Представяне на въглехидратния метаболизъм в човешкото тяло. Въглехидрати: функции и метаболизъм. Аеробно и анаеробно разграждане на глюкозата

Функции на въглехидратите Енергия. Въглехидратите осигуряват около 50-60% от дневния енергиен прием на тялото. Пластмаса. Въглехидратите (рибоза, дезоксирибоза) се използват за изграждане на АТФ, АДФ и други нуклеотиди, както и нуклеинова киселина. Индивидуалните въглехидрати са компоненти на клетъчните мембрани и извънклетъчния матрикс. резерва. Въглехидратите се съхраняват в скелетни мускули, черен дроб под формата на гликоген.

Функции на въглехидратите Защитни. В компонентите са включени сложни въглехидрати имунна система; мукополизахаридите се намират в лигавичните вещества, покриващи повърхността на кръвоносните съдове, бронхите, храносмилателен тракт, пикочно-половия тракт. Специфични. Някои въглехидрати участват в осигуряването на специфичността на кръвните групи, действат като антикоагуланти и са рецептори за редица хормони или фармакологични вещества. Регулаторен. Фибрите в храната не се разграждат в червата, но активират чревната подвижност и ензимите на храносмилателния тракт, ускорявайки усвояването на хранителните вещества.

МОНОЗАХАРИДИ Алдози (-CHO) Кетози (>C=O)

Изомерия Изомерите са вещества, които имат едни и същи химична формулаОптичните изомери се различават по ориентацията на атомите и функционалните групи в пространството; епимерите се различават по конформацията само на един въглероден атом (глюкозата и манозата се различават по конфигурация при С-2). енантиомерите са огледални образи един на друг

Циклични форми на монозахаридите Полуацеталите се образуват от вътремолекулното взаимодействие на хидроксилни и алдехидни групи. Хемикеталите се образуват от вътремолекулното взаимодействие на хидроксилна група и кето група.

В неутрален разтвор по-малко от 0,1% от глюкозните молекули са в ациклична форма. По-голямата част от глюкозата присъства под формата на цикличен полуацетал, когато пръстенът е затворен при С-5 хидроксилната група, за да образува шестчленен пиранов пръстен. Захарите с шестчленен пръстен се наричат ​​пиранози. Затварянето на пръстена, включващо С-4 хидроксилната група, произвежда фуранов пръстен, а захарите с такъв пръстен се наричат ​​фуранози.

Аномерни въглеродни атоми Монозахаридът се класифицира като аномерен, ако хидроксилната група е разположена под равнината на пръстена; монозахаридът се класифицира като аномер, ако хидроксилната група е разположена над равнината на пръстена. Преходът на аномерите от една форма в друга се нарича мутаротация

Най-често срещаните дизахариди Име Състав Източник захароза глюкоза фруктоза цвекло, захарна тръстика лактоза галактоза глюкоза млечни продукти малтоза глюкоза хидролиза на нишесте

Най-важните полизахариди, състоящи се от глюкозни остатъци. Име Връзки Значение Амилоза -1, 4 компонент на нишестето Амилопектин -1, 4 -1, 6 компонент на нишестето Целулоза -1, 4 несмилаем компонент на растенията Гликоген -1, 4 -1, 6 форма на съхранение на въглехидрати при животни

Полизахариди Гликогенът е форма на съхранение на въглехидрати в животинските тъкани (черен дроб и мускули) Целулозата е структурен компонент на растителните клетки

Монозахаридни производни Фосфорни естери (естерификация) Аминозахари Уронови киселини (окисляване) Дезоксизахари (дезоксирибоза) Алкохоли (редукция)

Киселините са производни на монозахаридите (включително уроновите киселини).Киселините се образуват в резултат на окислението на алдехидните или алкохолните групи на монозахаридите.

Киселини - производни на монозахаридите Глюкуронова киселина - участва в метаболизма на билирубина, съставна част на протеогликаните Аскорбинова киселина(витамин Ц)

глюкозата се редуцира до сорбитол; манозата се редуцира до манитол; фруктозата може да се редуцира до сорбитол и манитол Хиперпродукцията на сорбитол има клинично значениепри пациенти захарен диабет. Захарни алкохоли

Пътят на сорбитола за преобразуване на глюкозата Крайните продукти на метаболизма на глюкозата по пътя на сорбитола (фруктоза и сорбитол) слабо проникват през клетъчната мембрана и се натрупват вътре в клетката, което води до вътреклетъчен хиперосмоларитет. Повишената хидратация на тъканите води до тяхното подуване и увреждане. Клинично това се проявява с развитието на ангиопатия, невропатия, катаракта

Аминозахарите са производни на монозахариди, в които хидроксилната група е заменена с амино или ацетиламино групи. глюкозамин, галактозамин – аминозахари с най-голямо биологично значение

Кръвногрупови антигени Fuc - фукоза; Gal—галактоза; гал. NAc - N - ацетилгалактозамин; Glc. NAc - N - ацетилглюкозамин.

Антигените на кръвната група са специфичен клас олигозахариди, които могат да се прикрепят към протеини и липиди. Кръвната група на човек зависи от наличието на специфични антигени. Чуждите антигени могат да предизвикат синтеза на специфични антитела.

Характеристики на кръвните групи Антигени на еритроцитите No A B AB Генотипове OO AA или AO BB или BO AB Антитела в кръвния серум Anti-A Анти-В Анти-АНе Кръвни групи O (I) A (II) B (III) AB (IV) Честота (%)

Кръвна група ABO Кръвна група O (I) Хората с тази кръвна група синтезират антитела срещу А и В антигени. Те могат да получат кръвопреливане само от тип О. Но те могат да бъдат донори за всички останали групи ( универсални донори). Кръвна група А (II) Образува антитела само срещу В антигени. Те могат да получават кръв от групи О и А и да бъдат донори за групи А и АВ. Кръвна група В (III) Образува антитела само срещу А антигени. Те могат да приемат кръв от групи О и В и да бъдат донори за групи В и АВ. Кръвна група АВ (IV) Хората с тази кръвна група не синтезират антитела нито към А, нито към В антигените. Те могат да получават кръв от всякакъв тип (универсални реципиенти)

Белтъчно-въглехидратните връзки са N-гликозидни (въглехидратите се добавят чрез аминогрупите на аспарагина). Това е най-често срещаният клас гликопротеини. О-гликозиден (въглехидратите се добавят чрез хидроксилните групи на серин или треонин).

Гликопротеини структурни (компоненти на клетъчната стена и мембрани); хормони (тироид-стимулиращ, човешки хорионгонадотропин); компоненти на имунната система (имуноглобулин, интерферон).

Протеогликани Протеогликаните са основният компонент на извънклетъчния матрикс. Въглехидратният компонент на протеогликаните са гликозаминогликани. Гликозаминогликаните са съставени от повтарящи се дизахаридни единици.

Структура и разпределение на гликозаминогликаните Наименование Повтаряща се единица Тъкан Хиалуронова киселинаГлюкуронова киселина- N-ацетилглюкозамин Вътреставна течност, стъкловидно тяло на окото Хондроитин сулфат Глюкуронова киселина- N-ацетилгалактозамин* Кости, хрущял Кератан сулфат Галактоза- N-ацетилгалактозамин* Хрущял Хепаран сулфат Глюкуронова киселина*-глюкозамин* Бели дробове, мускули, черен дроб Дерматан сулфат Идуронова киселина *-N-ацетилгалактозамин* Кожа, бели дробове * Показва наличието на остатък от сярна киселина

Въглехидратният метаболизъм се състои от следните процеси: Разграждане в стомашно-чревния тракткъм монозахаридите, поли- и дизахаридите, доставяни с храната. Абсорбция на монозахариди от червата в кръвта Навлизане на монозахариди в тъканните клетки Тъканен метаболизъм Аеробно и анаеробно разграждане на глюкозата Пентозофосфатен път на окисление на глюкозата Синтез и разграждане на гликоген Глюконеогенеза

Транспортът на монозахаридите от чревния лумен до клетките на лигавицата може да се осъществи чрез: улеснена дифузия или активен транспорт

Усвояване на въглехидрати фруктоза глюкоза N a + галактоза Скорост на усвояване на въглехидрати D-галактоза – 110 D-глюкоза – 100 D-фруктоза –

Навлизането в клетките на периферните тъкани се осъществява чрез специални транспортни системи, чиято функция е да пренасят захарните молекули през клетъчни мембрани. Има специални протеини-носители - транслокази, специфични за захарите

Транспорт на глюкоза в тъканните клетки Разпределение на протеини транспортиращи глюкоза (GLUT) Видове GLUT Локализация в органи GLUT-1 Мозък, плацента, бъбреци, дебело черво GLUT-2 Черен дроб, бъбреци, бета клетки на островите на Лангерханс, ентероцити GLUT-3 В много тъкани (включително мозък, плацента, бъбреци) GLUT-4 (инсулинозависим) В мускули (скелетни, сърдечни), мастна тъкан GLUT-5 б тънко черво(вероятно преносител на фруктоза)

Вътреклетъчен метаболизъм на глюкоза Метаболизъм на глюкоза, свързан с хранителни ритми Период на абсорбция окисление на глюкоза (гликолиза, път на пентозофосфат) синтез на гликоген (гликогенеза) Период след абсорбция и по време на разграждане на гликоген на гладно (гликогенолиза) синтез на глюкоза (глюконеогенеза)

Метаболизъм на глюкозата, свързан с хранителния ритъм Период на усвояване окисление на глюкоза Синтез на гликоген (гликогенеза) Период след абсорбция и по време на разграждане на гликоген на гладно (гликогенолиза) Синтез на глюкоза (глюконеогенеза)

ГЛИКОГЕНЕЗА (синтез на гликоген) Гликогенът е основният резервен полизахарид, отлага се в черния дроб и мускулите под формата на гранули. Когато глюкозата се полимеризира, разтворимостта на получената молекула гликоген и нейният ефект върху осмотичното налягане намалява. Концентрацията на гликоген в черния дроб достига 5% от масата му; Концентрацията на гликоген в мускулите е около 1%.

Етапи на гликогенезата Синтез на уридиндифосфат глюкоза (UDP-глюкоза); Образуване на 1, 4 гликозидни връзки; Образуване на 1.6 гликозидни връзки.

