Что такое глюкоза? Все ее употребляют, но определение дать смогут немногие. Это вещество, которое необходимо организму человека. От своевременного поступления глюкозы зависит здоровье людей.
Поставлять энергию организму могут углеводы, белки и жиры. Но глюкоза - вещество, которое занимает главное место среди тех, что используются для энергетических потребностей.
Определение
Глюкоза, которую еще называют декстрозой, является белым или бесцветным порошком, не имеющим запаха и обладающим сладким вкусом. Глюкоза - вещество, которое вполне можно назвать универсальным топливом для организма человека. Ведь большая часть потребностей в энергии покрывается как раз за ее счет. Она должна присутствовать в крови постоянно. Но нужно отметить, что ее избыток, так же как и недостаток является опасным. Во время голода организм питается тем, из чего построен. В этом случае в глюкозу преобразовываются белки мышц. Это может быть крайне опасным.
Физические свойства глюкозы
Что такое глюкоза? Как уже говорилось ранее, это бесцветное, сладкое кристаллическое вещество. В воде растворяется очень хорошо. Встречается глюкоза практически во всех органах растений: в цветах, корнях, плодах и листьях. Очень большое количество глюкозы находится в спелых ягодах и фруктах, а также виноградном соке. Также она присутствует и в организмах животных. Доля вещества в человеческой крови составляет примерно одну десятую процента.
Химические свойства глюкозы
Что такое глюкоза? Это вещество, принадлежащее к Формула ее - C6H12O6. Если раствор глюкозы добавить в свежеосажденный будет получен раствор ярко-синего цвета. Для того чтобы иметь полное представление о строении вещества, необходимо знать, как построена молекула глюкозы. Так как шесть кислородных атомов входят в функциональные группы, атомы углерода, которые образуют скелет молекулы, соединяются непосредственно друг с другом.
Содержит молекулы с открытой цепочкой атомов, а также циклические. Что такое глюкоза? Это вещество, которое имеет двойственную химическую природу. Она образует сложные эфиры, окисляется. Клетка глюкозы может распадаться на две клетки молочной кислоты и свободную энергию. Этот процесс называют гликолизом. Молекула глюкозы существует в трех изомерных формах. Одна из них является линейной, а две другие - циклическими.
Глюкоза и пища
В человеческий организм глюкоза поступает вместе с углеводами. После попадания в кишечник они расщепляются, превращаясь в глюкозу, которая затем попадает в кровь. Какая-то часть вещества тратится на энергетические нужды организма, другая откладывается в форме запасов жира. Некоторая часть глюкозы откладывается в виде такого вещества, как гликоген. После переваривания пищи и прекращения притока глюкозы в кровь из кишечника начинается процесс обратного превращения гликогена и жиров в глюкозу. Таким способом человеческий организм поддерживает беспрерывное содержание глюкозы в крови. Вообще, процесс превращения жиров и белков в глюкозу и обратно занимает достаточно долгое время. Зато тот же самый процесс с глюкозой и гликогеном происходит гораздо быстрее. Именно по этой причине гликоген является основным запасным углеводом.
Гормоны-регуляторы
Процесс превращения глюкозы в гликоген и наоборот регулируют гормоны. Инсулин уменьшает концентрацию глюкозы в крови человека. Повышают ее такие гормоны, как адреналин, глюкагон, кортизол. В случае если в прохождении таких реакций между гликогеном и глюкозой происходят какие-либо нарушения, у человека может возникнуть серьезное заболевание. Одним из них является сахарный диабет.
Как измерять глюкозу в крови?
Измерение в крови глюкозы - это основной тест, который проводят для обнаружения сахарного диабета. В венозной и капиллярной крови уровень глюкозы различен. Он может колебаться из-за голода или сытости человека. При измерении на голодный желудок (минимум через восемь часов после приема пищи) в венозной крови содержание глюкозы должно составлять от 3,3 до 5,5 миллимоль на литр, а в капиллярной немного больше - от 4 до 6,1 миллимоль на литр. Через пару часов после приема пищи уровень вещества не должен быть выше 7,8 миллимоль на литр. Это относится как к венозной, так и к капиллярной крови. Если в течение недели при измерениях на голодный желудок уровень глюкозы не становится ниже 6,3 миллимоль на литр, следует незамедлительно обратиться к врачу-эндокринологу, а также провести дополнительное обследование.
Превышение уровня глюкозы в крови
Такое положение называется гипергликемией. Развивается она чаще всего при заболевании сахарным диабетом. Из-за чего может повыситься уровень глюкозы? Причиной могут быть:
- сахарный диабет;
- стресс, сильное эмоциональное напряжение;
- инфаркт миокарда;
- болезни почек, поджелудочной железы и эндокринной системы;
- умеренные физические нагрузки.
При возникновении стрессовых ситуаций глюкоза в крови может повышаться. Это происходит из-за того, что организм человека, отвечая на подобную ситуацию, начинает выделять стресс-гормоны. А они как раз и повышают Гипергликемия имеет разные степени тяжести: от легкой и средней до состояния комы, когда уровень глюкозы превышает 55,5 миллимоль на литр.
Низкое количество глюкозы в крови
Данное явление называют гипогликемией. Это состояние, когда концентрация вещества в крови составляет менее 3,3 миллимоль на литр. Каковы клинические проявления гипогликемии? Это могут быть: мышечная слабость, сильная потливость, спутанное сознание, нарушение координации.
Снижается уровень глюкозы в крови из-за таких факторов, как:
- нарушение питания или голодание;
- заболевания печени и поджелудочной железы;
- сильные физические нагрузки;
- заболевания эндокринной системы;
- передозировка инсулина.
При очень сильной гипогликемии у человека может быть гипогликемическая кома.
Глюкоза и медицина
Раствор этого вещества используют при лечении большого числа заболеваний, при нехватке глюкозы. Также им разводят некоторые лекарственные препараты перед тем, как ввести их в вену.
Глюкоза является очень нужным веществом, играющим важную роль в работе человеческого организма.
Применение
Глюкоза очень питательна. Крахмал, который содержится в пище, попадая в пищеварительный тракт, превращается в глюкозу. Оттуда она разносится по всему организму. Так как это вещество очень легко усваивается организмом, а также дает ему энергию, как укрепляющее лечебное средство.
Так как она сладкая, ее используют и в кондитерском деле. Глюкоза - сахар, входящий в состав патоки, карамели, мармелада, пряников. Вообще, все которые называют сахарами, разделяются на два типа: глюкоза, фруктоза. И наиболее часто в одном продукте содержится их смесь. Примером является столовый сахар, в котором два этих вещества находятся в равном количестве.
Стоит помнить, что слишком обильное потребление сладкого наносит организму человека вред. Ведь возникают такие заболевания, как ожирение, кариес, диабет. Жизнь из-за этого сокращается. Поэтому нужно хорошо следить за своим питанием и употреблять все необходимые вещества в пределах нормы. Тогда со здоровьем все будет в порядке.
Строение молекулы.
При изучении состава глюкозы выяснили, что её простейшая формула СН 2 О, а молярная масса 180 г/моль. Отсюда можно сделать вывод, что молекулярная формула глюкозы С 6 Н 12 О 6 .
