Охарактеризуйте переваривание углеводов пищи на примере крахмала
 Скачать 1.41 Mb.
|
|
15. 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 аланина (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, коферменты-витамины, продукты); напишите формулами первую реакцию; 3) затраты АТФ; 4)гормональная регуляция скорости процесса при участии кортизола 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 аланина (???????????назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, коферменты-витамины, продукты); напишите формулами первую реакцию; Из всех аминокислот, поступающих в печень, примерно 30% приходится на долю аланина. Это объясняется тем, что при расщеплении мышечных белков образуются аминокислоты, многие из которых превращаются сразу в пируват или сначала в оксалоацетат, а затем в пируват. Последний превращается в аланин, приобретая аминогруппу от других аминокислот. Аланин из мышц переносится кровью в печень, где снова преобразуется в пируват, который частично окисляется и частично включается в глюкозонеогенез. Следовательно, существует следующая последовательность событий (глюкозо-аланиновый цикл): глюкоза в мышцах → пируват в мышцах → аланин в мышцах → аланин в печени → глюкоза в печени → глюкоза в мышцах (рис. 7-52). Весь цикл не приводит к увеличению количества глюкозы в мышцах, но он решает проблемы транспорта аминного азота из мышц в печень и предотвращает лактоацидоз.  4)гормональная регуляция скорости процесса при участии кортизола с характеристикой гормона: химическая природа, место синтеза, сигнал для секреции, механизм действия, приводящий к глюконеогенезу. Кортизол — биологически активный глюкокортикоидный гормон стероидной природы .Кортизол синтезируется корой надпочечников из холестерола . Нервная система реагирует на внешние воздействия (в том числе стрессовые), посылая нервные импульсы в гипоталамус. В ответ на сигнал гипоталамус секретирует кортиколиберин, который переносится кровью по т.н. воротной системе прямо в гипофиз и стимулирует секрецию им АКТГ. Последний поступает в общий кровоток и, попав в надпочечники, стимулирует выработку и секрецию корой надпочечников кортизола. Выделившийся в кровь кортизол достигает клеток-мишеней (в частности, клеток печени), проникает путем диффузии в их цитоплазму и связывается там со специальными белками – рецепторами кортизола. Образовавшиеся гормон-рецепторные комплексы после «активации» связываются с соответствующей областью ДНК и активируют определенные гены, что в итоге приводит к увеличению выработки специфических белков. Именно эти белки и определяют ответную реакцию организма на кортизол, а значит, и на внешнее воздействие, послужившее причиной его секреции. Реакция состоит, с одной стороны, в усилении синтеза глюкозы в печени и в проявлении (разрешении) действия многих других гормонов на обменные процессы, а с другой – в замедлении распада глюкозы и синтеза белков в ряде тканей, в том числе мышечной. Таким образом, эта реакция направлена в основном на экономию имеющихся энергетических ресурсов организма (снижение их расходования мышечной тканью) и восполнение утраченных: синтезируемая в печени глюкоза может запасаться в виде гликогена – легко мобилизуемого потенциального источника энергии. 16.Охарактеризуйте основной путь метаболизма галактозы в печени, приводящий к образованию гликогена и глюкозы, по плану: поступление галактозы с пищей в составе лактозы и усвоение в ЖКТ; Галактоза образуется в кишечнике в результате гидролиза лактозы. Молочный сахар — лактоза содержится только в молоке. Гидролиз лактозы происходит в кишечнике, причем протекает он медленно, в связи с чем процессы брожения в кишечнике ограничиваются и нормализуется жизнедеятельность полезной кишечной микрофлоры. ход реакций, приводящих к образованию гликогена в печени (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты); 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-6-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. ход реакций, приводящих к образованию глюкозы в печени (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты). Чтобы превратить галактозу в глюкозу необходимо изменять оптическую конфигурацию Н и ОН- групп С4 атома в галактозе (провести реакцию эпиляризации) галактоза ->(над стрелкой АТФ->АДФ,под галактокиназа) галактозо-1-фосфат галактозо-1-фосфат + УДФ-глюкоза -> УДФ-галактоза + глюкозо-1-фосфат УДФ-галактоза->(над стрелкой УДФ-глюкозо-4-эпиляраза,под стрелкой НАД+)->УДФ-глюкоза