Лекция №11. Нурушение обмена углеводов.

У- основные поставщики энергии и питания человека.

Углеводы пищи это – сахароза состоящая из глюкозы и фруктозы, в молочных продуктах лактоза, крахмал, мальтоза. В организме образуется гликоген.

Углеводы входят в состав межклеточного вещества соединительной ткани- глюкозамингликаны. В соединении с белками – гликопротеиды являются транспортёрами гормонов. Углеводы в виде триоз входят в состав липидов, в виде пентоз в состав ДНК, РНК, входят в состав антигенов,

Полисахариды входят в состав медиаторов воспаления. Углеводы не являются незаменимыми компонентами пищи Углеводы могут синтезированы из липидов и белков. При недостатки углеводов может развиться алиментарная углеводная недостаточность М.Б. гипогликемия.

Переваривание углеводов начинается в ротовой полости действием амилазы слюны. Далее в желудке продолжает действовать та же амилаза , а в 12 перстной кишки начинает действовать панкреатическая амилаза. Гидролазы ферменты катализирующие реакции расщепления разнообразных связей с присоединением воды в местах расщепления. В результате действия амилазы образуются мальтоза, изомальтоза и глюкоза. При недостаточности поджелудочной железы этот процесс страдает и целлюлозы и пентозы попадают в толстый кишечник Под действием кишечных бактерий разлагаются на спирты СО» и и органические кислоты. Олигосахариды и м дисахариды подвергаются действию олигосахаридаз в кишечнике О-дазы ферменты мембранного и внутриклеточного переваривания . Недостаточность сахаридаз причина синдрома мальабсорбции. При ответе острой фазы цитокины угнетают переваривание дисахаридов и олигосахаридов и в кровь поступают галактоза, фруктоза, арабиноза, ксилоза. Транспорт углеводов в клетку натрий зависимый. Калий –натриевый насос тратя АТФ после всасывания восстанавливает калий-натриевый градиента.

Переносчики глюкозы обозначаются Glut. Их5.

Glut1 располагаютсяв эндотелии сосудов гематоэнцефалического барьера- обеспечивает стабильность доставки глюкозы в клетки головного мозга.

Glut 2 – обнаружен в органах выделяющих глюкозу в кровь. Глюкоза необходима всем клеткам, но способностью гидролизовать глюкоза 6 фосфат в глюкозу обладают только гепатоциты., энтероциты и эпителий почечных канальцев.Соответственно печень, почки и кишечник выделяют в кровь глюкозу. Данный переносчик найден и в В клетках поджелудочной железы. Интенсивность переноса глюкозы зависит от кровня её в крови Следовательно изменение уровня глюкозы в крови компенсируется печени и В клетками поджелудочной железы.

Glut 3 имеется в нейронах мозга гарантирует постоянный приток глюкозы в клетки головного мозга.

Glut 4 главный переносчик глюкозы в мышцах и адиподоцитах. Сокращающиеся мышцы нуждаются в постоянном притоке глюкозы в мышцы. А в адиподоцитах глюкоза может вовлекаться в синтез липидов. В миоцитах глюкоза превращается в гликоген.

Glut 5 встречается в энтероцмиах тонкого кишечника. Эти белки переносят глюкозу по градиенту концентрации. В кишечнике и почках глюкоза переносится против концентрационного градиента. Работа белков переносчиков контролируется гормонами.

В первую очередь инсулином. На иболее выражен ответ на инсулин в мышцах и адиподоцитах т.е. Glut 4 Часть инсулиновых рецепторов выступает наружу клетки и связывает инсулин, часть инсулинового рецептра выступает внутрь клетки и и с помощью АТФ фосфорилирует белки мишени, образуются фосфорилированный белок мишень и АДФ.

Нарушение всасывания и первичного преобразования глюкозы.

Синдром мальабсорбции глюкозы. –это ферментативный блок Это аутосомно рецисивные ферментопатии При недостатке натрий зависимого транспортёра моносахарилов и дисахаридов –лактазы, инвертазы, мальтазы Ведущие симптомы:

Бродильный понос, эксикоз, вторичная гипотрофия. Понос вызывают нерасщеплённые дисахариды и невсосавшиеся моносахариды поступающие в более дистальные отделы кишечника, при этом изменение осмотического давление а также кислые продукты бактериального брожения невостребованных макроорганизмом углеводов вызывают усиленную перистальтику, увеличение объёма кишечного содержимого, нарушение всасывания воды и оформления каловых масс.