Для установления структурной формулы молекулы глюкозы необходимо знать её химические свойства. Экспериментально доказали, что один моль глюкозы реагирует с пятью молями уксусной кислоты с образованием сложного эфира. Это означает, что в молекуле глюкозы имеется пять гидроксильных групп. Так как глюкоза с аммиачным раствором оксида серебра даёт реакцию "серебряного зеркала", то в её молекуле должна быть также альдегидная группа.
Опытным путём также доказали, что глюкоза имеет неразветвлённую углеродную цепь.
На основании этих данных строение молекулы глюкозы можно выразить следующим образом:
Биологическое значение глюкозы, её применение.
Глюкоза - необходимый компонент пищи, один из главных участников обме-на веществ в организме, очень питательна и легко усваивается. При её окис-лении выделяется больше трети используемой в организме энергий ресурс - жиры, но роль жиров и глюкозы в энергетике разных органов различна. Сердце в качестве топлива используется жирные кислоты. Скелетным мыш-цам глюкоза нужна для “запуска”, а вот нервные клетки, в том числе и клетки головного мозга работают только на глюкозе. Их потребность составляет 20-30% вырабатываемой энергии. Нервным клеткам энергия нужна каждую се-кунду, а глюкозу организм получает при приёме пищи. Глюкоза легко усваивается организмом, поэтому ее используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства. Специфические олигосахариды определяют группу крови. В кондитерском деле для изготовления мармелада, карамели, пряников и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глю-козы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, также как и при силосовании кормов. На практике используется и спиртовое брожение глюкозы, например, при про-изводстве пива. Целлюлоза – исходное вещество для получения шелка, ваты, бумаги.
Углеводы действительно самые распространенные органические вещества на Земле, без которых невозможно существование живых организмов.
В живом организме в процессе метаболизма глюкоза окисляется с выделением большого количества энергии:
Применение.
Глюкоза
относится к углеводам и представляет собой один из продуктов обмена веществ
организма человека и животных. В обмене веществ глюкоза имеет главным образом энергетическое значение. При полном распаде 1 г глюкозы выделяется 17,15 кДж (4,1 ккал) тепла. Выделяемая при этом энергия обеспечивает деятельность клеток организма. Особенно велико энергетическое значение глюкозы для таких интенсивно функционирующих органов, как ЦНС, сердце, мышцы. В связи с этим глюкоза широко применяется как общеукрепляющее средство
при многих хронических заболеваниях, сопровождающихся физическим истощением.
Глюкоза повышает способность печени к обезвреживанию различных ядов, чем в значительной мере объясняются антитоксические свойства глюкозы. Кроме того, при отравлениях применение больших количеств растворов глюкозы сопровождается уменьшением концентрации ядов в крови за счет увеличения массы циркулирующей в сосудах жидкости и усиления мочеотделения.
1.Полисахариды (гликаны ) – это молекулы полимерных углеводов, соединенных длинной цепочкой, объединённые вместе гликозидной связью, а при гидролизе становятся составной частью моносахаридов илиолигосахаридов
2.Физические св-ва крахмала.это белый порошок,нерастворимый в холодной воде.В горячей воде набухает образуя клейстр.
. Нахождение в природе
Крахмал – основной источник резервной энергии в растительных клетках – образуется в растениях в процессе фотосинтеза и накапливается в клубнях, корнях, семенах: 6CO 2 + 6H 2 O свет, хлорофилл → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
nC 6 H 12 O 6 → (C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O
глюкоза крахмал
Содержится в клубнях картофеля, зёрнах пшеницы, риса, кукурузы.Гликоген (животный крахмал), образуется в печени и мышцах животных.
. Биологическая роль.
Крахмал – один из продуктов фотосинтеза, главное питательное запасное вещество растений. Крахмал – основной углевод в пище человека.
3. 1) При действии ферментов или при нагревании с кислотами (ионы водорода служат катализатором) крахмал, как и все сложные углеводы, подвергается гидролизу. При этом сначала образуется растворимый крахмал, затем менее сложные вещества - декстрины. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза. Можно выразить суммарное уравнение реакции следующим образом:
Происходит постепенное расщепление макромолекул. Гидролиз крахмала - его важное химическое свойство.
-глюкозы. Процесс образования крахмала можно выразить так (реакция поликонденсации):a2) Крахмал не дает реакции «серебряного зеркала», но ее дают продукты его гидролиза. Макромолекулы крахмала состоят из многих молекул циклической
3) Характерной реакцией является взаимодействие крахмала с растворами иода. Если к охлажденному крахмальному клейстеру добавить раствор иода, то появляется синее окрашивание. При нагревании клейстера оно исчезает, а при охлаждении появляется вновь. Этим свойством пользуются при определении крахмала в пищевых продуктах. Так, например, если каплю иода нанести на срез картофеля или ломтик белого хлеба, то появляется синее окрашивание.
4.строение целлюлозы
Целлюлоза является веществом, широко распространенным в растительном
мире. Она входит в состав как однолетних растений, так и многолетних, в частности - в состав древесных пород.
Современная теория строения целлюлозы отвечает на следующие основные вопросы :
Строение макромолекул целлюлозы: химическое строение элементарного звена и макромолекулы в целом; конформация макромолекулы и ее звеньев.
Молекулярная масса целлюлозы и ее полидисперсность.
Структура целлюлозы: равновесное фазовое состояние целлюлозы (аморфное или кристаллическое); типы связей между макромолекулами; надмолекулярная структура; структурная неоднородность целлюлозы; структурные модификации целлюлозы.
2) Строение макромолекулы целлюлозы может быть представлено формулой
5.гидролиз целлюлозы
С6Н10О5)n +nH2O=nC6H12O6 бета-глюкоза
Ацетатные волокна - один из основных видов искусственных волокон; получают из ацетилцеллюлозы. В зависимости от типа исходного сырья различают триацетатное волокно (из триацетилцеллюлозы) и собственно ацетатные волокна
Виско́за - (от позднелат. viscosus - зябкий) высоковязкий концентрированный раствор ксантогената целлюлозы в разбавленном растворе NaOH.
7. ЦЕЛЛЮЛОЗА является основной частью стенок растений. (рисунок «Природные материалы, содержащие целлюлозу» - слайд 7, урок 21). Относительно чистой целлюлозой являются волокна хлопчатника, джута и конопли. Древесина содержит от 40 до 50% целлюлозы, солома - 30%. Целлюлоза растений служит питательным веществом для травоядных животных, в организме которых имеются расщепляющие клетчатку ферменты.
Из целлюлозы (изготавливают многочисленные искусственные волокна, полимерные пленки, пластмассы, бездымный порох, лаки. Большое количество целлюлозы идет на производство бумаги. Осахариванием целлюлозы получают глюкозу; идущую на изготовление этилового спирта. Этанол, п
Поставщиком энергии для нашего организма могут быть жиры, белки и углеводы. Но из всех веществ, которые использует наш организм для своих энергетических потребностей, главное место занимает глюкоза.
Что такое глюкоза?
Глюкоза или декстроза - это бесцветный или белый мелкокристаллический порошок без запаха, сладкий на вкус. Глюкозу можно назвать универсальным топливом, так как большинство энергетических потребностей организма покрывается за ее счет.
Это вещество должно постоянно присутствовать в нашей крови. Причем для организма опасен, как его избыток, так и недостаток. Так во время голода организм начинает «использовать в пищу» то, из чего он построен. Тогда в глюкозу начинают преобразовываться мышечные белки , что может быть достаточно опасно.
