Шляхи перетворення амінокислот в печінці

Лекція 5. Обмін вуглеводів

Основні питання:

1. Перетравлювання та всмоктування вуглеводів в органзімі.

2. Взаємоперетворення моносахаридів в організмі.

3. Анаеробне перетворення вуглеводів. Гліколіз.

4. Аеробне перетворення вуглеводів. Цикл Кребса.

5. Біосинтез вуглеводів в організмі.

В організмі людини і тварин немає механізмів, здатних синтезувати вуглеводи з неорганічних речовин, подібно до зелених рослин., в яких відбуваються реакції фотосинтезу. Тому для забезпечення потреб організму необхідно постійне надходження їх з продуктами харчування. Основним джерелом вуглеводів для людини є харчові продукти рослинного походження (клітковина, сахароза, глюкоза) та продукти тваринного походження. Вуглеводи, які потрапляють в організм людини у вигляді дисахаридів і полісахаридів не можуть використовуватися безпосередньо. Засвоєння цих речовин стає можливим лише після їх розщеплення до моносахаридів.

Етапи розщеплення вуглеводів

Відділ травної системи	Процеси перетравлювання
Ротова порожнина:	Ферменти: амілаза слини (клас гідролази) – α-амілаза (птіалін, діастаза); мальтаза (α-глюкозидаза) – розщеплює мальтозу на дві молекули глюкози. рН = 6,8 – 7,2.
Шлунок:	Дія амілази слини триває протягом 20 ‑30хв., поки харчова маса не набуде кислого характеру, інактивація ферменту амілази при рН 1,5 – 2 (оптимум дії рН=6,8 – 7,2).
Тонка кишка (основні процеси перетравлювання):	Умови: слабколужне середовище (рН=7 – 8); велика кількість ферментів, що виділяються панкреатичним і кишковим соком: α-амілаза, мальтаза, сахараза, лактаза, декстриназа. Фермент декстриназа розщеплює 1,6-зв’язки в молекулах крохмалю і глікогену. Ферменти α-амілаза і декстриназа розщеплюють полісахариди та дисахариди з утворенням мальтози; Фермент сахараза розщеплює сахарозу до глюкози і фруктози; Фермент лактаза розщеплює лактозу до галактози і глюкози; Фермент мальтаза розщеплює мальтозу до глюкози. Процеси перетравлювання здійснюються також на мембранах епітеліальних клітин слизової оболонки (пристінний, або контактний вид перетравлювання).
Нижні відділи тонкої кишки та товста кишка:	Клітковина частково підлягає гідролітичному розщепленню під впливом ферментів (целюлаза, целобіаза) і β-амілази, які продукуються в основному мікроорганізмами в товстій кишці до целобіози і глюкози. Фермент целобіаза розщеплює целобіозу до глюкози. Решта клітковини виводиться з організму. Використання глюкози, що утворилася під час гідролізу клітковини: потрапляє в кров і доставляється до різних органів і тканин організму; для забезпечення процесів життєдіяльності мікрофлори кишечнику (глюкоза розкладається з утворенням карбонових кислот, які всмоктуються в кров, а також СН4, СО2, які виділяються з організму. В організмі людини значна кількість клітковини не розщеплюється, а виводиться з організму.

Після розщеплення полісахаридів до моносахаридів, вони (в основному у вигляді глюкози) через капіляри кишкових ворсинок потрапляють у кровоносну систему із током крові через ворітну вену доставляються в печінку. Проникнення моносахаридів крізь напівпроникну стінку кишок є складним фізіологічним актом, в якому поєднані активна робота ворсинок епітеліальних клітин, процеси осмосу, дифузії і фільтрації.

Процеси трансмембранного транспорту моносахаридів відбуваються за участю спеціальних переносників білкової природи. На зовнішній мембрані епітеліальних клітин утворюється комплекс моносахарид - переносник, який доставляється крізь мембрану всередину клітини. Тут комплекс розщеплюється і переносник транспортується у зворотному напрямі, а моносахариди потрапляє в кров’яне русло (енергозалежний процес, каталізатор ‑ аденозинтрифосфатаза активована іонами натрію, каталізує процес розкладу АТФ.). При цьому вивільняється енергія, необхідна для всмоктування моносахаридів.

