Xreferat.com » Рефераты по химии » Обмін вуглеводів

Обмін вуглеводів

Ферментативне перетворення вуглеводів у харчовому тракті людини

Поширення вуглеводів у організмі людини

Процеси перетворення вуглеводів на клітинному рівні:

3.1. Синтез глікогену з глюкози (глікогенез)

Розпад глікогену до глюкози (глікогеноліз)

Гліколіз (анаеробний розпад)

Дихання (аеробний розпад вуглеводів)

Енергетичні ефекти процесів

Вуглеводи складають біля 70 % харчового раціону людини (борошно, крупи, картопля – крохмалевмісні; мед, ягоди, фрукти – містять сахарозу, глюкозу і фруктозу), являючись основним джерелом енергії для організму. Поширений у природі полісахарид клітковина тільки частково засвоюється організмом людини за допомогою бактерій товстого кишечника. Основною функцією клітковини є забезпечення перистальтики харчового тракту, стимулювання секреторної діяльності, сприяння синтезу вітаміну К за допомогою кишечної мікрофлори.

Поскільки вуглеводи засвоюються у вигляді моноцукридів, то складні вуглеводи (дицукриди, поліцукриди) повинні попередньо розщепитися. Гідролітичне розщеплення проходить під впливом ферментів що носять загальну назву глікозидази. Оптимум дії глікозидаз лежить в нейтральному та слабколужному середовищі (виключення амілаза слини – слабкокисле), що і обумовлює певну локалізацію процесів розщеплення у харчовому тракті людини.


Відділ

травлення

Оптимум дії фер-ментних систем (рН) Процеси Ферменти
Ротова порожнина 6.5–7.0 Розщеплення крохмалю до декстринів, частково мальтози до глюкози і фруктози.

амілаза слини, мальтаза.


Стравохід 7 Процеси розщеплення відсутні у зв‘язку з швидким проходженням субстратів.
Шлунок 1–2 Процеси розщеплення відсутні у зв‘язку з інактивацією ферментів «кислим» середовищем.
12–пала кишка 7.0–7.5 Остаточне розщеплення декстринів до дисахари-дів.

ферменти підшлункової залози: кінцева декстриназа, Обмін вуглеводів–амілаза, мальтаза, сахараза, лакта-за.

Тонкий кишечник 7.0–7.5 Розщеплення дисахаридів до моносахаридів. Посту-пання моносахаридів у кров.

Кінцева декстриназа, Обмін вуглеводів–амілаза, мальтаза, сахараза, лакта-за.

Товстий кишечник
Розщеплення клітковини до целобіози і глюкози. Синтез вітаміну К. Прохо-дять процеси збродження вуглеводневих залишків з виділенням СО2, Н2, СН4. Формування калових мас. Целюлаза, ферментні системи бактерій.

В тонкому кишечнику відбуваються процеси всмоктування моносахаридів через систему мембран у кров‘яне русло. Для процесу всмоктування характерно: знач-ні енергетичні витрати організму (активний фізіологічний процес); ізомеризація (трансформація, перетворення) суміші простих вуглеводів (98 %) у глюкозу; транспортування глюкози через мембрани у формі глюкозо-фосфату (навідь проти значень її концентрації у кров‘яному руслі).

З током крові моноцукриди через воротну вену потрапляють у печінку, де вико-ристовуються для біосинтезу глікогену (3–5 %), біосинтезу жирів (30–35 %), окислюються до вуглекислого газу і води (60–70 %). Певна, фізіологічно нормальна кількість глюкози (120 мг на 100 см3), є невід‘ємною складовою крові, забезпечуючи гомеостаз організму. Вона необхідна для нормального функціону-вання головного мозку, м‘язів серця, нервової тканини (глюкоза –головне джере-ло енергії).

При підвищеній концентрації глюкози в крові (більше 140 мг) говорять про гіперглікемію. Викликається вживанням продуктів багатих на вуглеводи (аліментарна гіперглікемія); недостатнім синтезом інсуліну (цукровий діабет); понад-нормовим синтезом адреналіну і глюкагону. Стан гіперглікемії приводить до ожиріння.

При пониженій концентрації глюкози в крові (менше 120 мг) говорять про гіпоглікемію. Викликається тривалим голодуванням; великими фізичними навантаженнями; недостатнім синтезом глюкагону і адреналіну; понаднормовим синтезом інсуліну. Приводить до деструктивних змін в головному мозку, нервовій тканині, нирках. Стан тривалої гіпоглікемії приводить до виснаження організму і смерті.


Отже:


Основна роль в процесах обміну вуглеводів належить печінці, діяльність якої регулюється нервовою і ендокринною системами (інсулін, адреналін–глюкагон).

У випадку повного енергетичного забезпечення організму, з надлишку глюкози синтезується глікоген. Процеси глікогенезу проходять в клітинах різних органів і тканин, але найбільшу здатність до накопичення мають клітини печінки. Глікоген печінки є основним резервним джерелом вуглеводів для організму.