Цветовая шкала индикаторных визуальных тест-полосок
Эти тест-полоски применяются для выявления отклонения сахара крови от нормы в домашних условиях.
Официальные нормы глюкозы в крови, утвержденные ВОЗ.
Система пища-глюкоза-гликоген
В организм человека глюкоза поступает с углеводами. Попадая в кишечник, сложные углеводы расщепляются до глюкозы, которая затем всасывается в кровь. Часть глюкозы расходуется на энергетические нужды, другая часть может отложиться в виде жировых запасов, а некоторое количество откладывается в виде гликогена. После того как пища переварится, и приток глюкозы из кишечника прекратится, начинается обратное превращение жиров и гликогена в глюкозу. Так наш организм поддерживает постоянную концентрацию глюкозы в крови .
Превращение белков и жиров в глюкозу и обратно - это процесс, на который требуется много времени. Но вот взаимопревращение глюкозы и гликогена происходит очень быстро. Поэтому гликоген играет роль основного запасного углевода. В организме он откладывается в виде гранул в различных типах клеток, но в основном в печени и мышцах. Запас гликогена у человека среднего физического развития может обеспечивать его энергией в течение суток.
Гормоны-регуляторы
Превращение глюкозы в гликоген и обратно регулируется рядом гормонов. Понижает концентрацию глюкозы в крови инсулин. А повышает - глюкагон, соматотропин, кортизол, гормоны щитовидной железы и адреналин. Нарушения в прохождении этих обратимых реакций между глюкозой и гликогеном могут приводить к серьезным заболеваниям, наиболее известным из которых является сахарный диабет .
Измерение глюкозы в крови
Основной тест на наличие сахарного диабета - измерение глюкозы в крови.
Концентрация глюкозы различна в капиллярной и венозной крови и колеблется в зависимости от того, поел человек или голоден. В норме при измерении натощак (не менее чем через 8 часов после последнего приема пищи) в капиллярной крови содержание глюкозы составляет 3,3 - 5,5 (ммоль/л), а в венозной 4,0 - 6,1 (ммоль/л). Через два часа после еды уровень глюкозы не должен превышать 7,8 (ммоль/л), как для капиллярной, так и для венозной крови. Если на протяжении недели при измерении натощак уровень глюкозы не опускается ниже 6,3 ммоль/л, то нужно обязательно обращаться к эндокринологу и проводить дополнительное обследование организма.
Гипергликемия - много глюкозы в крови
Гипергликемия развивается чаще всего при сахарном диабете. Уровень глюкозы может повыситься при:
- сахарном диабете
- стрессе, сильном эмоциональном напряжении
- болезнях эндокринной системы, поджелудочной железы, почек
- инфаркте миокарда
Врач-эндокринолог
При стрессовых ситуациях может повышаться глюкоза крови. Дело в том, что организм в ответ на острую ситуацию выделяет стресс-гормоны, которые, в свою очередь, повышают глюкозу крови.
Гипергликемия бывает:
- легкая - 6,7 ммоль/л
- средней тяжести - 8,3 ммоль/л
- тяжелая - более 11,1 ммоль/литр
- состояние прикомы - 16,5 ммоль/л
- кома - более 55,5 ммоль/л
Гипогликемия - мало глюкозы в крови
Гипогликемией считается состояние, когда концентрация глюкозы в крови ниже 3,3 ммоль/л. Клинические проявления гипогликемии начинаются после снижения уровня сахара ниже 2,4 - 3,0 ммоль/л. При гипогликемии наблюдаются:
- мышечная слабость
- нарушение координации движений
- спутанность сознания
- повышенная потливость
Уровень глюкозы снижается при:
- заболеваниях поджелудочной железы и печени
- некоторых заболеваниях эндокринной системы
- нарушении питания, голодании
- передозировке гипогликемических препаратов и инсулина
При очень сильной гипогликемии может развиться .
Глюкоза в медицине
Раствор глюкозы используются при лечении целого ряда болезней, при гипогликемии и различных интоксикациях, а также для разведения некоторых лекарственных препаратов при введении их в вену.
Глюкоза - необходимое вещество, которое играет очень важную роль в работе нашего организма.
Израильский врач опроверг стереотип о том, что сахар провоцирует развитие диабета и назвал другие причины заболевания
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина
на тему: Биологическая роль глюкозы в организме
Выполнил:
Шамсидинов Шохиёржон Фазлиддин угли
Тамбов 2016
1. Глюкоза
1.1 Свойства и функции
2.1 Катаболизм глюкозы
2.4 Синтез глюкозы в печени
2.5 Синтез глюкозы из лактата
Использованные литературы
1. Глюкоза
1.1 Свойства и функции
Глюкомза (от др.-греч. глхкэт сладкий) (C 6 H 12 O 6), или виноградный сахар, или декстроза, встречается в соке многих фруктов и ягод, в том числе и винограда, от чего и произошло название этого вида сахара. Является моносахаридом и шестиатомным сахаром (гексозой). Глюкозное звено входит в состав полисахаридов (целлюлоза, крахмал, гликоген) и ряда дисахаридов (мальтозы, лактозы и сахарозы), которые, например, в пищеварительном тракте быстро расщепляются на глюкозу и фруктозу.
Глюкоза относится к группе гексоз, может существовать в виде б-глюкозы или в-глюкозы. Отличие между этими пространственными изомерами заключается в том, что при первом атоме углерода у б-глюкозы гидроксильная группа расположена под плоскостью кольца, а у в-глюкозы -- над плоскостью.
Глюкоза является бифункциональным соединением, т.к. содержит функциональные группы - одну альдегидную и 5 гидроксильных. Таким образом, глюкоза - многоатомный альдегидоспирт.
Структурная формула глюкозы имеет вид:
Сокращенная формула
1.2 Химические свойства и строение глюкозы
Экспериментально установлено, что в молекуле глюкозы присутствуют альдегидная и гидроксильная группы. В результате взаимодействия карбонильной группы с одной из гидроксильных глюкоза может существовать в двух формах: открытой цепной и циклической.
В растворе глюкозы эти формы находятся в равновесии друг с другом.
Например, в водном растворе глюкозы существуют следующие структуры:
Циклические б- и в-формы глюкозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца. В б-глюкозе этот гидроксил находится в транс-положении к гидроксиметильной группе -СН 2 ОН, в в-глюкозе - в цис-положении. С учетом пространственного строения шестичленного цикла формулы этих изомеров имеют вид:
В твёрдом состоянии глюкоза имеет циклическое строение. Обычная кристаллическая глюкоза - это б- форма. В растворе более устойчива в-форма (при установившемся равновесии на неё приходится более 60% молекул). Доля альдегидной формы в равновесии незначительна. Это объясняет отсутствие взаимодействия с фуксинсернистой кислотой (качественная реакция альдегидов).
Для глюкозы кроме явления таутомерии характерны структурная изомерия с кетонами (глюкоза и фруктоза - структурные межклассовые изомеры)
Химические свойства глюкозы:
Глюкоза обладает химическими свойствами, характерными для спиртов и альдегидов. Кроме того, она обладает и некоторыми специфическими свойствами.
1. Глюкоза - многоатомный спирт.