ГЛИКОГЕНОЛИЗА (разграждане на гликоген) Функция: Осигурява нормално нивокръвна захар в постабсорбционния период Кръвна захар: 3,3 -5,5 mmol/l

Етапи на гликогенолиза 1. Разцепване (фосфоролиза) на 1, 4 гликозидни връзки Ензим: гликоген фосфорилаза. Молекулата на гликогена се редуцира с един глюкозен остатък.
2. Разцепване на 1, 6 гликозидни връзки Процесът протича на два етапа: a. три глюкозни остатъка се прехвърлят от гликогеновия клон към главната верига (ензим: триглюкоза трансфераза) b. останалият глюкозен остатък се разцепва хидролитично (ензим: 1, 6 глюкозидаза („ензим за разклоняване на гликоген“)

кръв. Гликоген Глюкозо-6-фосфат Глюкоза R i. Глюкоза-6-фосфатаза Глюкоза. Чернодробна енергия. Глюкозо-6-фосфат Гликоген. Мускул. Функция на гликогена в черния дроб и мускулите Чернодробният гликоген се използва за поддържане на физиологичната концентрация на глюкоза в кръвта.Мускулният гликоген е източник на глюкоза за клетките на тази тъкан.

Регламент въглехидратния метаболизъмОсъществява се с участието на 2 основни механизма: 1. Индукция или потискане на синтеза на ензими 2. Активиране или инхибиране на тяхното действие (алостерична регулация, ковалентна модификация и др.)

Регулиране на синтеза и разграждането на гликоген Гликоген фосфорилазата се активира алостерично от АМР и се инхибира от АТФ и глюкозо-6-фосфат Гликоген синтазата се стимулира от глюкозо-6-фосфат И двата ензима се регулират чрез ковалентна модификация: фосфорилиране-дефосфорилиране

Регулиране на синтеза и разграждането на гликоген Гликоген фосфорилазата е активна във фосфорилирано състояние, неактивна в дефосфорилирано състояние Гликоген синтазата е активна в дефосфорилирано състояние, неактивна във фосфорилирано състояние

Хормони, които регулират метаболизма на глюкозата Хормонални ефекти Инсулин Намалява гликемията 1. Стимулира усвояването на глюкоза от тъканите, гликолизата и синтеза на гликоген 2. Намалява гликогенолизата и глюконеогенезата Глюкагон Повишава гликемията 1. Активира гликогенолизата и глюконеогенезата Адреналин Повишава гликемията 1 Стимулира глюконеогенезата 2. Стимулира гликогенолизата (прави не води до повишаване на гликемията по време на разграждането на мускулния гликоген) Кортизол Повишава гликемията 1. Стимулира глюконеогенезата в черния дроб

Гликогенозите (болести на съхранение) се характеризират с прекомерно натрупване на гликоген в клетките, което може да бъде придружено от промяна в структурата на молекулите на този полизахарид Тип 0 Тип I - болест на von Gierke Тип Ib Тип Ic Тип II - Болест на Помпе Тип IIb - Болест на Данон Тип III - Болест на Кори или болест на Форбс Тип IV - Болест на Андерсен Тип V - Mc. Болест на Ardle Тип VI - Болест на Hers Тип VII - Болест на Tarui Тип VIII Тип IX Тип XI - Синдром на Fanconi-Bickel

Видове гликогеноза Форма на гликогеноза Дефектен ензим Тип, име на заболяването Чернодробна глюкозо-6-фосфатаза I Болест на Gierke Амило-1, 6-глюкозидаза („разклоняващ“ ензим) III Болест Phobs-Cori (ограничена декстриноза) Гликоген фосфорилаза VI Нейна болест Фосфорилаза киназа Протеин киназа A IX X Мускулна гликоген фосфорилаза V Mac болест. Ардла

Диагностика на гликогенози и агликогенози 1. Определяне на концентрацията на глюкоза (на гладно) 2. Определяне на съдържанието на гликоген в кръвта, еритроцитите, левкоцитите 3. Определяне на съдържанието на гликоген в чернодробни и мускулни биопсии 4. Изследване на съдържанието на ензими, участващи в синтез и разграждане на гликоген (в съответствие с формата на гликогеноза)

Подобни документи

Специфични свойства, строеж и основни функции, разпадни продукти на мазнини, белтъчини и въглехидрати. Храносмилане и усвояване на мазнините в организма. Разграждане на сложни въглехидрати в храната. Параметри за регулиране на въглехидратната обмяна. Ролята на черния дроб в метаболизма.

курсова работа, добавена на 12.11.2014 г


Понятие и класификация на въглехидратите, основни функции в организма. кратко описание наекологична и биологична роля. Гликолипидите и гликопротеините като структурни и функционални компоненти на клетката. Наследствени нарушенияобмен на монозахариди и дизахариди.

тест, добавен на 12/03/2014


Метаболизъм на липидите в организма, неговите модели и характеристики. Еднаквост на междинните продукти. Връзката между метаболизма на въглехидратите, липидите и протеините. Централна ролята на ацетил-КоАвъв взаимовръзката на обменните процеси. Разграждането на въглехидратите, неговите етапи.

тест, добавен на 06/10/2015


Същността на обмяната на веществата в човешкото тяло. Постоянна обмяна на вещества между тялото и външна среда. Аеробно и анаеробно разграждане на продуктите. Количеството на основния метаболизъм. Източник на топлина в тялото. Нервен механизъмтерморегулация на човешкото тяло.

лекция, добавена на 28.04.2013 г


Значението на различните въглехидрати за живите организми. Основни етапи и регулация на въглехидратния метаболизъм. Стимулиране на разграждането на гликоген в процеса на гликогенолиза при стимулиране на симпатиковите нервни влакна. Използване на глюкоза от периферните тъкани.

