81460

Глюкоза как важнейший метаболит углеводного обмена. Общая схема источников и путей расходования глюкозы в организме

Доклад

Биология и генетика

Общая схема источников и путей расходования глюкозы в организме Глюкоза является альдогексозой. Циклическая форма глюкозы предпочтительная в термодинамическом отношении обусловливает химические свойства глюкозы. Расположение Н и ОНгрупп относительно пятого углеродного атома определяет принадлежность глюкозы к D или Lряду. В организме млекопитающих моносахариды находятся в Dконфигурации так как к этой форме глюкозы специфичны ферменты катализирующие её превращения.

Русский

2015-02-20

139.63 KB

16 чел.

Глюкоза как важнейший метаболит углеводного обмена. Общая схема источников и путей расходования глюкозы в организме

Глюкоза является альдогексозой. Она может существовать в линейной и циклической формах. Циклическая форма глюкозы, предпочтительная в термодинамическом отношении, обусловливает химические свойства глюкозы. Как и все гексозы, глюкоза имеет 4 асимметричных углеродных атома, обусловливающих наличие сте-реоизомеров. Возможно образование 16 стереоизомеров, наиболее важные из которых D- и L-глюкоза. Эти типы изомеров зеркально отображают друг друга. Расположение Н- и ОН-групп относительно пятого углеродного атома определяет принадлежность глюкозы к D- или L-ряду. В организме млекопитающих моносахариды находятся в D-конфигурации, так как к этой форме глюкозы специфичны ферменты, катализирующие её превращения. В растворе при образовании циклической формы моносахарида образуются ещё 2 изомера (α- и β-изомеры), называемые аномерами, обозначающие определённую конформацию Н- и ОН-групп относительно С, У α-D-глюкозы ОН-группа располагается ниже плоскости кольца, а у β-D-глюкозы, наоборот, над плоскостью кольца. Поскольку в составе основных углеводов пищи преобладает глюкоза, её можно считать основным продуктом переваривания углеводов. Другие моносахариды, поступающие из кишечника в процессе метаболизма, могут превращаться в глюкозу или продукты её метаболизма. Часть глюкозы в печени депонируется в виде гликогена, а другая часть через общий кровоток доставляется и используется разными тканями и органами. При нормальном рационе питания концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне -3,3-5,5 ммоль/л (60-100 мг/дл). А в период пищеварения её концентрация может повышаться примерно до 150 мг/дл (8 ммоль/л).

Фософорилирование глюкозы В дальнейших превращениях в клетках глюкоза и другие моносахариды участвуют только в виде фосфорных эфиров. Фосфорилирование свободных моносахаридов - обязательная реакция на пути их использования, она приводит к образованию более реакционно-способных соединений и поэтому может рассматриваться как реакция активации. Глюкоза, поступающая в клетки органов и тканей, сразу же подвергается фосфорилированию с использованием АТФ. Эту реакцию во многих тканях катализирует фермент гексокиназа, а в печени и поджелудочной железе - фермент глюкокиназа. Фосфорилирование глюкозы - практически необратимая реакция, так как она протекает с использованием значительного количества энергии. Образование глюкозо-6-фосфата в клетке - своеобразная "ловушка" для глюкозы, так как мембрана клетки непроницаема для фосфорилированной глюкозы (нет соответствующих транспортных белков). Кроме того, Фосфорилирование уменьшает концентрацию свободной глюкозы в цитоплазме. В результате создаются благоприятные условия для облегчённой диффузии глюкозы в клетки из крови.

Глюкокиназа. Фосфорилирование глюкозы в гепатоцитах в период пищеварения обеспечивается свойствами глюкокиназы, которая имеет высокое значение Кm - 10 ммоль/л. В этот период концентрация глюкозы в воротной вене больше, чем в других отделах кровяного русла и может превышать 10 ммоль/л, а следовательно, активность глюкокиназы в гепатоцитах повышается. Следует отметить, что активность глюкокиназы, в отличие от гексокиназы, не ингибируется продуктом катализируемой реакции - глюкозо-6-фосфатом. Это обстоятельство обеспечивает повышение концентрации глюкозы в клетке в фосфорилированной форме, соответственно её уровню в крови. Как уже упоминалось, глюкоза проникает в гепатоциты путём облегчённой диффузии при участии транспортёра ГЛЮТ-2 (независимого от инсулина). ГЛЮТ-2, так же, как глюкокиназа, имеет высокую Кm, что способствует повышению скорости поступления глюкозы в гепатоциты в период пищеварения, следовательно, ускоряет её фосфорилирование и дальнейшее использование для депонирования. Хотя инсулин и не влияет на транспорт глюкозы, он усиливает приток глюкозы в гепатоциты в период пищеварения косвенным путём, индуцируя синтез глюкокиназы и ускоряя тем самым Фосфорилирование глюкозы. Преимущественное потребление глюкозы гепатоцитами, обусловленное свойствами глюкокиназы, предотвращает чрезмерное повышение её концентрации в крови в абсорбтивном периоде. Это, в свою очередь, снижает последствия протекания нежелательных реакций с участием глюкозы, например гликозилирования белков.