Глюкоза с Cu(OH) 2 даёт раствор синего цвета (глюконат меди)
2. Глюкоза - альдегид.
а) Реагирует с аммиачным раствором оксидом серебра с образованием серебряного зеркала:
СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СНО+Ag 2 O > СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СОOH + 2Ag
глюконовая кислота
б) С гидроксидом меди даёт красный осадок Cu 2 O
СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СНО + 2Cu(OH) 2 > СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СОOH + Cu 2 Ov + 2H 2 O
глюконовая кислота
в) Восстанавливается водородом с образованием шестиатомного спирта (сорбита)
СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СНО + H 2 > СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СH 2 OH
3. Брожение
а) Спиртовое брожение (для получения спиртных напитков)
С 6 H 12 O 6 > 2СH 3 -CH 2 OH + 2CO 2 ^
этиловый спирт
б) Молочнокислое брожение (скисание молока, квашение овощей)
C 6 H 12 O 6 > 2CH 3 -CHOH-COOH
молочная кислота
1.3 Биологическое значение глюкозы
Глюкоза - необходимый компонент пищи, один из главных участников обмена веществ в организме, очень питательна и легко усваивается. При её окислении выделяется больше трети используемой в организме энергий ресурс - жиры, но роль жиров и глюкозы в энергетике разных органов различна. Сердце в качестве топлива используется жирные кислоты. Скелетным мышцам глюкоза нужна для “запуска”, а вот нервные клетки, в том числе и клетки головного мозга работают только на глюкозе. Их потребность составляет 20-30% вырабатываемой энергии. Нервным клеткам энергия нужна каждую секунду, а глюкозу организм получает при приёме пищи. Глюкоза легко усваивается организмом, поэтому ее используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства. Специфические олигосахариды определяют группу крови. В кондитерском деле для изготовления мармелада, карамели, пряников и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, также как и при силосовании кормов. На практике используется и спиртовое брожение глюкозы, например, при производстве пива. Целлюлоза - исходное вещество для получения шелка, ваты, бумаги.
Углеводы действительно самые распространенные органические вещества на Земле, без которых невозможно существование живых организмов.
В живом организме в процессе метаболизма глюкоза окисляется с выделением большого количества энергии:
C 6 H 12 O 6 +6O 2 ??? 6CO 2 +6H 2 O+2920кДж
2. Биологическая роль глюкозы в организме
Глюкоза -- основной продукт фотосинтеза, образуется в цикле Кальвина. В организме человека и животных глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов.
2.1 Катаболизм глюкозы
Катаболизм глюкозы является основным поставщиком энергии для процессов жизнедеятельности организма.
Аэробный распад глюкозы -- это предельное ее окисление до CO 2 и H 2 O. Этот процесс, являющийся основным путем катаболизма глюкозы у аэробных организмов, может быть выражен следующим суммарным уравнением:
С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 > 6СО 2 + 6Н 2 О + 2820 кДж/моль
Аэробный распад глюкозы включает несколько стадий:
* аэробный гликолиз -- процесс окисления глюкозы с образованием двух молекул пирувата;
* общий путь катаболизма, включающий превращение пирувата в ацетил-СоА и его дальнейшее окисление в цитратном цикле;
* цепь переноса электронов на кислород, сопряженная с реакциями дегидрирования, происходящими в процессе распада глюкозы.
В определённых ситуациях обеспечение кислородом тканей может не соответствовать их потребностям. Например, на начальных стадиях интенсивной мышечной работы при стрессе сердечные сокращения могут не достигать нужной частоты, а потребности мышц в кислороде для аэробного распада глюкозы велики. В подобных случаях включается процесс, который протекает без кислорода и заканчивается образованием лактата из пировиноградной кислоты.
Этот процесс называют анаэробным распадом, или анаэробным гликолизом. Анаэробный распад глюкозы энергетически малоэффективен, но именно этот процесс может стать единственным источником энергии для мышечной клетки в описанной ситуации. В даньнейшем, когда снабжение мышц кислородом будет достаточным в результате перехода сердца на ускоренный ритм, анаэробный распад переключается на аэробный.
Аэробным гликолизом называют процесс окисления глюкозы до пировиноградной кислоты, протекающий в присутствии кислорода. Все ферменты, катализирующие реакции этого процесса, локализованы в цитозоле клетки.
1. Этапы аэробного гликолиза
В аэробном гликолизе можно выделить 2 этапа.
1. Подготовительный этап, в ходе которого глюкоза фосфорилируется и расщепляется на две молекулы фосфотриоз. Эта серия реакций протекает с использованием 2 молекул АТФ.
2. Этап, сопряжённый с синтезом АТФ. В результате этой серии реакций фосфотриозы превращаются в пируват. Энергия, высвобождающаяся на этом этапе, используется для синтеза 10 моль АТФ.
2. Реакции аэробного гликолиза
Превращение глюкозо-6-фосфата в 2 молекулы глицеральдегид-3-фосфата
Глюкозо-6-фосфат, образованный в результате фосфорилирования глюкозы с участием АТФ, в ходе следующей реакции превращается в фруктозо-6-фосфат. Эта обратимая реакция изомеризации протекает под действием фермента глюкозофосфатизомеразы.
Пути катаболизма глюкозы. 1 - аэробный гликолиз; 2, 3 - общий путь катаболизма; 4 - аэробный распад глюкозы; 5 - анаэробный распад глюкозы (в рамке); 2 (в кружке) - стехиометрический коэффициент.
Превращение глюкозо-6-фосфата в триозофосфаты.
Превращение глицеральдегид-3-фосфата в 3-фосфоглицерат.
Эта часть аэробного гликолиза включает реакции, связанные с синтезом АТФ. Наиболее сложной в данной серии реакций является реакция превращения глицеральдегид-3-фосфата в 1,3-бисфосфоглицерат. Это превращение - первая реакция окисления в ходе гликолиза. Реакцию катализирует глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа, которая является NAD-зависимым ферментом. Значение данной реакции заключается не только в том, что образуется восстановленный кофермент, окисление которого в дыхательной цепи сопряжено с синтезом АТФ, но также и в том, что свободная энергия окисления концентрируется в макроэргической связи продукта реакции. Глицеральдегид- 3 -фосфатдегидрогеназа содержит в активном центре остаток цистеина, сульфгидрильная группа которого принимает непосредственное участие в катализе. Окисление глицеральдегид-3-фосфата приводит к восстановлению NAD и образованию с участием Н 3 РО 4 высокоэнергетической ангидридной связи в 1,3-бисфосфоглицерате в положении 1. В следующей реакции высокоэнергетический фосфат передаётся на АДФ с образованием АТФ
Образование АТФ описанным способом не связано с дыхательной цепью, и его называют субстратным фосфорилированием АДФ. Образованный 3-фосфоглицерат уже не содержит макроэргической связи. В следующих реакциях происходят внутримолекулярные перестройки, смысл которых сводится к тому, что низкоэнергетический фосфоэфир переходит в соединение, содержащее высокоэнергетический фосфат. Внутримолекулярные преобразования заключаются в переносе фосфатного остатка из положения 3 в фосфоглицерате в положение 2. Затем от образовавшегося 2-фосфоглицерата отщепляется молекула воды при участии фермента енолазы. Название дегидратирующего фермента дано по обратной реакции. В результате реакции образуется замещённый енол - фосфоенолпируват. Образованный фосфоенолпируват - макроэргическое соединение, фосфатная группа которого переносится в следующей реакции на АДФ при участии пируваткиназы (фермент также назван по обратной реакции, в которой происходит фосфорилирование пирувата, хотя подобная реакция в таком виде не имеет места).
