Роль углеводов в энергетическом и пластическом обмене.

Раздел 2. Тема 4. Обмен углеводов (гликолиз)

Роль углеводов в энергетическом и пластическом обмене.

Биологическая роль углеводов определяется их энергетической ценностью. Процессы превращения углеводов обеспечивают 50-60 % суммарного энергообмена. Суточная потребность человека – 500 г.

Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада (катаболизма) и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.

Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген. Гликоген печени представляет собой резервный углевод. По мере убыли глюкозы в крови происходит расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови. Гликоген откладывается также в мышцах. При работе мышц под влиянием фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, происходит усиленное расщепление гликогена, являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения.

Энергетическая функция углеводов. При распаде углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50—60% суточного энергопотребления организма, а при мышечной деятельности на выносливость — до 70 %. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии (4,1 ккал). В качестве основного энергетического источника в организме используется свободная глюкоза или запасенные углеводы в виде гликогена.

Пластическая функция углеводов. Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АТФ, АДФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются структурными компонентами клеточных мембран. Продукты превращения глюкозы (глюкуроновая кислота, глюкозамин и др.) входят в состав полисахаридов и сложных белков хрящевой и других тканей.

Реакции гликолиза.

Эффект Пастера, эффект Кребтри.

Эффект Пастера – это снижение потребления глюкозы и прекращение продукции молочной кислоты клеткой в присутствии кислорода. Биохимический механизм эффекта заключается в конкуренции за пируват между пируватдегидрогеназой, превращающей пируват в ацетил-S-KoA, и лактатдегидрогеназой, превращающей пируват в лактат.

У пируватдегидрогеназы сродство гораздо выше и в обычных аэробных условиях она окисляет большую часть пировиноградной кислоты. Как только поступление кислорода уменьшается (недостаток кровообращения, тромбоз и т.п.) происходит следующее:

- внутримитохондриальные процессы дыхания не идут и НАДН в дыхательной цепи не окисляется,

- моментально накапливающийся в митохондриях НАДН тормозит цикл трикарбоновых кислот.

- ацетил-S-KoA не входит в ЦТК и ингибирует ПВК-дегидрогеназу.

В этой ситуации пировиноградной кислоте не остается ничего иного как превращаться в молочную.

При наличии кислорода ингибирование ПВК-дегидрогеназы прекращается и она, обладая большим сродством к пирувату, выигрывает конкуренцию.

Эффект Кребтри. Эффект был назван в честь английского биохимика Герберта Грейса Кребтри. При избытке сахара в среде и присутствии О₂ процесс брожения увеличивается, то есть образуется больше этанола. Это обусловлено тем, что когда количество сахара становится слишком большим, дрожжи не успевают окислять его с помощью гликолиза, окислительного декарбоксилирования пирувата и ЦТК. Продукты и метаболиты двух последних процессов — NADH+Н⁺ и ацетил-КоА - начинают оказывать ингибирующее влияние на дыхание. Дыхательная цепь перенасыщается, поэтому дрожжи «пускают» весь избыток сахара по альтернативному метаболическому пути, работающему в анаэробном режиме. Это приводит к образованию этанола и ускорению процесса брожения.

 

Регуляция скорости гликолитических реакций.

Раздел 2. Тема 4. Обмен углеводов (гликолиз)

Роль углеводов в энергетическом и пластическом обмене.

Биологическая роль углеводов определяется их энергетической ценностью. Процессы превращения углеводов обеспечивают 50-60 % суммарного энергообмена. Суточная потребность человека – 500 г.

Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада (катаболизма) и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.

Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген. Гликоген печени представляет собой резервный углевод. По мере убыли глюкозы в крови происходит расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови. Гликоген откладывается также в мышцах. При работе мышц под влиянием фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, происходит усиленное расщепление гликогена, являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения.

Энергетическая функция углеводов. При распаде углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50—60% суточного энергопотребления организма, а при мышечной деятельности на выносливость — до 70 %. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии (4,1 ккал). В качестве основного энергетического источника в организме используется свободная глюкоза или запасенные углеводы в виде гликогена.

Пластическая функция углеводов. Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АТФ, АДФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются структурными компонентами клеточных мембран. Продукты превращения глюкозы (глюкуроновая кислота, глюкозамин и др.) входят в состав полисахаридов и сложных белков хрящевой и других тканей.