резюме, добавено на 21.07.2013 г


Резултат от разграждането и функционирането на протеини, мазнини и въглехидрати. Състав на белтъците и тяхното съдържание в хранителните продукти. Механизми за регулиране на протеина и метаболизма на мазнините. Ролята на въглехидратите в организма. Съотношението на протеини, мазнини и въглехидрати в пълноценна диета.

презентация, добавена на 28.11.2013 г


Понятието "въглехидрати" и техните биологични функции. Класификация на въглехидратите: монозахариди, олигозахариди, полизахариди. Оптична активност на въглехидратните молекули. Изомерия на пръстенна верига. физико- Химични свойствамонозахариди. Химична реакцияглюкоза.

презентация, добавена на 17.12.2010 г


Метаболизъм на протеини, липиди и въглехидрати. Видове хранене на човека: всеядно, разделно и нисковъглехидратно хранене, вегетарианство, суровоядство. Ролята на протеините в метаболизма. Липса на мазнини в тялото. Промени в тялото в резултат на промени в начина на хранене.

курсова работа, добавена на 02.02.2014 г


Метаболитни функции в организма: осигуряване на органи и системи с енергия, генерирана при разграждането на хранителните вещества; трансформация на молекули хранителни продуктив градивни блокове; образуване на нуклеинови киселини, липиди, въглехидрати и други компоненти.

резюме, добавено на 20.01.2009 г


Класификация и структура на въглехидратите. Физични и химични свойства на монозахаридите, тяхната роля в природата и живота на човека. Биологична ролядизахариди, тяхното получаване, употреба, химически и физични свойства. Мястото на връзка между монозахаридите.

Слайд 1

Слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

Протеините са най-сложните вещества в тялото и основата на клетъчната протоплазма. Протеините в тялото не могат да се образуват от мазнини, въглехидрати или други вещества. Те съдържат азот, въглерод, водород, кислород, а някои - сяра и др химически елементив изключително малки количества. Аминокиселините са най-простите структурни елементи(„градивни елементи“), които изграждат протеиновите молекули на човешките клетки, тъкани и органи. Те са органични вещества с алкални и киселинни свойства. Изследване на структурата на различни протеини разкри, че те съдържат до 25 различни аминокиселини. Учени различни държавиработят върху изкуствен протеинов синтез. БЕЛТЪЦИ И ТЕХНИЯТ СЪСТАВ

Слайд 5

Метаболизъм на протеиниБелтъчната обмяна в организма е подложена на сложна регулация, в която участват централната нервна система и жлезите с вътрешна секреция. От хормонални вещества, хормон щитовидната жлеза(тироксин) и хормоните на надбъбречната кора (глюкокортикоиди) спомагат за подобряване на процесите на дисимилация и разграждане на протеини, а хормонът на панкреаса (инсулин) и соматотропният хормон на предния дял на хипофизата (хормон на растежа) засилват процесите на образуване ( асимилация) на протеинови тела в тялото.

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Мазнините, подобно на въглехидратите, са „запалими“ или енергийни материали, необходими за осигуряване на жизнените функции на тялото. Един грам мазнини съдържа два пъти повече потенциална (латентна) енергия от един грам въглехидрати. МАЗНИНИТЕ – „ГОРИВОТО” НА ОРГАНИЗМА

Слайд 10

Окисляването на мазнините директно в самата мастна тъкан се улеснява от наличието на специални ензими – липаза и дехидрогеназа. Под въздействието на тъканната липаза мазнините в тъканите се разграждат до глицерол и висши мастни киселини. Впоследствие протича процесът на окисление на мастните киселини до въглероден диоксид и вода, в резултат на което се освобождава енергията, необходима за живота на тялото.

Слайд 11

МЕТАБОЛИЗЪМ НА МАЗНИНИТЕ Метаболизмът на мазнините, подобно на другите видове метаболизъм, се регулира от централната нервна системадиректно и чрез ендокринни жлези- хипофиза, островен апарат на панкреаса, надбъбречни жлези, щитовидна жлеза и полови жлези.

Слайд 12

Това са транс-изомери, които са вредни за организма и трябва да се избягват. Наситени мазнинитрябва да бъдат сведени до минимум, но мононенаситени и полиненаситени мазнининеобходими за тялото ни. Освен това, ако консумираме достатъчно Омега-6 ( растително маслоВероятно го използваме всеки ден), но Омега-3 обикновено не е достатъчно в тялото ни. Яжте риба по-често! !Това е интересно…

Слайд 13

ВЪГЛЕХИДРАТИ Въглехидратите са вещества, които се срещат предимно в растителния свят. Те са съставени от въглерод, водород и кислород. При въглехидратите въглероден атом е свързан с водна молекула. Има прости и сложни въглехидрати; прости въглехидратииначе наречени монозахариди (monos - на гръцки), и сложни въглеродни атоми на водата - полизахариди (polu - много).

Слайд 14

ВЪГЛЕХИДРАТЕН ОБМЕН В ОРГАНИЗМА Въглехидратният метаболизъм се регулира от нервната система главно чрез жлезите с вътрешна секреция, главно чрез панкреаса и надбъбречните жлези. Мозъчна материяНадбъбречните жлези отделят адреналин, който навлиза в кръвта. Адреналинът, циркулиращ в кръвта, предизвиква повишено превръщане на чернодробния гликоген в захар, което води до повишаване на нивата на кръвната захар. А хипергликемията, както точно е установено от учените, увеличава производството на инсулин под стомашната жлеза.