Превращение 3-фосфоглицерата в пируват.
3. Окисление цитоплазматического NADH в митохондриалъной дыхательной цепи. Челночные системы
NADH, образующийся при окислении глицеральдегид-3-фосфата в аэробном гликолизе, подвергается окислению путём переноса атомов водорода в митохондриальную дыхательную цепь. Однако цитозольный NADH не способен передавать водород на дыхательную цепь, потому что митоховдриальная мембрана для него непроницаема. Перенос водорода через мембрану происходит с помощью специальных систем, называемых "челночными". В этих системах водород транспортируется через мембрану при участии пар субстратов, связанных соответствующими дегидрогеназами, т.е. с обеих сторон митохондри-альной мембраны находится специфическая дегидрогеназа. Известны 2 челночные системы. В первой из этих систем водород от NADH в цитозоле передаётся на дигидроксиацетонфосфат ферментом глицерол-3-фосфатдегидрогеназой (NAD-зависимый фермент, назван по обратной реакции). Образованный в ходе этой реакции глицерол-3-фосфат, окисляется далее ферментом внутренней мембраны митохондрий - глицерол-3-фосфатдегидрогеназой (FAD-зависимым ферментом). Затем протоны и электроны с FADH 2 переходят на убихинон и далее по ЦПЭ.
Глицеролфосфатная челночная система работает в клетках белых мышц и гепатоцитов. Однако в клетках сердечных мышц митохондриальная глицерол-3-фосфатдегидрогеназа отсутствует. Вторая челночная система, в которой участвуют малат, цитозольная и митоховдриальная малат-дегидрогеназы, является более универсальной. В цитоплазме NADH восстанавливает оксалоа-цетат в малат, который при участии переносчика проходит в митохондрии, где окисляется в оксалоацетат NAD-зависимой маЛатдегидрогеназой (реакция 2). Восстановленный в ходе этой реакции NAD отдаёт водород в митоховдриальную ЦПЭ. Однако образованный из малата оксалоацетат выйти самостоятельно из митохондрий в цитозоль не может, так как мембрана митохондрий для него непроницаема. Поэтому оксалоацетат превращается в аспартат, который и транспортируется в цитозоль, где снова превращается в оксалоацетат. Превращения оксалоацетата в аспартат и обратно связаны с присоединением и отщеплением аминогруппы. Эта челночная система называется малат-аспартатной. Результат её работы - регенерация цитоплазматического NAD+ из NADH.
Обе челночные системы существенно отличаются по количеству синтезированного АТФ. В первой системе соотношение Р/О равно 2, так как водород вводится в ЦПЭ на уровне KoQ. Вторая система энергетически более эффективна, так как передаёт водород в ЦПЭ через митохондриальный NAD+ и соотношение Р/О близко к 3.
4. Баланс АТФ при аэробном гликолизе и распаде глюкозы до СО 2 и Н 2 О.
Выход АТФ при аэробном гликолизе
На образование фруктозо-1,6-бисфосфата из одной молекулы глюкозы требуется 2 молекулы АТФ. Реакции, связанные с синтезом АТФ, происходят после распада глюкозы на 2 молекулы фосфотриозы, т.е. на втором этапе гликолиза. На этом этапе происходят 2 реакции субстратного фосфорилирования и синтезируются 2 молекулы АТФ. Кроме того, одна молекула глицеральдегид-3-фосфата дегидрируется (реакция 6), a NADH передаёт водород в митохондриальную ЦПЭ, где синтезируется 3 молекулы АТФ путём окислительного фосфорилирования. В данном случае количество АТФ (3 или 2) зависит от типа челночной системы. Следовательно, окисление до пирувата одной молекулы глицеральдегид-3-фосфата сопряжено с синтезом 5 молекул АТФ. Учитывая, что из глюкозы образуются 2 молекулы фосфотриозы, полученную величину нужно умножить на 2 и затем вычесть 2 молекулы АТФ, затраченные на первом этапе. Таким образом, выход АТФ при аэробном гликолизе составляет (5Ч2) - 2 = 8 АТФ.
Выход АТФ при аэробном распаде глюкозы до конечных продуктов в результате гликолиза образуется пируват, который далее окисляется до СО 2 и Н 2 О в ОПК. Теперь можно оценить энергетическую эффективность гликолиза и ОПК, которые вместе составляют процесс аэробного распада глюкозы до конечных продуктов Таким образом, выход АТФ при окислении 1 моль глюкозы до СО 2 и Н 2 О составляет 38 моль АТФ. В процессе аэробного распада глюкозы происходят 6 реакций дегидрирования. Одна из них протекает в гликолизе и 5 в ОПК.Субстраты для специфических NAD-зависимых дегидрогеназ: глицеральдегид-3-фосфат, жируват, изоцитрат, б-кетоглутарат, малат. Одна реакция дегидрирования в цитратном цикле под действием сукцинатдегидрогеназы происходит с участием кофермента FAD. Общее количество АТФ, синтезированное путём окислительного фофорилирования, составляет 17 моль АТФ на 1 моль глицеральдегидфосфата. К этому необходимо прибавить 3 моль АТФ, синтезированных путём субстратного фосфорилирования (две реакции в гликолизе и одна в цитратном цикле).Учитывая, что глюкоза распадается на 2 фос-фотриозы и что стехиометрический коэффициент дальнейших превращений равен 2, полученную величину надо умножить на 2, а из результата вычесть 2 моль АТФ, использованные на первом этапе гликолиза.
Анаэробный распад глюкозы (анаэробный гликолиз).
Анаэробным гликолизом называют процесс расщепления глюкозы с образованием в качестве конечного продукта лактата. Этот процесс протекает без использования кислорода и поэтому не зависит от работы митохондриальной дыхательной цепи. АТФ образуется за счёт реакций субстратного фосфорилирования. Суммарное уравнение процесса:
С 6 Н 12 0 6 + 2 Н 3 Р0 4 + 2 АДФ = 2 С 3 Н 6 О 3 + 2 АТФ + 2 Н 2 O.
Анаэробный гликолиз.
При анаэробном гликолизе в цитозоле протекают все 10 реакций, идентичных аэробному гликолизу. Лишь 11-я реакция, где происходит восстановление пирувата цитозольным NADH, является специфической для анаэробного гликолиза. Восстановление пирувата в лактат катализирует лактатдегидро-геназа (реакция обратимая, и фермент назван по обратной реакции). С помощью этой реакции обеспечивается регенерация NAD+ из NADH без участия митохондриальной дыхательной цепи в ситуациях, связанных с недостаточным снабжением клеток кислородом.
2.2 Значение катаболизма глюкозы
Основное физиологическое назначение катаболизма глюкозы заключается в использовании энергии, освобождающейся в этом процессе для синтеза АТФ
Аэробный распад глюкозы происходит во многих органах и тканях и служит основным, хотя и не единственным, источником энергии для жизнедеятельности. Некоторые ткани находятся в наибольшей зависимости от катаболизма глюкозы как источника энергии. Например, клетки мозга расходуют до 100 г глюкозы в сутки, окисляя её аэробным путём. Поэтому недостаточное снабжение мозга глюкозой или гипоксия проявляются симптомами, свидетельствующими о нарушении функций мозга (головокружения, судороги, потеря сознания).