Гексокиназа отличается от глюкокиназы высоким сродством к глюкозе (Кm <0,1 ммоль/л). Следовательно, этот фермент, в отличие от глюкокиназы, активен при низкой концентрации глюкозы в крови, что характерно для постабсорбтивного состояния. Печень в этот период поглощает гораздо меньше глюкозы, так как скорость её внутриклеточного фосфорилирования глюкокиназой резко снижается. Тогда как потребление глюкозы мозгом, эритроцитами и другими тканями обеспечивается активной в этих условиях гексокиназой. Фермент гексокиназа может катализировать фосфорилирование не только D-глюкозы, но и других гексоз, хотя и с меньшей скоростью. Активность гексокиназы изменяется в зависимости от потребностей клетки в энергии. В качестве регуляторов выступают соотношение АТФ/АДФ и внутриклеточный уровень глюкозо-6-фосфата (продукта катализируемой реакции). При снижении расхода энергии в клетке повышается уровень АТФ (относительно АДФ) и глюкозо-6-фосфата. В этом случае активность гексокиназы снижается, и, следовательно, уменьшается скорость поступления глюкозы в клетку. Следует отметить, что в разных тканях гексокиназа присутствует в различных изоформах, отличающихся величиной Кm. Глюкокиназа печени (и почек) является изоформой IV (гексокиназа IV). В клетках мышц содержится гексокиназа II, а в клетках опухолевых тканей преобладает гексокиназа III, с более высоким, чем у гексокиназы II, сродством к глюкозе.

Дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу возможно в печени, почках и клетках эпителия кишечника. В клетках этих органов имеется фермент глюкозо-6-фосфатаза, катализирующая отщепление фосфатной группы гидролитическим путём:

Глюкозо-6-фосфат +Н2О → Глюкоза + Н3РО4

Образовавшаяся свободная глюкоза способна диффундировать из этих органов в кровь. В других органах и тканях глюкозо-6-фосфатазы нет, и поэтому дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата невозможно. Пример подобного необратимого проникновения глюкозы в клетку - мышцы, где глюкозо-6-фосфат может использоваться только в метаболизме этой клетки.

Метаболизм глюкозо-6-фосфата Глюкозо-6-фосфат может использоваться в клетке в различных превращениях, основными из которых являются: синтез гликогена, катаболизм с образованием СО2 и Н2О или лактата, синтез пентоз. Распад глюкозы до конечных продуктов служит источником энергии для организма. Вместе с тем в процессе метаболизма глюкозо-6-фосфата образуются промежуточные продукты, используемые в дальнейшем для синтеза аминокислот, нуклеотидов, глицерина и жирных кислот. Таким образом, глюкозо-6-фосфат - не только субстрат для окисления, но и строительный материал для синтеза новых соединений

.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52046. Урок здоров’я 49 KB
  Навчальна мета: використовуючи набуті знання учнями на уроках біології та фізики показати їх застосуванню в повсякденному житті, систематизувати відомості про здоров’я людини.
52047. День Именинника - сценарии дня рождения 28 KB
  Конкурс для неименинников. Конкурс Парикмахеры Конкурс для всех команд. Конкурс Повара От каждой команды по одному участнику. Конкурс Подарок Пока кулинары готовятся подумаем чего же нам еще не хватает.
52048. Супер-сценарий маскарадного Нового года 25 KB
  Компания из 11 человек:1 Дед Мороз: настоящий костюм урвали у знакомых;2снежная королева: серое вечернее платье на шее колье из горного стекла думаю есть у любой девушки на крайний случай можно сделать самой из мишурыдождик из проволоки сделала каркас высокого воротника купила стальную блестящую ткань 2м. это была моя замораживающая палочка;3царь: из картона и фальги корона скипетр и держава из фальги и сподручных средств накидка из старого покрывала обшитого красной мишурой;4серкетарь царя: можно обычный строгий костюм;5шут...
52049. Маскарад для любимого 23.5 KB
  Костюм горничной: черный комплект белья обшила белым кружевом благо оно продается практически везде. Костюм медсестры: нашить на белое белье красные крестики совсем несложно также как и найти белые чулки. Костюм школьницы: здесь проблем практически не возникло короткая юбочка со складками и подходящая рубашечка в моем гардеробе нашлись очень легко. Костюм чертенка: рожки продаются в большинстве детских отделов а красночерное белье я нашла в своем гардеробе.
52050. Сценарий Нового года по-гавайски 33.5 KB
  Объявляется аукцион Новый год. Итак общими усилиями мы выяснили что Новый год – это. Такой уж это праздник Новый год шумный веселый но всегда остается много мусора.
52051. Сценарий веселого новогоднего корпоратива 31.5 KB
  Доктор помогите Я в себя не верю.: И что же мне делать. Пушистую такую снегом припорошенную. всматривается переворачивает лист снова всматривается улыбается Так это ж хоровод Детишки нарядились зверятами и танцуют вокруг ёлки Весело имДок.
52052. Новый год к нам мчится... 47 KB
  Появляется почтальон Печкин в шапкеушанке с конвертом в руках.Почтальон Печкин. Здравствуйте Это я почтальон Печкин Принес вам письмо для вашего шефа. А письмо от когоПочтальон Печкин.
52053. Сценарий Нового Года на работе 40.5 KB
  Царь: О Новый год скоро Хлопушечек прикупил постреляем на новогоднем вечере.Царь: Ты кто Откуда взялсяВолшебник: Из хлопушки.Царь: Ничего себе а почему одно желание В сказках волшебники несколько желаний исполняют.
52054. Новогодний КВН 26 KB
  МУЗЫКАЛЬНЫЙ КОНКУРСФранцузская народная песня о незадачливых туристахисполняется на мелодии Джо Дассена Все действия сопровождаются пантомимой Таня Заяц и Бычок.Со скалы он слезть не могИ весь до нитки промокВ турпоходТаких турклуб наш не берётВ Новый годСюда не зоветТех ктоГромко стонетТех ктоВ речке тонетТише Танечка не плачьЗабери свой мячИ не дурачь туристовНе дурачь3. АНЕКДОТ В ЛИЦАХСтолкнулись в лесу нос к носу Турист и Медведь. Я турист Нет это я турист а ты завтрак туристаВ течение вечера предлагается...