Въглехидрати - многовалентни
алдехидни алкохоли или кето алкохоли.
За повечето въглехидрати общата формула е
(CH2O)n, n>3 – съединения на въглерода с вода.
Емпирична формула за глюкоза
C6H12O6=(CH2O)6
Въглехидратите са основата за съществуването на повечето
организми, защото всички органични вещества се вземат
произхожда от въглехидрати, образувани в
фотосинтеза. В биосферата има повече въглехидрати
отколкото други органични вещества.

Биологична роля на въглехидратите

Енергия (разпад)
Пластмаса (хондроитин сулфат)
Резерв (гликоген)
Защитни (мембрани, смазване на ставите)
Регулаторни (контакти)
Хидроосмотичен (GAG)
Кофактор (хепарин)
Специфични (рецептори)

Класификация на въглехидратите

В зависимост от сложността
сградите са разделени на 3 класа:
монозахариди
олигозахариди
полизахариди

Монозахариди

МОНОЗАХАРИД (MONOSA) – минимален
структурна единица на въглехидратите, с
раздробяването на които свойствата изчезват
захари
В зависимост от броя на атомите
въглерод в молекула
монозахаридите се делят на: триози (C3H6O3),
тетрози (C4H8O4), пентози (C5H10O5), хексози
(C6H12O6) и хептоза (C7H14O7).
В природата няма други монозахариди, но могат
да бъдат синтезирани.

Физиологично важно
монозахариди:
1) Триози - образуват се PHA и DOAP
по време на разграждането на глюкозата
2) Пентози - рибоза и дезоксирибоза,
са важни компоненти
нуклеотиди, нуклеинови киселини,
коензими
3) Хексози – глюкоза, галактоза,
фруктоза и маноза. Глюкоза и
фруктозата е основният източник на енергия
субстрати на човешкото тяло

Молекулен състав на глюкоза и фруктоза
е същото (C6H12O6),
но структурата на функционалните групи е различна
(алдоза и кетоза)

Монозахаридите са по-рядко срещани в
живи организми в свободно състояние,
отколкото техните по-важни производни -
олигозахариди и полизахариди

ОЛИГОЗАХАРИДИ

включват от 2 до 10 остатъка
монозахариди, свързани
1,4- или 1,2-гликозидни връзки,
образуван между два алкохола с
чрез получаване на етери: R-O-R".
Основни дизахариди –
захароза, малтоза и лактоза.
Молекулната им формула е C12H22O12.

Захароза (захар от тръстика или цвекло) –

Това са глюкоза и фруктоза,
свързани с 1,2-гликозидна връзка
Ензимът захароза разгражда захарозата.

Малтоза (плодова захар)

Това са 2 свързани молекули глюкоза
1,4-гликозидна връзка. Образувана в
Стомашно-чревен тракт по време на хидролиза на нишесте и гликоген
храна. Разгражда се с малтаза.

Лактоза (млечна захар)

Това са молекули на глюкоза и галактоза,
свързани с 1,4-гликозидна връзка.
Синтезира се по време на кърмене.
Приемът на лактоза от храната допринася за
развитие на млечнокисели бактерии,
потискане на развитието на гнилостни
процеси. Разгражда се с лактаза.

ПОЛИЗАХАРИДИ

Повечето естествени въглехидрати са полимери
брой монозахаридни остатъци
от 10 до десетки хиляди.
Според функционалните свойства:
структурни – дават на клетките, органите и
механична якост на цялото тяло.
хидрофилни разтворими – силно хидратират и предпазват клетките и тъканите от изсушаване.
резерв – енергиен ресурс, от който
тялото получава монозахариди, които са
клетъчно гориво.
Поради полимерната природа, резерв
полизахаридите са осмотично неактивни, следователно
се натрупват в клетките в големи количества.

По структура: линейни, разклонени
Състав: хомо-, хетерополизахариди
Хомополизахариди (хомогликани)
се състоят от монозахаридни единици от същия тип.,
Основните представители са нишесте, гликоген,
целулоза.
Нишестето е резервно хранително вещество
растения, се състои от амилоза и амилопектин.
Продуктите от хидролизата на нишестето се наричат
декстрини. Те са различни дължини, и със
скъсяването постепенно губи йодофилност
(способност за оцветяване с йод в Син цвят).

Амилозата има линейна структура,
всички глюкозни остатъци са свързани с (1-4) гликозидна връзка. Съдържа амилоза
≈ 100-1000 глюкозни остатъци.
Съставлява ≈ 15-20% от общото нишесте.

Амилопектинът е разклонен, защото има чрез
на всеки 24-30 глюкозни остатъци
малък брой алфа(1-6) връзки.
Амилопектинът съдържа ≈ 600-6000 остатъка
глюкоза, молекулно тегло до 3 милиона.
Съдържание на амилопектин в нишестето –
75-85%

Фибри (целулоза)
основен компонентклетъчна стена
растения. Състои се от ≈ 2000-11000 остатъци
глюкоза, свързана, за разлика от нишестето, не чрез α-, а чрез β-(1-4)-гликозидна връзка.