Анаэробный распад глюкозы происходит в мышцах, в первые минуты мышечной работы, в эритроцитах (в которых отсутствуют митохондрии), а также в разных органах в условиях ограниченного снабжении их кислородом, в том числе в клетках опухолей. Для метаболизма клеток опухолей характерно ускорение как аэробного, так и анаэробного гликолиза. Но преимущественный анаэробный гликолиз и увеличение синтеза лактата служит показателем повышенной скорости деления клеток при недостаточной обеспеченности их системой кровеносных сосудов.
Кроме энергетической функции, процесс катаболизма глюкозы может выполнять и анаболические функции. Метаболиты гликолиза используются для синтеза новых соединений. Так,фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат участвуют в образовании рибозо-5-фосфата - структурного компонента нуклеотидов; 3-фосфоглицерат может включаться в синтез аминокислот, таких как серии, глицин, цистеин (см. раздел 9). В печени и жировой ткани ацетил-КоА, образующийся из пирувата, используется как субстрат при биосинтезе жирных кислот, холестерина, а дигидроксиацетонфосфат как субстрат для синтеза глицерол-3-фосфата.
Восстановление пирувата в лактат.
2.3 Регуляция катаболизма глюкозы
Поскольку основное значение гликолиза состоит в синтезе АТФ, его скорость должна коррелировать с затратами энергии в организме.
Большинство реакций гликолиза обратимы, за исключением трёх, катализируемых гексокиназой (или глюкокиназой), фосфофруктокиназой и пируваткиназой. Регуляторные факторы, изменяющие скорость гликолиза, а значит и образование АТФ, направлены на необратимые реакции. Показателем потребления АТФ является накопление АДФ и АМФ. Последний образуется в реакции, катализируемой аденилаткиназой: 2 АДФ - АМФ + АТФ
Даже небольшой расход АТФ ведёт к заметному увеличению АМФ. Отношение уровня АТФ к АДФ и АМФ характеризует энергетический статус клетки, а его составляющие служат аллостерическими регуляторами скорости как общего пути катаболизма, так и гликолиза.
Существенное значение для регуляции гликолиза имеет изменение активности фосфофруктокиназы, потому что этот фермент, как упоминалось ранее, катализирует наиболее медленную реакцию процесса.
Фосфофруктокиназа активируется АМФ, но ингибируется АТФ. АМФ, связываясь с аллостерическим центром фосфофруктокиназы, увеличивает сродство фермента к фруктозо-6-фосфату и повышает скорость его фосфорилирования. Эффект АТФ на этот фермент - пример гомотропного ашюстеризма, поскольку АТФ может взаимодействовать как с аллостерическим, так и с активным центром, в последнем случае как субстрат.
При физиологических значениях АТФ активный центр фосфофруктокиназы всегда насыщен субстратами (в том числе АТФ). Повышение уровня АТФ относительно АДФ снижает скорость реакции, поскольку АТФ в этих условиях действует как ингибитор: связывается с аллостерическим центром фермента, вызывает конфор-мационные изменения и уменьшает сродство к его субстратам.
Изменение активности фосфофруктокиназы способствует регуляции скорости фосфорилирования глюкозы гексокиназой. Снижение активности фосфофруктокиназы при высоком уровне АТФ ведёт к накоплению как фруктозо-6-фосфата, так и глюкозо-6-фосфата, а последний ингибирует гексокиназу. Следует напомнить, что гексокиназа во многих тканях (за исключением печени и в-клеток поджелудочной железы) ингибируется глюкозо-6-фосфатом.
При высоком уровне АТФ снижается скорость цикла лимонной кислоты и дыхательной цепи. В этих условиях процесс гликолиза также замедляется. Следует напомнить, что аллостерическая регуляция ферментов ОПК и дыхательной цепи также связана с изменением концентрации таких ключевых продуктов, как NADH, АТФ и некоторых метаболитов. Так, NADH, накапливаясь в том случае, если не успевает окислиться в дыхательной цепи, ингибирует некоторые аллостерические ферменты цитратного цикла
Регуляция катаболизма глюкозы в скелетных мышцах.
2.4 Синтез глюкозы в печени (глюконеогенез)
Некоторые ткани, например мозг, нуждаются в постоянном поступлении глюкозы. 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 полностью исчерпываются после суточного голодания. В этом случае в печени начинается синтез глюкозы de novo - глюконеогенез.
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. Эти ткани могут обеспечивать синтез 80-100 г глюкозы в сутки. 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.
Первичные субстраты глюконеогенеза - лактат, аминокислоты и глицерол. Включение этих субстратов в глюконеогенез зависит от физиологического состояния организма.
Лактат - продукт анаэробного гликолиза. Он образуется при любых состояниях организма в эритроцитах и работающих мышцах. Таким образом, лактат используется в глюконеогенезе постоянно.
Глицерол высвобождается при гидролизе жиров в жировой ткани в период голодания или при длительной физической нагрузке.
Аминокислоты образуются в результате распада мышечных белков и включаются в глюконеогенез при длительном голодании или продолжительной мышечной работе.
2.5 Синтез глюкозы из лактата
Лактат, образованный в анаэробном гликолизе, не является конечным продуктом метаболизма. Использование лактата связано с его превращением в печени в пируват. Лактат как источник пирувата важен не столько при голодании, сколько при нормальной жизнедеятельности организма. Его превращение в пируват и дальнейшее использование последнего являются способом утилизации лактата. Лактат, образовавшийся в интенсивно работающих мышцах или в клетках с преобладающим анаэробным способом катаболизма глюкозы, поступает в кровь, а затем в печень. В печени отношение NADH/NAD+ ниже, чем в сокращающейся мышце, поэтому лактатдегидрогеназная реакция протекает в обратном направлении, т.е. в сторону образования пирувата из лактата. Далее пируват включается в глюконеогенез, а образовавшаяся глюкоза поступает в кровь и поглощается скелетными мышцами. Эту последовательность событий называют "глюкозо-лактатным циклом", или "циклом Кори" . Цикл Кори выполняет 2 важнейшие функции: 1 - обеспечивает утилизацию лактата; 2 - предотвращает накопление лактата и, как следствие этого, опасное снижение рН (лактоацидоз). Часть пирувата, образованного из лактата, окисляется печенью до СО 2 и Н 2 О. Энергия окисления может использоваться для синтеза АТФ, необходимого для реакций глюконеогенеза.
Цикл Кори (глюкозолактатный цикл). 1 - поступление лаюгата из сокращающейся мышцы с током крови в печень; 2 - синтез глюкозы из лактата в печени; 3 - поступление глюкозы из печени с током крови в работающую мышцу; 4 - использование глюкозы как энергетического субстрата сокращающейся мышцей и образование лактата.