Гексози всмоктуються швидше, ніж пентози, що зумовлено різними механізмами перенесення їх крізь мембрани клітин кишкового епітелію.

Певна кількість вуглеводів (4,5 ‑ 6,6 ммоль/л) постійно циркулює в крові та інших рідинах організму. Майже 90% всіх моносахаридів крові припадає на глюкозу (енергетичне джерело організму), також містяться фруктоза, пентози, які виявляють відновні властивості (глутатіон, сечова кислота, креатинін) – „цукор крові”.

Нормальний вміст глюкози в крові складає 80 – 90мг на 100мл крові.

• Перетворення глюкози в глікоген – забезпечує інсулін.

• Окислення глюкози з виділенням енергії ‑ забезпечує анаеробне та аеробне окислення (цьому процесу сприяє інсулін).

• Виділення глюкози через нирки – якщо її вміст перевищує 160мг на 100мл крові.

При недостатній кількості інсуліну гальмується процес надходження глюкози з крові до клітин організму, що спричиняє:

• зростання концентрації глюкози в крові;

• енергетичний голод клітин.

Організм компенсує нестачу енергії підвищеним розкладом жирних кислот і амінокислот, що спричиняє накопичення кислих кетонових тіл (ацетилоцтова кислота, ацетон, β-гідроксимасляна кислота). Внаслідок чого розвивається ацидоз, що викликає діабетичну кому, інколи з летальним наслідком.

Взаємоперетворення моносахаридів в організмі шляхом фосфорилювання за участю АТФ:

Фруктозо-6-фосфат ^{гексозофосффатізомераза} Глюкозо-6-фосфат

Глюкозо-6-фосфат + Н₂О ^{глюкозо-6-фосфатаза} Глюкоза + Н₃РО₄

І снують два основні шляхи поповнення вмісту глюкози в організмі:

1. Всмоктування простих сахаридів (глюкози) в тонкій кишці.

2. Розкладання глікогену в печінці.

Фактори, що впливають на вміст цукру в крові:

• Печінка, яка виділяє в кров у середньому 3,5мг глюкози на 1кг маси тіла за 1хв. Виділення глюкози печінкою залежить від вмісту цукру, що потрапляє в печінку з кров’ю. При низькому вмісту цукру в крові печінка виділяє глюкозу в кров, а при високому – захоплює її і використовує для синтезу глікогену.

Найважливіша функція печінки – підтримання сталого рівня глюкози у крові.

• М’язова тканина, яка в період інтенсивної роботи поглинає значну кількість глюкози з крові і використовує її для синтезу глікогену. Розкладання глікогену, синтезованого у м’язах є важливим джерелом енергії, необхідної для забезпечення їх здатності до скорочення. Оскільки при фізичній роботі обмін вуглеводів у м’язах відбувається в анаеробних умовах, то глкозо-6-фосфат, який утворюється під час розкладання глікогену, перетворюється на молочну кислоту. В період відпочинку організму частина молочної кислоти використовується для синтезу глікогену.

Зв’язок між глікогеном, синтезованим у м’язах і печінці (цикл Корі).: глікоген печінки постачає в кров глюкозу, яка використовується для синтезу глікогену у м’язах; глікоген, синтезований у м’язах, розкладається на молочну кислоту, з якої синтезується глікоген у печінці.

Розщепленню глікогену до глюкози сприяють гормони підшлункової залози глюкагон і гормон надниркових залоз адреналін.

Печінка	Кров	М’язи
Г люкоза	Г люкоза	Глюкоза
		
Глікоген		Глікоген
		
Молочна кислота 	Молочна кислота 	Молочна кислота

Значна кількість глюкози, що вивільняється печінкою, потрапляє в клітини головного мозку, де окислюється до кінцевих продуктів. Усі енергетичні затрати центральної нервової системи компенсуються за рахунок вуглеводів. Тому зниження вмісту цукру в крові негативно впливає на функції головного мозку.

Вуглеводи органів і тканин організмів людини і тварин – глікоген і глюкоза, постійно зазнають різних перетворень: процесів розкладання вуглеводів з вивільненням енергії.