3. Процеси перетворення вуглеводів на клітинному рівні


3.1 Глікогенез (синтез глікогену з глюкози)


Глюкоза, яка з током крові надходить у печінку активується за допомогою ферменту гексокінази і АТФ, перетворюючись в глюкозо-6-фосфат:

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводів HO OH

CH2OH CH2O–P=O

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівH H H АТФ АДФ H H H

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводів

Обмін вуглеводівOH OH H OH OH OH H OH

H OH H OH

Глюкоза Глюкозо–6–фосфат

2. Глюкозо-6-фосфат під дією фосфоглюкомутази перетворюється на глюкозо-1-фосфат:

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводів HO OH

CH2O–P=O CH2OH

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводів H H H H H H

Обмін вуглеводів фосфоглюкомутаза OH

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівOH OH H OH OH OH H O–P=O

H OH H OH OH

Глюкозо–6–фосфат Глюкозо–1–фосфат

Глюкозо-1-фосфат повторно активується УТФ (уридинтрифосфатом) з вико-ристанням енергії двох макроергічних зв‘язків, утворюючи активовану ури-дин-дифосфатглюкозу.

УРИДИН


Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводів CH2OH CH2OH OH O

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівH H H H H H P

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводів OH УТФ Н4Р2О7 O

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівOH OH H O–P=O OH OH H O–P=O

H OH OH H OH OH

Глюкозо–1–фосфат УДФ–глюкоза

4. Поскільки синтез глікогену проходить «затравочним» методом (у ролі затравки використовується залишок молекули глікогену), то активована УДФ-глюкоза приєднується до затравки за допомогою глікоген-синтетазних (утворює 1,4–зв‘язки) та трансглюкозилазних (утворює 1,6–зв‘язки) ферментних систем, збіль-шуючи молекулу глікогену на одну молекулу глюкози:


Обмін вуглеводів УРИДИН

Обмін вуглеводів CH2OH OH

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівH H H P О

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводів O (С6H10O5)n УДФ

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівOH OH H O–P=O (C6H10O5)n+1

H OH OH

УДФ–глюкоза затравочний глікоген


Висновок:

синтез глікогену енергоємний процес (затрачається 2-і молекули АТФ); автокаталітичний (великі кількості вільного глюкозо-6-фосфату акти-вують глікогенсинтетазу–процеси глікогенезу посилюються; підвищені кількості УДФ інактивують глікогенсинтетазу–процеси глікогенезу припиняються). Утворення глікогену проходить з максимальною швидкістью через 30–40 хв. після прийому їжі. Процеси глікогенезу проходять інтенсивніше після активної м‘язевої роботи.


3.2 . Глікогеноліз


При м‘язевій роботі, сильному переохолодженні, голодуванні, емоційному збудженні відбувається посилене споживання клітинами глюкози крові. Рівень останньої повинен був би знижуватися. Проте, у здорових людей при різних функціональних станах, рівень глюкози постійний (120 мг/100см3) з незначними відхиленнями. Стабільний рівень глюкози у крові за різних функціональних станів забезпечується протіканням процесів глікогенолізу (розпад глікогену до глюкози). Глікогеноліз може проходити двома шляхами: гідроліз–повільний, малоефективний процес; фосфороліз–основний шлях розпаду глікогену.

Фосфороліз проходить за участю фосфорилазних ферментних систем, які на першому етапі відщеплюють від молекули глікогену кінцеві залишки молекул глюкози у вигляді глюкозо-1-фосфату:


1.

CH2OH

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводів H H H

Обмін вуглеводів (C6H10O5)n H3PO4; (C6H10O5)n-1 OH

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводів фосфорилаза OH OH H O–Р H OH OH

Глікоген Глюкозо–1–фосфат

2. Остання швидко ізомеризується в глюкозо-6-фосфат:

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводів НО ОН

CH2OH CH2O–Р=О

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводів H H H H H H

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводів OH фосфоглюкоізомераза

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводів OH OH H O–P=O OH OH H OН

H OH OH H OH

Глюкозо–1–фосфат Глюкозо-6-фосфат

Глюкозо-6-фосфат розщеплюється фосфатазами до вільної глюкози і фосфорної кислоти:

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводів НО ОН

CH2O–Р=О CH2OН

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівH H H H H H

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводів OH фосфатаза + Н3РО4

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівOH OH H O–P=O OH OH H OН

H OH OH Н2О H OH

Глюкозо–6–фосфат Глюкоза


Висновок:

постійна концентрація глюкози у крові підтримується процесами глікогенолізу які знаходяться під контролем ендокринної системи: гормон глюкагон стимулює процеси розпаду глікогену до глюкози у печінці а адреналін– у м‘язах та інших внутрішніх органах. Процеси глікогенолізу прискорюються при посиленій м‘язевій роботі, переохолодженні, емоційному збудженні. Незалежно від енерготрат організму завжди в печінці залишається певна кількість глікогену (резерв для роботи головного мозку, серцевого м‘язу і «затравочний глікоген»).

Підтримання стану гомеостазу та виконання певних фізичних вправ приводить до посилення процесів розпаду глікогену та окислення глюкози. Останнє може відбуватися за безкисневих (анаеробних) умов та у присутності кисню (аеробне окислення).

Початковою стадією окислення глюкози є анаеробні перетворення.


3.3 Анаеробний розпад глюкози (гліколіз)


Умовно поділяють на дві стадії – підготовчу і основну.

Підготовча стадія гліколізу розпочинається з активації молекули глюкози, яка через ряд ферментативних реакцій, перетворюється на дві молекули фосфогліце-ринового альдегіду:

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводів HO OH

CH2OH CH2O–P=O

Обмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводівОбмін вуглеводів

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: