Охарактеризуйте переваривание углеводов пищи на примере крахмала
 Скачать 1.41 Mb.
|
|
2) ход реакций (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты), реакции с затратами АТФ; П  одготовительные этапы:1 этап. Фософорилирование глюкозы ГЛЮКОЗА+АТФ->ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТ+АДФ Фермент:глюкокиназа(гексокиназа) транфераза 2 этап.Фосфоглюкомутазная реакция ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТ->ГЛЮКОЗО-1-ФОСФАТ фермент:фосфоглюкомутаза трансфераза Синтез гликогена: 1-я стадия синтеза: ГЛЮКОЗО-1-ФОСФАТ+УТФ->УДФ-ГЛЮКОЗА+PP фермент:УДФ-глюкопирофосфорилаза транфераза 2-я стадия синтеза: УДФ-ГЛЮКОЗА + (C6H10O5)n ->УДФ+(C6H10O5)n+1 фермент:гликогенситаза трансфераза (C6H10O5)n+1 - это и есть гликонен Так как гликоген в клетке никогда не расщепляется полностью, синтез гликогена осуществляется путём удлинения уже имеющейся молекулы полисахарида, называемой "затравка", или "праймер". К "затравке" последовательно присоединяются молекулы глюкозы. Строением молекулы "затравки" как бы предопределяется тип связи, который возникает в реакции трансгли-козилирования. Таким образом, синтезируется полисахарид, аналогичный по строению с "затравочным" Ветвящий фермент: амило-1,4->1,6-трансглюкозидаза -переносит фрагмент цепи (6 остатков глюкозы) из линейной цепи и присоединяет его a-1,6-глюкозидной связью. 3) строение конечного продукта – гликогена; Гликоген-разветвленный гомополимер глюкозы , в котором остатки глюкозы соединены в линейных участках а-1,4-гликозидной связью.В точках ветвления мономеры соединены а-1,6-гликозидными связями. 4)гормональная регуляция скорости процесса (назовите гормон-активатор и объясните механизм его действия, приводящий к синтезу гликогена). Гормон-активатор — инсулин Инсулин синтезируется, если глюкозы в крови много. Это обычно бывает после того, как человек поел, в особенности если еда - это богатая углеводами пища (например, если съесть мучное или сладкое). Все углеводы, которые содержатся в пище, расщепляются до моносахаридов, и уже в таком виде через стенку кишечника всасываются в кровь. Соответственно, уровень глюкозы повышается. Когда рецепторы клеток реагируют на инсулин, клетки поглощают глюкозу из крови, и её уровень вновь снижается. Кстати, именно поэтому диабет – недостаток инсулина – образно называют «голод среди изобилия», ведь в крови после употребления пищи, которая богата углеводами, появляется очень много сахара, но без инсулина клетки не могут его поглотить. Часть глюкозы клетки используют для получения энергии, а оставшуюся превращают в жир. Клетки печени используют поглощённую глюкозу для синтеза гликогена. 12. Охарактеризуйте метаболический процесс распада гликогена в печени в период голодания по плану: 1) строение гликогена; 2) значение гликогенолиза в печени; 3) ход реакций (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты); 4) гормональная регуляция скорости процесса с характеристикой глюкагона: химическая природа, место синтеза, сигнал для секреции, механизм действия, приводящий к гликогенолизу.  Гликогенолиз – распад (мобилизация) гликогена Происходит в постабсорбтивный период (через 4-12 часов после приема пищи) и период голодания Ускоряется во время физической работы Значение в печени: поддержание уровня глюкозы в крови (3.5-5.5 ммоль/л) обеспечение глюкозой всех тканей организма Значение в мышцах: высвобождение глюкозо-6-Ф для использования в качестве энергетического субстрата в мышцах (в процессе гликолиза) Запасы гликогена в печени исчерпываются через 24 ч голодания Ключевой (регуляторный) фермент – гликогенфосфорилаза тип катализируемой реакции: расщепление α-1,4-гликозидных связей и перенос остатка глюкозы на Н3РО4 с образованием глюкозо-1-Ф Фермент гидролиза α-1,6-гликозидных связей с образованием глюкозы: гликозидаза Активируется: в печени инсулином, глюкагоном, адреналином в мышцах инсулином и адреналином Инсулин-глюкагоновый индекс изменяет