Биологическая химия - [40]
1. Что такое углеводы?
2. Какие функции в организме выполняют углеводы?
3. Напишите формулы. 3-фосфоглицеринового альдегида, рибозы, глюкозо-1-фосфата, галактозо-6-фосфата, глюкуроновой кислоты, галактозамина.
4. Из каких частей построена молекула крахмала?
5. Что представляют собой амилоза и амилопектин?
6. Какова структура гликогена?
7. Назовите основные функции гликогена?
8. Что является основным депо гликогена в организме?
9. Укажите на основные функции мукополисахаридов. Приведите примеры отдельных представителей.
10. Каково строение сахарозы, мальтозы, лактозы?
VII. Обмен углеводов
Переваривание и всасывание углеводов
Переваривание углеводов начинается в ротовой полости, где на них изливается слюна, содержащая ферменты амилазу и мальтазу, которые обеспечивают распад углеводов до моносахаридов, в частности, глюкозы. Однако в связи с тем что время пребывания пищи в ротовой полости очень короткое, процесс переваривания углеводов там незначительный.
В полости желудка не происходит распада углеводов, потому что там отсутствуют ферменты, расщепляющие углеводы, а попавшая вместе с пищевым комком амилаза слюны не может проявить свое действие, так как в норме желудочный сок имеет сильно кислую реакцию (рН 1,5-2,5). Оптимум же рН амилазы — 6,8-7,2.
Основное переваривание углеводов происходит в тонком отделе кишечника, где для этого имеются оптимальные условия: сок поджелудочной железы и кишечный сок содержат ферменты, которые обеспечивают расщепление углеводов, а наличие слабо щелочной среды в кишечнике обусловливает их высокую активность.
Амилаза поджелудочной железы гидролизует крахмал вначале до декстринов, а затем до мальтозы. Последняя под действием мальтазы расщепляется до глюкозы. Если в пище содержится сахароза, то она подвергается распаду под действием сахаразы на глюкозу и фруктозу, а лактоза (молочный сахар) гидролизуется лактазой на глюкозу и галактозу.
Таким образом, в тонком кишечнике углеводы типа крахмала расщепляются до моносахаридов и в таком виде всасываются в кровь.
Из углеводов только клетчатка не расщепляется в тонком кишечнике. Она поступает в толстый отдел кишечника и там под действием ферментов микроорганизмов распадается до моносахаридов. Последние в основном используются для жизнедеятельности самих микроорганизмов.
Часть непереваренной клетчатки принимает участие в формировании кала и выводится из организма.
Рис. 52. Судьба глюкозы в организме
На рис. 52 схематично показана судьба глюкозы, поступившей из кишечника в кровь. Всосавшиеся моносахариды по воротной вене поступают в печень, где происходит процесс синтеза гликогена, осуществляются взаимопревращения углеводов, когда в зависимости от потребностей организма галактоза и фруктоза изомеризуются в глюкозу или. наоборот. Из печени углеводы кровью доставляются к различным органам и тканям, где участвуют в процессах обмена.
Промежуточный обмен углеводов
В клетках органов и тканей углеводы подвергаются различным превращениям, в результате которых образуются энергия и конечные продукты распада — молочная кислота, СО>2 и Н>2О. В ряде случаев процессы распада останавливаются на стадиях образования промежуточных продуктов, которые могут быть использованы для других процессов.
Так, образовавшаяся пировиноградная кислота может превратиться в аминокислоту аланин; фосфоглицериновый альдегид может стать источником образования глицерина и быть использован для синтеза жиров; пентозы — рибоза и дезоксирибоза — участвуют в построении нуклеиновых кислот и т. д.
Превращения углеводов в клетках происходят как при достаточном количестве кислорода и тогда такой путь называется аэробным окислением углеводов, так и при недостатке кислорода, когда углеводы распадаются по анаэробному пути. В организме разделить эти два процесса практически невозможно, так как обеспеченность клеток кислородом может меняться в течение очень короткого времени. Поэтому отдельное рассмотрение этих процессов связано с целью облегчения их изучения.
Анаэробный процесс распада углеводов
Анаэробный распад углеводов может начинаться как с распада глюкозы — гликолиза, так и с распада гликогена — гликогенолиза. В основном этот путь распада характерен для мышц.
Сущность анаэробного распада углеводов заключается в расщеплении активированной глюкозы (фосфоглюкозы) на 2 молекулы молочной кислоты.
Образующаяся в ходе этого процесса энергия частично расходуется в виде тепла, частично накапливается (аккумулируется) в макроэргических соединениях типа АТФ.
При гликолизе образуются 2, а при гликогенолизе — 3 молекулы АТФ.
Гликогенолиз начинается с отщепления от гликогена под действием фермента фосфорилазы одной молекулы глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата, который превращается (изомери-зуется) в глюкозо-6-фосфат.
При гликолизе глюкоза гексокиназой при участии АТФ (как источника энергии) превращается в глюкозо-6-фосфат.
Различия гликолиза и гликогенолиза Существуют только на начальных стадиях, до образования глюкозо-6-фосфорно-го эфира, с которого эти два процесса идут одинаково. В дальнейшем глюкозо-6-фосфат превращается во фруктозо-1,6-ди-фосфат, который под действием фермента альдолазы расщепляется на 2 молекулы триоз (моносахаридов, состоящих из 3 углеродных атомов) — фосфоглицериновый альдегид и фосфодиоксиацетон (см. стр. 134).