Гликоген – животинска скорбяла

Съдържа от 6 000 до 300 000 остатъци
глюкоза. По-разклонена структура
отколкото амилопектин: 1-6 връзки в гликоген
всеки 8-11 глюкозни остатъка, свързани с 1-4 връзка. Резервен източник
енергия – съхранява се в черния дроб, мускулите, сърцето.

Хетерополизахариди (хетерогликани)

Това са сложни въглехидрати, съставени от две
повече видове монозахаридни единици
(аминозахари и уронова киселина),
най-често се свързва с протеини или липиди
Гликозаминогликани (мукополизахариди)
хондроитин-, кератан- и дерматан сулфати,
хиалуронова киселина, хепарин.
Представен като част от основния закрепващ агент
вещества съединителната тъкан. Тяхната функция
се състои в задържане голямо количествовода и
запълване на междуклетъчното пространство. Те
служи като омекотител и лубрикант за
различни видове тъканни структури, които са част от
костни и зъбни тъкани

Хиалуроновата киселина е линеен полимер на
глюкуронова киселина и ацетилглюкозамин.
Част от клетъчните стени, синовиална
течности, стъкловидно тялоочи, обгръща
вътрешни органи, прилича на желе
бактерициден лубрикант. Важен компонент
елемент от кожа, хрущял, сухожилия, кости, зъби...
основното вещество на следоперативните белези
(сраствания, белези - лекарство "хиалуронидаза")

Хондроитин сулфати –

разклонени сулфатирани полимери от
глюкуронова киселина и N-ацетилглюкозамин.
Основните структурни компоненти на хрущяла са
сухожилия, роговица на окото, съдържащи се в кожата,
кости, зъби, пародонтални тъкани.

Нормата на въглехидратите в диетата

Резервът от въглехидрати в тялото не надвишава
2-3% от телесното тегло.
Поради тях, енергийните нужди
човек може да бъде покрит за не повече от 12-14 часа.
Нуждата на организма от глюкоза зависи
на нивото на потребление на енергия.
Минималният прием на въглехидрати е 400 г на ден.
65% от въглехидратите идват под формата на нишесте
(хляб, зърнени храни, паста), животно
гликоген
35% под формата на по-прости захари (захароза,
лактоза, глюкоза, фруктоза, мед, пектин
вещества).

Смилане на въглехидрати
Храносмилането се отличава:
1) кухина
2) стена
Лигавицата на стомашно-чревния тракт -
естествена бариера за влизане
в тялото на големи чужди
молекули, включително въглехидрати
природа

Абсорбцията на олиго- и полизахаридите става по време на хидролитичното им разграждане до монозахариди. Гликозидазите атакуват 1-4 и 1-6 гликозидни връзки. относно

Усвояване на олиго- и
полизахаридите идват с техните
хидролитично разграждане до монозахариди.
Атака на гликозидазите
1-4 и 1-6 гликозидни връзки
Прости въглехидрати
храносмилането не е така
са изложени, но може
настъпва ферментация
някаква част от молекулите
в дебелото черво под
действие на ензимите
микроорганизми
.
.

КУХИННО ХРАНОСМИЛАНЕ
Смилането на полизахаридите започва през устната кухина, където са подложени на хаотичното действие на амилазата
слюнка по (1-4)-връзки. Нишестето се разпада на декстрини с различна сложност.
В слюнчената амилаза (активирана от Cl йони),
оптимално рН=7,1-7,2 (в леко алкална
заобикаляща среда). В стомаха, където средата е рязко кисела,
нишестето може да се усвои само в
дълбочина на хранителния болус. Пепсинът в стомашния сок разгражда самата амилаза.

След това храната преминава в червата, където рН
неутрален и изложен на
1) панкреатична амилаза.
Има -, β-, γ-амилази
Алфа амилазата е по-широко представена, разгражда нишестето до декстрини
Бета амилазата се разпада
декстрини до малтозен дизахарид
Гама амилазата се разцепва
отделни крайни глюкозни молекули
от нишесте или декстрини
2) олиго-1,6-глюкозидаза - действа върху
точки на разклонение на нишесте и гликоген

СТЕННО ХРАНОСМИЛАНЕ

Настъпва хидролиза на дизахаридите
не в чревния лумен,
и на повърхността на мукозните клетки
черупка под специална тънка
филм - гликокаликс
Дизахаридите се разграждат тук от
действието на лактазата (ензим в
състав
β-гликозидазен комплекс), сукраза и
малтаза. В такъв случай,
монозахариди - глюкоза, галактоза,
фруктоза.

Целулоза в човешкото тяло

Хората нямат ензими, които да разграждат
β(1-4)-гликозидна връзка на целулозата.
Микрофлората на дебелото черво може да хидролизира по-голямата част от целулозата до
целобиоза и глюкоза.
Функции на целулозата:
1) стимулиране на чревната подвижност и
жлъчна секреция,
2) адсорбция на редица вещества (холестерол и др.)
с намаляване на тяхната абсорбция,
3) образуване изпражнения.

В червата се абсорбират само монозахаридите

Трансферът им в клетките на лигавицата
чревна лигавица (ентероцити)
може да се случи:
1) чрез метод на пасивна дифузия
по концентрационен градиент
от чревния лумен (където концентрацията на захар след хранене е по-висока)
в чревните клетки (където е по-ниско).