направление метаболизма гликогена в печени Регулируется мышечными сокращениями Аллостерическая активация гликогенфосфорилазы с помощью АМФ (при умеренной физической нагрузке и в покое) Высвобождение кальция под влиянием нервного импульса (при интенсивной мышечной работе) Фосфорилирование гликогенфосфорилазы посредством адреналина Дефект глюкозо-6-фосфатазы в печени (болезнь Гирке) Дефект гликогенфосфорилазы в мышцах (болезнь Мак-Ардля Дефект гликогенфосфорилазы в печени (болезнь Херса) Ответ: 1) строение гликогена; Гликоген-разветвленный гомополимер глюкозы , в котором остатки глюкозы соединены в линейных участках а-1,4-гликозидной связью.В точках ветвления мономеры соединены а-1,6-гликозидными связями. 2) значение гликогенолиза в печени; Распад гликогена печени служит в основном для поддержания уровня глюкозы в крови в постабсорбтивном периоде. Поэтому содержание гликогена в печени изменяется в зависимости от ритма питания. При длительном голодании оно снижается почти до нуля. 3) ход реакций (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты); 1.фосфоролитический путь- расщепление а-1,4-глюкозидных связей фермент: гликогенфосфорилаза Продукт:глюкозо-1-фосфат!!!!!!! 2.гидролитический путь — расщепление а-1,6-глюкозидных связей ферменты:а-1,6-глюкозидаза(клетки),альфа,бетта,гамма-амилазы,альфа-1,6 глюкозидазы(кишечник)   4)гормональная регуляция скорости процесса с характеристикой глюкагона: химическая природа, место синтеза, сигнал для секреции, механизм действия, приводящий к гликогенолизу. Глюкагон — гормональфа-клетокостровков Лангергансаподжелудочной железы. По химическому строению глюкагон является пептидным гормоном. Секреция глюкагона a-клетками поджелудочной железы тормозится высоким уровнем глюкозы в крови, а также соматостатином, выделяемым D-клетками поджелудочной железы. Стимулируется секреция понижением концентрации глюкозы в крови, однако механизм этого эффекта неясен. Кроме того, секрецию глюкагона стимулируют соматотропный гормон гипофиза, аргинини Са2+. Под действием глюкагона в гепатоцитах ускоряется мобилизация гликогена с выходом глюкозы в кровь. Этот эффект гормона обусловлен активацией гликогенфосфорилазы и ингибированием гликогенсинтетазы в результате их фосфорилирования. Следует заметить, что глюкагон, в отличие от адреналина, не оказывает влияния на скорость гликогенолиза в мышцах. Механизм действия глюкагона Если по-простому : Если же в крови мало глюкозы, то происходит обратный процесс: поджелудочная железа выделяет гормон глюкагон, и клетки печени начинают расщеплять гликоген, выделяя глюкозу в кровь, или синтезировать глюкозу заново из более простых молекул, таких как молочная кислота. Если расписывать через биохимию: В механизме действия глюкагона первичным является связывание со специфическими рецепторами мембраны клеток, образовавшийся глю-кагонрецепторный комплекс активирует аденилатциклазу и соответственно образование цАМФ. Последний, являясь универсальным эффектором внутриклеточных ферментов, активирует протеинкиназу, которая в свою очередь фосфорилирует киназу фосфорилазы и гликогенсинтазу. Фосфорилирование первого фермента способствует формированию активной гликоген-фосфорилазы и соответственно распаду гликогена с образованием глюкозо-1-фосфата, в то время как фосфорилирование гликогенсинта-зы сопровождается переходом ее в неактивную форму и соответственно блокированием синтеза гликогена. Общим итогом действия глюкагона являются ускорение распада гликогена и торможение его синтеза в печени, что приводит к увеличению концентрации глюкозы в крови. Глюкагон->аденилатциклаза(неактивная)->аденилатциклаза(активная) АТФ->цАМФ->протеинкиназа неактивная->протеинкиназа активная->киназа фософлиразы неактивная(под действием кальция происходит активация)->киназа фосфорилазы активная->гликоген(C6H10O5)n ->(C6H10O5)n-1->Глюкозо-1-фосфат(под действием фосфоглюкомутазы)->глюкозо-6-фосфат(поддействием фосфотазы)->глюкоза->кровь 13.