Глюкозо-галактозная мальабсорбция, врождённая алактазия у новорожденных приводит к поносам, гипотрофии и проходит постепенно по мере улучшения с возрастом толерантности к моносахаридам. У некоторых взрослых существует лактазная недостаточность и при приёме молока, понос вздутие кишечника и.т.д. При недостатке сахарозы наступает непереносимость сахара и сахаросодержищих продуктов. Иногда ферментативный блок наступает в межуточном обмене углеводов.

Галактоземия.- галактоза в печени превращается в глюкозу. При этом недостаток галактозкиназы в организме накапливается галактоза и её метаболиты , что приводит к образованию спирта калактитола( дульцитол), которы оказывает токсическое влиянии на хрусталик , осмотически привлекает воду и приводит к денатурации белка и образованию катаракты. Может быть и врождённая катаракта, если мать во время беременности употребляла много молока. Помимо этого поражаются и гепатоциты и почечные канальца и нейроны. Исключение у младенца из рациона молока может привести к выздоровлению, при во-время выставленном диагнозе. Позже 2хмес поражается сильно мозг. Непереносимость фруктозы также является наследственной аутосомно-рецессивной патологией.-происходит торможение распада гликогена, гипогликемия, усиление мобилизации липидов и стеатоз печени и гиперурикемия. Клинически -при переводе на искусственное вскармливание после приёма фруктов, соков у ребёнка дрожь судороги, рвота может быть смертельный исход.

Катабализм углеводов и его нарушение. Гепатоцит –главное превращение углеводов в организме.Через глют 2 проникают в гепатоцит и подвергается фофорилированию.

У плода фосфорилирование происходит под действием гексокиназы. У взрослых глюкокиназы. Образуется глюкоза 6 фосфат В таком виде глюкоза запирается в клетке т.к. Г6ф осфат не выходит из клетки. Глюкоза 6 фосфатаза разлагает гл6фосфат на глюкозу и воду , но этот фермент есть в печени почках и эндотелии кишечника Под действием глюкокиназы глюкоза задерживается в печени, в крови меньше глюкозы.

Далее ката бализм глюкозы идет в три этапа в аэробном гликолизе:

- образуется пируват,

-общий путь катабализма- декарбоксилирование пирувата в цитратном цикле Кребса

- митохондриальная часть переноса электронов. В результате этих процессов образуется СО2 и Н2О и освобождается энергия используемая для синтеза АТФ.

Аэробный гликолиз приводит к образованию пирувата , затем пируват вступает в общий катаболизм на дыхательной цепи и поддействием дегидрогеназ превращается в СО2 и Н2О. При этом образуется 38мол АТФ. Головной мозг зависит от аэробного гликолиза больше, чем другие органы. Он расходует 100г глюкозы в сутки20% поступаемого О2 используется мозгом Поэтому при недостатке глюкозы и О2 больше всего страдает мозг-потеря сознания, судороги.

Анаэробный гликолиз В клетках существует фермент лактатдегидрогиназа он катализирует превращение пировиноградной кислоты в молочную в условиях и Это может обеспечить синтез АТФ в анаэробных условиях. При этом акцептором водорода служит пировиноградная кислота, которая превращается в молочную кислоту. При этом выделяется 2молекулы АТФ. Анаэробный гликолиз у человека может проходить в раздичных органах, особенно в мышцах. При беге физической работе вначале используется аэробный гликолиз, затем анаэробный.

Гликоген.-это полисахарид глюкоза превращается в гликлген который используется организмом в перерыве между прёмами пищи. Глюкоза 1 фосфат соединяется с уридиндифосфатглюкозой и превращается в гликоген. Эта реакция обратима и из гликогена образуется глюкоза. Но 1 образуется глюкоза 1 фосфат под действием фосфоглюкомутазы, затем образуется глюкоза 6 фосфат, котрая при отсутствие глюкокиназы в мышцах и некоторых тканях запирается в клетке, а в печени разлагается до глюкозы и выходит в кровь.

Гликонеогенез

Образование глюкозы из пирувата. При катабализме многих аминокислот и глицерина в качестве промежуточного продукта образуется пируват или оксалацетат Аминокислоты и жиры используются дляобразования глюкозы при отсутствии ее

поступления в организм. Молочная кислота образующаяся при при анаэробном гликолизе например в мышцах попадает в кровь, затем в печень при действии лактатдегидрогеназы превращается в глюкозу, частично окисляется Этот путь превращения называется Цикл Кори или глюкозо-лактатный цикл.

Существует и пентозофосфатный путь превращения глюкозы- использовании для синтеза нуклеиновых кислот, входящих в состав рибоз, пентоз, АТФ.