2) преносът на глюкоза е възможен и срещу концентрационен градиент.

Това е активен транспорт: идва с цена
енергия, спец
протеини носители (GLUT).
Глюкоза
Протеин носител + АТФ

ОСНОВНИ ИЗТОЧНИЦИ НА ГЛЮКОЗА

1) храна;
2) разграждане на гликоген;
3) синтез на глюкоза от невъглехидрати
прекурсори (глюконеогенеза).

ОСНОВНИ НАЧИНИ ЗА ИЗПОЛЗВАНЕ НА ГЛЮКОЗА

1) разграждане на глюкозата за производство
енергия (аеробна и анаеробна
гликолиза);
2) синтез на гликоген;
3) път на разграждане на пентозофосфат
получаване на други монозахариди и
намален NADPH;
4) синтез на други съединения (мастни
киселини, аминокиселини,
хетерополизахариди и др.).

ИЗТОЧНИЦИ И НАЧИНИ ЗА КОНСУМАЦИЯ НА ГЛЮКОЗА

Гликогенът се образува в почти всички
телесни клетки, но
максималната му концентрация
в черния дроб (2-6%) и мускулите (0,5-2%)
Мускулната маса е значително по-голяма
чернодробна маса, следователно
скелетните мускули са концентрирани
около 2/3 от общия брой
общ гликоген в тялото

35

ГЛИКОГЕНОЛИЗА

Разграждането на гликогена може да настъпи, когато
липса на кислород. Това е трансформация
гликоген в млечна киселина.
Гликогенът присъства в клетките под формата
гранули, които съдържат ензими
синтез, разграждане и ензимна регулация.
Реакциите на синтез и разлагане са различни, което
осигурява гъвкавост на процеса.

Молекула се отделя от гликоген
глюкоза-1-Р изомеризира
с образуването на глюкоза-6-P
глюкоза-1-Р
фосфоглюко мутаза
глюкоза-6-Р
Когато самата клетка се нуждае от енергия, глюкоза-6-P се разгражда по пътя на гликолизата.
Ако глюкозата е необходима на други клетки, тогава
глюкозо-6-фосфатаза (само в черния дроб и
бъбреци) разделя фосфат от глюкоза-6-P,
и глюкозата навлиза в кръвта.

ГЛИКОЛИЗА

Гликолиза (на гръцки глюкоза - захар, лизис -
унищожаване) – последователност
реакции, превръщащи глюкозата в
пируват (10 реакции).
По време на гликолизата част от свободния
енергията от разграждането на глюкозата се преобразува
в ATP и NADH.
Обща реакция на гликолиза:
Глюкоза + 2 pH + 2 ADP + 2 NAD+→
2 пируват + 2 ATP + 2 NADH + 2H+ + 2
H2O

Анаеробна ГЛИКОЛИЗА

Това е основният анаеробен път
използване на глюкоза
1) Среща се във всички клетки
2) За червените кръвни клетки - единственият
източник на енергия
3) Преобладава в туморните клетки –
източник на ацидоза
Има 11 реакции в гликолизата,
продуктът на всяка реакция е
субстрат за следващия.
Крайният продукт на гликолизата е лактат.

АЕРОБНО И АНАЕРОБНО РАЗГРАЖДАНЕ НА ГЛЮКОЗАТА

Анаеробна гликолиза или анаеробно разграждане
глюкоза (тези термини са синоними) включва
реакции на специфичен път на разграждане на глюкозата до
пируват и редукцията на пируват до лактат. АТФ
при анаеробна гликолиза се образува само от
субстратно фосфорилиране
Аеробно разграждане на глюкозата до крайни продукти
(CO2 и H2O) включва аеробни реакции
гликолиза и последващо окисление на пирувата до
общ път на катаболизъм.
Следователно аеробното разграждане на глюкозата е процес
пълното му окисляване до CO2 и H2O и аеробни
Гликолизата е част от аеробното разграждане на глюкозата.

ЕНЕРГИЕН БАЛАНС НА АЕРОБНО ОКИСЛЕНИЕ НА ГЛЮКОЗАТА

1. По специфичен път на разграждане се образува глюкоза
2 молекули пируват, 2 ATP (субстрат
фосфорилиране) и 2 молекули NADH+H+.
2. Окислително декарбоксилиране на всеки
пируватни молекули - 2,5 ATP;
декарбоксилирането на 2 молекули пируват дава 5
АТФ молекули.
3. В резултат на окисление на ацетиловата група
ацетил-КоА в цикъла ТСА и конюгиран CPE – 10 ATP;
2 молекули ацетил-КоА образуват 20 АТФ.
4. Трансфери с малат совалков механизъм
NADH+H+ в митохондриите – 2,5 ATP; 2 NADH+H+
форма 5 ATP.
Общо: с разграждането на 1 молекула глюкоза на
при аеробни условия се образуват 32 молекули
ATF!!!

Глюконеогенеза

Глюконеогенеза - синтез на глюкоза
de novo от невъглехидратни компоненти.
Среща се в черния дроб и ≈10% в бъбреците.
Предшественици за
глюконеогенеза
лактат (основен),
глицерол (втори),
аминокиселини (трети) – при условия
дълго гладуване.

