобина, что приводит к гемолизу (гемолитическая анемия) 11. Охарактеризуйте метаболический процесс синтеза гликогена по плану: 1) в каких тканях, когда и с какой целью процесс идет наиболее активно; 2) ход реакций (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты), реакции с затратами АТФ; 3) строение конечного продукта – гликогена; 4)гормональная регуляция скорости процесса (назовите гормон-активатор и объясните механизм его действия, приводящий к синтезу гликогена). Когда? – в абсорбтивный период (1-2 ч после приема пищи) Где? – в печени и мышцах Ключевой (регуляторный) фермент: гликогенсинтаза образование α1,4-гликозидных связей Фермент «ветвления» образование α1,6-гликозидных связей Ответ: 1) в каких тканях, когда и с какой целью процесс идет наиболее активно; Гликоген образуется практически во всех клетках организма , однако наибольшая концентрация обнаруживается в печени и в скелетных мышцах. Поскольку общая масса гликогена велика ,большая часть всего гликогена организма содержится в мышцах.Гликоген хранится в цитозоле. Гликоген синтезируется в период пищеварения (через 1-2 ч после приёма углеводной пищи). Следует отметить, что синтез гликогена из глюкозы , как и любой анаболический процесс, является эндергоническим, т.е. требующим затрат энергии. Главной целью гликогенеза является накопление в норме некоторого резерва углеводов. Необходимость превращения глюкозы в в гликоген при запасании энергетического материала обусловлена тем , что накопление легко растворимой глюкозы в клетках могло бы привести к осмотическому шоку — разрушению клеточной мембраны . | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||