Гормональный контроль гликолиза.

Инсулин стимулирует гликолиз через активацию гексо(глюко) киназной реакции, -1я реакция образования глюкоза 6 фосфата

Стимуляцию фосфофруктокиназы ( при гипоксическом некробиозе и – присутствии ионов Н накопление лактата и ацидоз выключают действие ФФК. У новорожденнрго ФФК в условиях гипоксии не ингибируется это лимитирует гликолиз и к гипоксии более стойкие новорожденные.

ФФК ингибируется избытком А КоА и гликонеогенез превалирует над гликолизом

На гликолиз влияет СТГ- ингибитор фермента гликолиза. Териоидные гормоны стимулируют

Пентозный путь- распада глюкозы. При этом образуются из 1 моля глюкозы 6 молей СО2 и 12 молей НАДФН

1 при этом распаде образуются рибозы входящие в состав нуклеиновы кислот, а НАДФН обеспечивает энергетический комонент биосинтетических реакций синтеза жирных кислот и стероидов Регуляцию пентозного пути превращения глюкозы регулирует инсулин.

Следующий метаболический путь превращения глюкозы связан с пировиноградной кислотой образуется пируват, который проникает в митохондрии , где пируватдегидрогиназная система превращает пируват в ацетил-коэнзим А. В этой реакции пирнимает участие ряд ферментов и витаминных комплексов ( тиамин, липоевая кислота, рибофлавин, пантотенат, итд. Контроль активности пируватдегидрогиназного комплекса осуществляет инсулин Из ацетилкоэнзимв А могут синтезироваться липиды, кетоновые тела, производные ацетилхолина

Цикл трикарбоновых кислот аэробный локализованный в матриксе митохондрий.

Биосинтез гликогена Люкоза превращается в клетках в гликоген- запасной полисахарид, используемый в интервалах между приёмами пищиГолодание в течении 24 час приводит к полному исчезновению из клеток гликогена. Гликогеновые болезни- при недостаточности кагого либо фермента участвующего в синтезе гликогена , наступают агликогенозы постоянное голодание клеток мозгаприводит к умственному недоразвитию, рвоте судорогамДети погибают в раннем возрасте. ГЛюКОГЕНОЗЫ БОЛЕЗНИ , КОГДА НАРУШАЕТСЯ МОБИЛИЗАЦИЯ ГЛИКОГЕНА ИЗ КЛЕТОК. РАЗВИВАЮТСЯ ПРИ НЕДОСТАТОЧНОСТИ необходтмых ФЕРМЕНТОВ. Эти болезни наследственные.

Глюконеогенез- образование глюкозы из пирувата, , это реакции идут в обратном направлении гликолизу. Глюкоза может синтезироваться из аминокислот и глицерина.

Тканевое дыхание. – дыхательная цепь – перенос электронов и протонов от органических веществ на кислород. Дцепь локализована в митохондриях М имеют внутреннюю и наружную мемраны, кристы внутри Матрикс внутреннее пространство . Компоненты переноса цепи электронов расположены внутри Н= от субстратов доноро переносится в в дыхательную цепь с участием НАД и ФАД зависимых дегидрогиназ образуются НАДФ, далее Н переносится на убихинон Q, образуется QH2 НАДН2 это 1 комплекс Далее пути электронов и протонов расходятся. Электроны переходят на цитохромы- это гемопротеинысодержат Fe2+ e ==Fe 3+. Цитохромы обозначаются b c1c a a3 Комплекс 111 включает b ис1, функционируют как QН2 дегидрогиназа осуществляют перенос электронов с QH2 на с. Эл включает цитохром а и а3. Цитохром оксидаза содержит и медьЭта систем переносит е на О2 О2 поступающий из крови связывается с атомом железа в гемме цитохрома а3 в форме молекулы О2ТО

О2+ 4е+4Н+ = 2Н2О Цитохрооксидаза имеет большее сродство к О2 и высасываетО2 из крови ФАД зависимые дегидрогеназы ( сукцинатдегидрогиназы, , дегидрогиназы жирных кислот –это 11 коплекс !, !!, 111, комплекс содержат негеминовое жедлезосерные центры. Митохондреальная дыхательная цепь образует до 400 мл воды в сутки. Это Окислительно восстановительные реакции. Вырабатывается химическая энергия напрвленная на образование АТФ. В результате аэробного гликолиза сопряжение окисления и фосфорилирования

Гликозамингликаны- аутосомно-рецесивные заболевания