Лактоацидоз. Термин "ацидоз" обозначает увеличение кислотности среды организма (снижение рН) до значений, выходящих за пределы нормы. При ацидозе либо увеличивается продукция протонов, либо происходит снижение их экскреции (в некоторых случаях и то и другое). Метаболический ацидоз возникает при увеличении концентрации промежуточных продуктов обмена (кислотного характера) вследствие увеличения их синтеза или уменьшения скорости распада или выведения. При нарушении кислотно-основного состояния организма быстро включаются буферные системы компенсации (через 10-15 мин). Лёгочная компенсация обеспечивает стабилизацию соотношения НСО 3 -/Н 2 СО 3 , которая в норме соответствует 1:20, а при ацидозе уменьшается. Лёгочная компенсация достигается увеличением объёма вентиляции и, следовательно, ускорением выведения СО 2 из организма. Однако основную роль в компенсации ацидоза играют почечные механизмы с участием аммиачного буфера. Одной из причин метаболического ацидоза может быть накопление молочной кислоты. В норме лактат в печени превращается обратно в глюкозу путём глюконеогенеза либо окисляется. Кроме печени, другим потребителем лактата служат почки и сердечная мышца, где лактат может окисляться до СО 2 и Н 2 О и использоваться как источник энергии, особенно при физической работе. Уровень лактата в крови - результат равновесия между процессами его образования и утилизации. Кратковременный компенсированный лактоацидоз встречается довольно часто даже у здоровых людей при интенсивной мышечной работе. У нетренированных людей лактоацидоз при физической работе возникает как следствие относительного недостатка кислорода в мышцах и развивается достаточно быстро. Компенсация осуществляется путём гипервентиляции.
При некомпенсированном лактоацидозе содержание лактата в крови увеличивается до 5 ммоль/л (в норме до 2 ммоль/л). При этом рН крови может составлять 7,25 и менее (в норме 7,36-7,44). Повышение содержания лактата в крови может быть следствием нарушения метаболизма пирувата
Нарушения метаболизма пирувата при лактоацидозе. 1 - нарушение использования пирувата в глюконеогенезе; 2 - нарушение окисления пирувата. глюкоза биологический катаболизм глюконеогенез
Так, при гипоксии, возникающей вследствие нарушения снабжения тканей кислородом или кровью, уменьшается активность пируватдегидрогеназного комплекса и снижается окислительное декарбоксилирование пирувата. В этих условиях равновесие реакции пируват - лактат сдвинуто в сторону образования лактата. Кроме того, при гипоксии уменьшается синтез АТФ, что следовательно, ведёт к снижению скорости глюконеогенеза - другого пути утилизации лактата. Повышение концентрации лактата и снижение внутриклеточного рН отрицательно влияют на активность всех ферментов, в том числе и пируваткарбоксилазы, катализирующей начальную реакцию глюконеогенеза.
Возникновению лактоацидоза также способствуют нарушения глюконеогенеза при печёночной недостаточности различного происхождения. Кроме того, лактоацидозом может сопровождаться гиповитаминоз В 1 , так как производное этого витамина (тиаминдифосфат) выполняет коферментную функцию в составе ПДК при окислительном декарбоксилировании пируват. Дефицит тиамина может возникать, например, у алкоголиков с нарушенным режимом питания.
Итак, причинами накопления молочной кислоты и развития лактоацидоза могут быть:
активация анаэробного гликолиза вследствие тканевой гипоксии различного происхождения;
поражения печени (токсические дистрофии, цирроз и др.);
нарушение использования лактата вследствие наследственных дефектов ферментов глюконеогенеза, недостаточности глюкозо-6-фосфатазы;
нарушение работы ПДК вследствие дефектов ферментов или гиповитаминозов;
применение ряда лекарственных препаратов, например бигуанидов (блокаторы глюконеогенеза, используемые при лечении сахарного диабета).
2.6 Синтез глюкозы из аминокислот
В условиях голодания часть белков мышечной ткани распадается до аминокислот, которые далее включаются в процесс катаболизма. Аминокислоты, которые при катаболизме превращаются в пируват или метаболиты цитратного цикла, могут рассматриваться как потенциальные предшественники глюкозы и гликогена и носят название гликогенных. Например, окса-лоацетат, образующийся из аспарагиновой кислоты, является промежуточным продуктом как цитратногр цикла, так и глюконеогенеза.
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. Весь цикл не приводит к увеличению количества глюкозы в мышцах, но он решает проблемы транспорта аминного азота из мышц в печень и предотвращает лактоацидоз.
Глюкозо-аланиновый цикл
2.7 Синтез глюкозы из глицерола
Глицерол могут использовать только те ткани, в которых имеется ферментглицеролкиназа, например печень, почки. Этот АТФ-зависимый фермент катализирует превращение глицерола в б-глицерофосфат (глицерол-3-фосфат).При включении глицерол-3-фосфата в глюконеогенез происходит его дегидрирование NAD-зависимой дегидрогеназой с образованием дигидроксиацетон-фосфата, который далее превращается в глюкозу.
Превращение глицерола в дигидрокси-ацетонфосфат
Таким образом, мы можем сказать, что биологическая роль глюкозы в организме очень большая. Глюкоза является один из основным источником энергии нашего организма. Она представляет собой легко усвояемым источником ценного питания, повышающим энергетические запасы организма и улучшающим его функции. Основное значение в организме в том, что она наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов.
В организме человека применение гипертонического раствора глюкозы способствует расширению сосудов, усилению сократительной деятельности сердечной мышцы и увеличению объема мочи. Как общеукрепляющее средство глюкоза применяется при хронических заболеваниях, которые сопровождаются физическим истощением. Дезинтоксикационные свойства глюкозы обусловлены ее способностью активизировать функции печени по обезвреживанию ядов, а также уменьшением концентрации токсинов в крови в результате увеличения объема циркулирующей жидкости и усиленного мочеотделения. Кроме этого у животных она депонируется в виде гликогена, у растений -- в виде крахмала, полимер глюкозы -- целлюлоза является основной составляющей клеточных оболочек всех высших растений. У животных глюкоза помогает пережить заморозки.
Коротко говоря, глюкоза один из жизненноважных веществ в жизнедеятельности живых организмов.
Список использованной литературы
1. Биохимия: учебник для вузов/ под ред. Е.С.Северина - 5-е изд., - 2014. - 301-350 ст.
2. Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин «Биологическая химия».
3. Клиническая эндокринология. Руководство / Н. Т. Старкова. - издание 3-е, переработанное и дополненное. - Санкт-Петербург: Питер, 2002. - С. 209-213. - 576 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Классификация и распространение углеводов, их значение для жизнедеятельности человека. Использование рефрактометрии в анализе глюкозы. Анализ глюкозы как альдегидоспирта, влияние щелочей, окислителей и кислот на препараты. Стабилизация растворов глюкозы.
курсовая работа , добавлен 13.02.2010
Особенности распределения глюкозы в крови. Краткая характеристика сути основных современных методов определения глюкозы в крови. Методики усовершенствования процесса измерения уровня глюкозы в крови. Оценка гликемии при диагностике сахарного диабета.
статья , добавлен 08.03.2011
Физические свойства глюкозы. Основные пищевые продукты, насыщенные углеводами. Правильное соотношение углеводов, жиров и белков как основа здорового питания. Поддержание уровня глюкозы в крови, иммунной функции. Повышение содержания инсулина в крови.
презентация , добавлен 15.02.2014
Потребление головным мозгом кислорода, глюкозы. Аэробное окисление глюкозы в головном мозге и механизмы его регуляции. Цикл трикарбоновых кислот и механизмы, контролирующие его скорость в мозге. Энергообеспечение специфических функций нервной ткани.