Охарактеризуйте метаболический процесс распада гликогена в мышцах при физической нагрузке по плану: 1) строение гликогена; 2) значение гликогенолиза в мышцах; 3) ход реакций (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты); 4) гормональная регуляция скорости процесса с характеристикой адреналина: химическая природа, место синтеза, сигнал для секреции, механизм действия, приводящий к гликогенолизу; 5)дополнительные механизмы регуляции гликогенолиза в мышцах при участии кальция и АМФ. 1) строение гликогена; Гликоген-разветвленный гомополимер глюкозы , в котором остатки глюкозы соединены в линейных участках а-1,4-гликозидной связью.В точках ветвления мономеры соединены а-1,6-гликозидными связями. 2) значение гликогенолиза в мышцах; Гликоген мышц служит резервом глюкозы - источника энергии при мышечном сокращении. Мышечный гликоген не используется для поддержания уровня глюкозы в крови. Как уже упоминалось ранее, в клетках мышц нет фермента глюкозо-6-фосфатазы, и образование свободной глюкозы невозможно. Расход гликогена в мышцах зависит в основном от физической нагрузки 3) ход реакций (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты); 1.фосфоролитический путь- расщепление а-1,4-глюкозидных связей фермент: гликогенфосфорилаза Продукт:глюкозо-1-фосфат!!!!!!! 2.гидролитический путь — расщепление а-1,6-глюкозидных связей ферменты:а-1,6-глюкозидаза(клетки) В отличии от печени , мышцы не имеют фермента глюкозы-6-фосфотазы , поэтому глюкозо-6-фосфат используется здесь же , в мышечных клетках,распадаясь аэробным или анаэробеым путем. 4) гормональная регуляция скорости процесса с характеристикой адреналина: химическая природа, место синтеза, сигнал для секреции, механизм действия, приводящий к гликогенолизу; Адреналин — основной гормон мозгового вещества надпочечников, а также нейромедиатор. По химическому строению является катехоламином. Адреналин содержится в разных органах и тканях, в значительных количествах образуется в хромаффинной ткани, особенно в мозговом веществе надпочечников. Играет важную роль в физиологической реакции «бей или беги». Сигнал для синтеза:стресс,гипогликемия Адреналин также приводит к распаду гликогена, потому что всё действие этого гормона направлено на то, чтобы мобилизовать организм, подготовить его к реакции по типу «бей или беги». А для этого необходимо, чтобы концентрация глюкозы стала выше. Тогда мышцы смогут использовать её для получения энергии. В механизме не все поняла , поэтому данный абзац может быть неверным Глюкагон->аденилатциклаза(неактивная)->аденилатциклаза(активная) АТФ->цАМФ->протеинкиназа неактивная->протеинкиназа активная->киназа фософлиразы неактивная(под действием кальция происходит активация)->киназа фосфорилазы активная->гликоген(C6H10O5)n ->(C6H10O5)n-1->Глюкозо-1-фосфат(под действием фосфоглюкомутазы)->глюкозо-6-фосфат(поддействием фосфотазы)->глюкоза->кровь 5)дополнительные механизмы регуляции гликогенолиза в мышцах при участии кальция и АМФ. Существует еще один механизм ускорения мобилизации гликогена при мышечной работе. Киназа фосфорилазы- Са-зависимый фермент.В покоящейся мышце концентрация са в саркоплазме очень низка и киназа фосфорилазы практически неактивна.При поступлении кальция киназа фосфорилазы активируется , кроме того в результате действия аденилаткиназы повышается концентрация АМФ — явлется аллостерическим активатором фосфорилазы б ( обеспечивает скорость мобилизации гликогена , достаточную для выполнения умеренной физической работы) 14. Охарактеризуйте метаболический процесс синтеза глюкозы (глюконеогенез) по плану: 1) в каких тканях, когда и с какой целью процесс идет наиболее активно; 2) ход реакций синтеза из глицерола (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, коферменты-витамины, продукты); напишите формулами 2 первые реакции, приводящие к образованию дигидроксиацетонфосфата; 3) затраты АТФ; гормональная регуляция скорости процесса при участии глюкагона