Места на навлизане на субстрати (прекурсори) за глюконеогенеза

ВРЪЗКА НА ГЛИКОЛИЗАТА И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗАТА

1. Основният субстрат за глюконеогенезата е
лактат, образуван от активни скелетни
мускул. Плазмената мембрана има
висока пропускливост на лактат.
2. След като лактатът навлезе в кръвта, той се транспортира до черния дроб,
където в цитозола се окислява до пируват.
3. След това пируватът се превръща в глюкоза по пътя
глюконеогенеза.
4. След това глюкозата навлиза в кръвта и се абсорбира
скелетни мускули. Тези трансформации
съставляват цикъла на Кори.

ЦИКЪЛ НА МОРБИЛИ

Глюкозо-аланинов цикъл

ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ПЕНТОСОФОСФАТНИЯ ПЪТ

Пентозофосфатен път на разграждане на глюкозата (PGP)
наричан още хексозо монофосфатен шунт или
фосфоглюконатен път.
Този алтернативен път на окисление към гликолизата и TCA цикъла
глюкозата е описана през 50-те години на ХХ век от Ф. Дикенс,
Б. Хорекър, Ф. Липман и Е. Ракер.
Ензимите на пентозофосфатния път са локализирани в
цитозол. PFP е най-активен в бъбреците,
черен дроб, мастна тъкан, надбъбречна кора,
еритроцити, лактираща млечна жлеза. IN
Повечето от тези тъкани претърпяват процес
биосинтеза мастни киселинии стероиди, което изисква
NADPH.
Има две фази на PPP: окислителна и
неокислителен

ФУНКЦИИ НА ПЕНТОСОФОСФАТНИЯ ПЪТ

1. Образуване на NADPH+H+ (50% от нуждите на тялото),
необходими 1) за биосинтеза на мастни киселини,
холестерол и 2) за реакцията на детоксикация
(редукция и окисление на глутатион,
функционирането зависи от цитохром Р-450
монооксигенази – микрозомално окисление).
2. Синтез на рибоза 5-фосфат, използван за
образуване на 5-фосфорибозил-1-пирофосфат, който
необходими за синтеза на пуринови нуклеотиди и
добавяне на оротова киселина по време на биосинтеза
пиримидинови нуклеотиди.
3. Синтез на въглехидрати от различен номератоми
въглерод (C3-C7).
4. В растенията образуването на рибулоза-1,5-бифосфат,
който се използва като акцептор на CO2 на тъмно
етапи на фотосинтезата.

Окислително декарбоксилиране на пируват -

Окислително
декарбоксилирането на пируват е образуването на ацетил~CoA от PVC -
ключов необратим етап
метаболизъм!!!
При декарбоксилиране 1
отделят се пируватни молекули 2.5
АТФ.
Животните не са способни да се трансформират
ацетил~CoA
обратно към глюкозата.
ацетил~CoA преминава в цикъла на трикарбоксилната киселина
киселини (TCA)

Цикъл на трикарбоксилната киселина

цикъл лимонена киселина
Цикъл на Кребс
Ханс Кребс - Нобелов лауреат
награди 1953 г
Появяват се TCA реакции
в митохондриите

CTK
1) окончателен общ пътокисление
горивни молекули -
мастни киселини, въглехидрати, аминокиселини.
Повечето горивни молекули
влезте в този цикъл, след като станете
ацетил~CoA.
2) TsTK изпълнява още една функция -
доставя междинни продукти
за процесите на биосинтеза.

Роля на TTC

енергийна стойност
източник на важни метаболити,
пораждайки нови метаболитни пътища
(глюконеогенеза, трансаминиране и
дезаминиране на аминокиселини,
синтез на мастни киселини, холестерол)
Следните съединения са жизненоважни:
оксалоацетат (OAK) и α-кетоглутарова киселина.
Те са предшественици на аминокиселините.
Първо, малат и
изоцитрат и от тях след това се образуват в цитоплазмата
SHUK и α-KG. След това, под влияние на трансаминазите от Пайк
се образува аспартат, а от алфа-CG - глутамат.
В резултат на окислението на ацетилната група на ацетилКоА в цикъла ТСА и конюгиран CPE - 10 ATP!!!

Нарушения на въглехидратния метаболизъм с:

- гладуване
хипогликемия, глюкагон и адреналин се мобилизират
TAG и глюконеогенезата от глицерол, FFA отиват към
образуване на ацетил-КоА и кетонови тела
- стрес
влияние на катехоламините (адреналин - разграждане
гликоген, глюконеогенеза); глюкокортикоиди
(кортизол - синтез на ензими за глюконеогенеза)
- инсулинозависим захарен диабет
намален синтез на инсулин в β-клетките
панкреас →каскада от ефекти

Хипергликемия, а след преодоляване на бъбречната
праг – появява се глюкозурия
Намален транспорт на глюкоза в клетката (вкл
поради ↓ синтез на GLUT молекули)
Намалена гликолиза (включително аеробна
процеси) и клетката няма енергия
(включително за протеинов синтез и др.)
Инхибиране на пентозофосфатния път
Синтезът на гликоген е намален и постоянно
ензимите за разграждане на гликоген се активират
Глюконеогенезата се активира постоянно (особено от
глицерол, излишъкът отива в кетонни тела)
Активират се нерегулирани от инсулин пътища
усвояване на глюкоза в клетката: глюкоронатен път
Образуване на GAG, синтез на гликопротеин
(включително прекомерно гликозилиране
протеини), редукция до сорбат и др.