курсовая работа , добавлен 26.08.2009
Рассмотрение строения молекулы инсулина, связей аминокислот. Изучение особенностей синтеза белкового гормона в кровь, описание схемы превращения. Регуляция секреции инсулина в организме. Действие данного гормона по снижению содержания глюкозы в крови.
презентация , добавлен 12.02.2016
Определение глюкозы в крови на анализаторе глюкозы ECO TWENTY. Определение креатинина, мочевины, билирубина в крови на биохимическом анализаторе ROKI. Исследование изменения биохимических показателей крови при беременности. Оценка полученных данных.
отчет по практике , добавлен 10.02.2011
Строение и функция почек, теория образования мочи. Особенности строения нефрона. Физические свойства мочи и клинико-диагностическое значение. Виды протеинурий, методы качественного и количественного определения белка в моче. Определение глюкозы в моче.
шпаргалка , добавлен 24.06.2010
Эпидемиология сахарного диабета, метаболизм глюкозы в организме человека. Этиология и патогенез, панкреатическая и внепанкреатическая недостаточность, патогенез осложнений. Клинические признаки сахарного диабета, его диагностика, осложнения и лечение.
презентация , добавлен 03.06.2010
Изучение радионуклидного томографического метода исследования внутренних органов человека и животного. Анализ распределения в организме активных соединений, меченых радиоизотопами. Описания методики оценки метаболизма глюкозы в сердце, легких и мозге.
реферат , добавлен 15.06.2011
Причины диабетической (кетоацидотической) комы - состояния, развивающегося в результате недостатка инсулина в организме у больных сахарным диабетом. Начальные проявления его декомпенсации. Гомеостаз глюкозы у человека. Этиология и проявления гипогликемии.
Глюкоза в организме выполняет роль топлива. Это главный источник энергии для клеток, и способность клеток функционировать нормально во многом определяется их способностью усваивать глюкозу. Она попадает в организм с пищей. Продукты питания расщепляются в желудочно-кишечном тракте до молекул, после чего глюкоза и некоторые другие продукты расщепления всасываются, а неусвоенные остатки (шлаки) выводятся с помощью выделительной системы.
Для того, чтобы глюкоза в организме усваивалась, некоторым клеткам нужен гормон поджелудочной железы – инсулин. Инсулин принято сравнивать с ключом, который открывает глюкозе дверь в клетку, и без которого она не сможет туда проникнуть. Если инсулина нет, большая часть глюкозы остается в крови в неусвоенном виде, а клетки при этом голодают и слабеют, а затем гибнут от голода. Такое состояние называется сахарным диабетом.
Часть клеток организма является инсулинонезависимыми. Это означает, что в них глюкоза усваивается напрямую, без инсулина. Из инсулинонезависимых клеток состоят ткани мозга, красных кровяных телец и мышц – вот почему при недостаточном поступлении глюкозы в организм (то есть при голоде) человек довольно скоро начинает испытывать затруднения с умственной деятельностью, становится анемичным и слабым.
Однако гораздо чаще современные люди сталкиваются не с недостатком, а с избыточным поступлением глюкозы в организм в результате переедания. Избыток глюкозы преобразуется в гликоген, своеобразный «консервный склад» клеточного питания. Большая часть гликогена хранится в печени, меньшая часть – в скелетных мышцах. Если человек длительно не принимает пищу, запускается процесс расщепления гликогена в печени и мышцах, и ткани получают необходимую глюкозу.
Если глюкозы в организме так много, что она уже не может быть использована ни на нужды тканей, ни утилизирована в гликогеновые депо, образуется жир. Жировая ткань также является «складом», но извлечь глюкозу из жира организму гораздо труднее, чем из гликогена, этот процесс сам требует энергии, вот почему похудеть так сложно. Если нужно расщепить жир, то желательно присутствие… правильно, глюкозы, для обеспечения энергозатрат.
Этим объясняется тот факт, что диеты для похудения должны включать в себя углеводы, но не любые, а трудноусваиваемые. Они расщепляются медленно, и глюкоза в организм попадает небольшими количествами, сразу используемыми на обеспечение нужд клеток. Легкоусваиваемые углеводы вбрасывают в кровь сразу чрезмерное количество глюкозы, ее так много, что она сразу подлежит утилизации в жировые депо. Таким образом, глюкоза в организме крайне необходима, но обеспечивать организм глюкозой необходимо разумно.
Нашли ошибку в тексте? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter.
Знаете ли вы, что:
Люди, которые привыкли регулярно завтракать, гораздо реже страдают ожирением.
Образованный человек меньше подвержен заболеваниям мозга. Интеллектуальная активность способствует образованию дополнительной ткани, компенсирующей заболевшую.
Упав с осла, вы с большей вероятностью свернете себе шею, чем упав с лошади. Только не пытайтесь опровергнуть это утверждение.
Когда влюбленные целуются, каждый из них теряет 6,4 ккалорий в минуту, но при этом они обмениваются почти 300 видами различных бактерий.
Для того чтобы сказать даже самые короткие и простые слова, мы задействуем 72 мышцы.
Вес человеческого мозга составляет около 2% от всей массы тела, однако потребляет он около 20% кислорода, поступающего в кровь. Этот факт делает человеческий мозг чрезвычайно восприимчивым к повреждениям, вызванным нехваткой кислорода.
Кариес – это самое распространенное инфекционное заболевание в мире, соперничать с которым не может даже грипп.
Большинство женщин способно получать больше удовольствия от созерцания своего красивого тела в зеркале, чем от секса. Так что, женщины, стремитесь к стройности.
Многие наркотики изначально продвигались на рынке, как лекарства. Героин, например, изначально был выведен на рынок как лекарство от детского кашля. А кокаин рекомендовался врачами в качестве анестезии и как средство повышающее выносливость.
Существуют очень любопытные медицинские синдромы, например, навязчивое заглатывание предметов. В желудке одной пациентки, страдающей от этой мании, было обнаружено 2500 инородных предметов.
Желудок человека неплохо справляется с посторонними предметами и без врачебного вмешательства. Известно, что желудочный сок способен растворять даже монеты.
Американские ученые провели опыты на мышах и пришли к выводу, что арбузный сок предотвращает развитие атеросклероза сосудов. Одна группа мышей пила обычную воду, а вторая – арбузный сок. В результате сосуды второй группы были свободны от холестериновых бляшек.
В четырех дольках темного шоколада содержится порядка двухсот калорий. Так что если не хотите поправиться, лучше не есть больше двух долек в сутки.
Ученые из Оксфордского университета провели ряд исследований, в ходе которых пришли к выводу, что вегетарианство может быть вредно для человеческого мозга, так как приводит к снижению его массы. Поэтому ученые рекомендуют не исключать полностью из своего рациона рыбу и мясо.
Даже если сердце человека не бьется, то он все равно может жить в течение долгого промежутка времени, что и продемонстрировал нам норвежский рыбак Ян Ревсдал. Его "мотор" остановился на 4 часа после того как рыбак заблудился и заснул в снегу.
Многие помнят фразу: «Крым - всесоюзная здравница». На просторах бывшего Советского союза, а теперь и СНГ, от Балтийского моря до Тихого океана, вряд ли найдутс...