с характеристикой гормона: химическая природа, место синтеза, сигнал для секреции, механизм действия, приводящий к глюконеогенезу. Ответ: 1) в каких тканях, когда и с какой целью процесс идет наиболее активно; Когда поступление углеводов в составе пищи недостаточно, содержание глюкозы в крови некоторое время поддерживается в пределах нормы за счёт расщепления гликогена в печени. Однако запасы гликогена в печени невелики. Они значительно уменьшаются к 6-10 ч голодания и практически 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. На долю мозга при голодании приходится большая часть потребности организма в глюкозе. Это объясняется тем, что клетки мозга не способны, в отличие от других тканей, обеспечивать потребности в энергии за счёт окисления жирных кислот.Кроме мозга, в глюкозе нуждаются ткани и клетки, в которых аэробный путь распада невозможен или ограничен, например эритроциты (они лишены митохондрий), клетки сетчатки, мозгового слоя надпочечников и др. 2) ход реакций синтеза из глицерола (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, коферменты-витамины, продукты); напишите формулами 2 первые реакции, приводящие к образованию дигидроксиацетонфосфата;  Глицерол образуется при гидролизе триацил-глицеролов, главным образом в жировой ткани. Использовать его могут только те ткани, в которых имеется фермент глицерол киназа, например печень, почки. Этот АТФ-зависимый фермент катализирует превращение глицерола в α-глицерофосфат (глицерол-3-фосфат). При включении глицерол-3-фосфата в глюконеогенез происходит его дегидрирование NAD-зависимой дегидрогеназой с образованием дигидроксиацетонфосфата, который далее превращается в глюкозу. 4)гормональная регуляция скорости процесса при участии глюкагона с характеристикой гормона: химическая природа, место синтеза, сигнал для секреции, механизм действия, приводящий к глюконеогенезу. Глюкагон — гормональфа-клетокостровков Лангергансаподжелудочной железы. По химическому строению глюкагон является пептидным гормоном. Секреция глюкагона a-клетками поджелудочной железы тормозится высоким уровнем глюкозы в крови, а также соматостатином, выделяемым D-клетками поджелудочной железы. Стимулируется секреция понижением концентрации глюкозы в крови, однако механизм этого эффекта неясен. Кроме того, секрецию глюкагона стимулируют соматотропный гормон гипофиза, аргинини Са2+. В механизме действия глюкагона первичным является связывание со специфическими рецепторами мембраны клеток , образовавшийся глю-кагонрецепторный комплекс активирует аденилатциклазу и соответственно образование цАМФ. Последний, являясь универсальным эффектором внутриклеточных ферментов, активирует протеинкиназу, которая в свою очередь фосфорилирует киназу фосфорилазы и гликогенсинтазу. Фосфорили-рование первого фермента способствует формированию активной гликоген-фосфорилазы и соответственно распаду гликогена с образованием глюкозо--1-фосфата (см. главу 10), в то время как фосфорилирование гликогенсинта-зы сопровождается переходом ее в неактивную форму и соответственно блокированием синтеза гликогена. Общим итогом действия глюкагона являются ускорение распада гликогена и торможение его синтеза в печени, что приводит к увеличению концентрации глюкозы в крови.. Установлено, что глюкагон способствует образованию глюкозы из промежуточных продуктов обмена белков и жиров. Глюкагон стимулирует образование глюкозы из аминокислот путем индукции синтеза ферментов глюконеогенеза при участии цАМФ, в частности фосфоенолпируваткарбок-сикиназы – ключевого фермента этого процесса. Глюкагон в отличие от адреналина тормозит гликолитический распад глюкозы до молочной кислоты, способствуя тем самым гипергликемии. Он активирует опосредованно через цАМФ липазу тканей, оказывая мощный липолитический эффект. Существуют и различия в физиологическом действии: в отличие от адреналина глюкагон не повышает кровяного давления и не увеличивает частоту сердечных сокращений. |