УДФ-глюкоза-> глюкозо-1-фосфат глюкозо-1-фосфат ->(под стрелкой фосфоглюколизтаза) глюкозо-6-фосфат печень: глюкозо-6-фосфат-> глюкоза 17. Лечение больных с галактоземией заключается в исключении из питания продуктов, содержащих галактозу. Однако галактоза необходима в организме, например, для синтеза протеогликанов – компонентов соединительной ткани. Образование галактозы в организме возможно из глюкозы. Охарактеризуйте: причины галактоземии; Галактоземия- наследственная ферментопатия, характеризующаяся нарушением нормального процесса углеводного обмена, а именно – метаболизма галактозы. Признаками галактоземии являются непереносимость грудного молока и молочных смесей, рвота, анорексия, гипотрофия, желтуха, цирроз печени, спленомегалия, отеки, катаракта, задержка психомоторного развития. Галактоземия является врожденной патологией, наследуемой по аутосомно-рецессивному типу, т. е. заболевание проявляется только в том случае, если ребенок наследует две копии дефектного гена от каждого из родителей. Лица, гетерозиготные по мутантному гену, являются носителями заболевания, однако у них тоже могут развиваться отдельные признаки галактоземии в легкой степени. последовательность реакций (назовите субстраты, ферменты / классы ферментов, продукты), приводящих к образованию галактозы из глюкозы, учитывая, что субстратом изомеразы является УДФ-глюкоза; напишите формулы глюкозы и галактозы. галактокиназа: галактоза +АТФ (реакция не идет) галактозо-1-фосфат+АДФ галактозо-1-фосфат: УДФ-глюкоза + галактоза-1-фосфат(реакция не идет) УДФ-галактоза + глюкозо-1-фосфат УДФ-эпиляраза: УДФ –глюкоза (реакция не идет ) УДФ-галактоза 18. Охарактеризуйте основной путь метаболизма фруктозы в печени с участием фруктокиназы, приводящий к образованию глюкозы, по плану: поступление с пищей в составе сахарозы и усвоение в ЖКТ; Значительное количество фруктозы, образующееся при расщеплении сахарозы, прежде чем поступить в систему воротной вены, превращается в глюкозу уже в клетках кишечника. Другая часть фруктозы всасывается с помощью белка-переносчика, т.е. путём облегчённой диффузии. ход реакций, приводящих к образованию глюкозы в печени (назовите субстраты, ферменты / класс ферментов, продукты); напишите формулами реакцию фруктокиназы. Почему больным сахарным диабетом рекомендуют заменить глюкозу на фруктозу? это из презентации: Фруктоза +АТФ->фруктозо-1-фосфат(под действием фруктокиназы в печени,почках,кишечнике) 1)фрукто-1-фосфат->глицеральдегид+дигидроксиацетон-3-ф( под действием фруктозо-1-фосфатальдолазы) → гликолиз,липогенез 2)глицеральдегид+дигидроксиацетон-3-ф->фруктозо-1,6-бифосфат->глюконеогенез,гликогеногенез из интернета: Метаболизм фруктозы в клетке начинается с реакции фосфорилирования:  ДАФ и ГА, полученные из фруктозы, включаются в печени главным образом в глюконеогенез. Часть ДАФ может восстанавливаться до глицерол-3-ф и участвовать в синтезе ТГ. Почему больным сахарным диабетом рекомендуют заменить глюкозу на фруктозу? В отличие от глюкозы и сахарозы фруктоза не требует в организме человека воздействия инсулина – гормона, который обязателен при расщеплении глюкозы или обычного сахара. Фруктоза усваивается напрямую некоторыми клетками нашего организма - мужскими половыми клетками – сперматозоидами и клетками печени Фруктоза, напрямую расщепляясь клетками печени, дальше превращается в жирные кислоты, которые затем организмом превращаются в жир. А из-за того, что фруктоза не повышает уровень глюкозы в крови, человек сильнее и чаще испытывает чувство голода и начинает больше есть. К тому же, фруктоза сама по себе высококалорийный продукт, поэтому с точки зрения калорий это не заменитель сахара. Похудеть на фруктозе не получится. Это сложный для усвоения продукт, выпускаемый для больных или людей с недостатком веса (организм частично преобразовывает фруктозу, благодаря ее «медленному» поведению, в жир). 19. Охарактеризуйте дополнительный путь метаболизма фруктозы с участием фруктокиназы, протекающий по гликолитическому пути, по плану: поступление с пищей в составе сахарозы и усвоение в ЖКТ; Значительное количество фруктозы, образующееся при расщеплении сахарозы, прежде чем поступить в систему воротной вены, превращается в глюкозу уже в клетках кишечника. Другая часть фруктозы всасывается с помощью белка-переносчика, т.е. путём облегчённой диффузии. ход реакций гликолитического расщепления, приводящих к образованию пирувата или лактата (назовите субстраты, ферменты / классы ферментов, продукты); напишите формулами реакцию фруктокиназы. Почему расщепление фруктозы по гликолитическому пути происходит быстрее, чем расщепление глюкозы?  Рис. 7-69. Метаболизм фруктозы. а - превращение фруктозы в дигидроксиацетон-3-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат; б - путь включения фруктозы в гликолиз и глюконеогенез; в - путь включения фруктозы в синтез гликогена. 20. Охарактеризуйте последовательность реакций (назовите субстраты, ферменты / классы ферментов, продукты) образования гликогена в печени из исходного субстрата фруктозы в 2-х вариантах: с участием гексокиназы, которая катализирует реакцию фосфорилирования по 6 атому углерода; с участием фруктокиназы, которая катализирует реакцию фосфорилирования по 1 атому углерода, и альдолазы фруктозо-1-фосфата. В печени имеются оба фермента, однако гексокиназа имеет гораздо более низкое сродство к фруктозе и в ней этот путь слабо выражен. Образованный ею фруктозо-6-фосфат далее изомеризуется и глюкозо-6-фосфатаза отщепляет уже ненужный фосфат с получением глюкозы. Если работает фруктокиназа, то образуется фруктозо-1-фосфат, под действием соответствующей альдолазы он превращается в глицеральдегид и диоксиацетонфосфат. Глицеральдегид фосфорилируется до глицеральдегидфосфата и вместе с диоксиацетонфосфатом они в дальнейших реакциях либо используются в гликолизе, либо в реакциях глюконеогенеза превращаются в фруктозо-6-фосфат и далее в глюкозу. Особенностью мышц является отсутствие фруктокиназы, поэтому фруктоза в них превращается сразу в фруктозо-6-фосфат и поступает в реакции гликолиза или синтеза гликогена 21. Охарактеризуйте участие инсулина в регуляции обмена углеводов по плану: химическая природа гормона; место синтеза; сигнал для секреции; механизм передачи сигнала в клетки-мишени: механизм влияния на транспорт глюкозы и особенности действия на инсулинозависимые ткани, метаболические процессы углеводного обмена, «запускаемые» инсулином, механизм регуляции активности их ключевых ферментов; конечный биологический эффект По химической природе он является белком. Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей, в которые включена 51 аминокислота. образуется в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы Главным стимулятором секреции инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л, максимума секреция достигает при 17-28 ммоль/л.. жирные кислоты и аминокислоты,влияния n.vagus – находится под контролем гипоталамуса, активность которого определяется концентрацией глюкозы крови Основным эффектом является снижение глюкозы в крови благодаря усилению транспортаглюкозы внутрь миоцитов и адипоцитов и через активацию внутриклеточных реакций утилизации глюкозы. Печень активация ферментов гликолиза (гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы) и гликогеногенеза (гликогенсинтаза), подавление глюконеогенеза, усиление синтеза жирных кислот (активация ацетил-SКоА-карбоксилазы) и липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). Мышцы стимуляция транспорта глюкозы в клетки, активация синтеза гликогена, усиление транспорта нейтральных аминокислот в мышцы, стимулирование трансляции, т.е. рибосомальный синтез белков. Жировая ткань стимулирование транспорта глюкозы в клетки, активация синтеза липопротеинлипазы, усиление синтеза жирных кислот через активацию ацетил-SКоА-карбоксилазы усиление синтеза триацилглицеролов через инактивацию ТАГ-липазы 22. Охарактеризуйте участие глюкагона в регуляции обмена углеводов по плану: 1) химическая природа гормона; 2) место синтеза; 3) сигнал для секреции; 4) механизм передачи сигнала в клетки-мишени, метаболические процессы углеводного обмена, «запускаемые» глюкагоном, механизм регуляции активности их ключевых ферментов; 5) конечный биологический эффект. гормон полипептидной природы, выделяемый a-клетками поджелудочной железы. В состав полипептидной цепи глюкагона входит 29 аминокислотных остатков Основным местом синтеза глюкагона являются a-клетки поджелудочной железы Стимулируется секреция понижением концентрации глюкозы в крови. Кроме того, секрецию глюкагона стимулируют соматотропный гормон гипофиза, аргинин и Са2+. Печень: активация глюконеогенеза и гликогенолиза, за счет повышенного поступления жирных кислот из жировой ткани усиливает кетогенез. Жировая ткань: повышает активность внутриклеточной гормон-чувствительной ТАГ-липазы и, соответственно, стимулирует липолиз. Конечным эффектом является повышение концентрации глюкозы и жирных кислот в крови. |