Пищеварение углеводов у человека Синтез углеводов

1.

Лекция 17
Пищеварение углеводов у человека
Синтез углеводов

2.

Пищеварение углеводов
Биохимические аспекты

3.

Расщепление углеводов в процессе пищеварения
Пищеварительные ферменты
В слюне ротовой полости:
- α-амилаза слюны и мальтаза
В 12-перстной кишке:
просвет
- α-амилаза панкреатическая и другие амилазы
слизистая
- мальтаза, изомальтаза, гликозидазы
- сахараза (инвертаза),
- лактаза, гетерогалактозидаза, β-галактозидаза
Углеводы всасываются в кишечнике
только в виде моносахаридов

4.

Расщепление углеводов в процессе пищеварения.
Расщепление олиго и полисахаридов
1. Олиго- и дисахариды расщепляют соответствующие гидролазы
- Гликозидазы (мальтаза-гликоамилаза)
- мальтаза, изомальтаза,
- сахараза (инвертаза),
- лактаза, гетерогалактозидаза, β-галактозидаза
2. Гидролиз крахмала и гликогена осуществляет амилаза в ротовой полости и 12-перстной кишке

5.

Расщепление углеводов в процессе пищеварения
Расщепление олиго и полисахаридов
Амилазы:
Ферментативное расщепление крахмала
КФ 3.2 (класс Гидролаз, подкласс Гликозидаз)
-
α-амилазы КФ 3.2.1.1 (эндоамилазы - декстринирующие, разжижающие), - в основном до декстринов,
максимально – до мальтозы, мальтотриозы
-
β-амилазы КФ 3.2.1.2 (экзоамилаза) – отщепляет по димеру (матоза) с нередуцирующего конца линейных
участков. Ее действие на амилопектин прекращается около второго или третьего глюкозидного остатка,
примыкающего к α-1,6-глюкозидной связи.
-
глюкоамилазы КФ 3.2.1.3 (экзоамилаза) – по мономеру от нередуцирующего конца, рвет и α-1,4-, и α-1,6связи – до глюкозы.
-
изоамилазы КФ 3.2.1.68 расщепляют в крахмале и гликогене α-1,6-глюкозидные связи до изомальтозы

6.

7.

Регуляция содержания углеводов в крови человека
У человека регуляция содержания углеводов в крови осуществляется с помощью нервной и гуморальной
систем
Гуморальная регуляция — один из эволюционно ранних механизмов регуляции процессов жизнедеятельности в организме, осуществляемый через
жидкие среды организма с помощью гормонов, выделяемых клетками, органами, тканями.
Динамика содержания глюкозы в крови
человека после приема сахаров
Инсулин
снижает уровень глюкозы в крови

8.

Регуляция содержания углеводов в крови человека
Локализация транспортеров глюкозы в тканях
инсулинозависимые ткани:
все мышцы и жировая ткань
Типы транспортеров глюкозы
(ГЛЮТ/GLUT)
Локализация в тканях
ГЛЮТ-1
Мозг, плацента, почки, толстый кишечник
ГЛЮТ-2
Печень, почки, β-клетки островков Лангерганса
поджелудочной железы
ГЛЮТ-3
(большее сродство к глюкозе, чем у ГЛЮТ-1)
Мозг, плацента, почки
ГЛЮТ-4 (инсулинозависимый)
Скелетные мышцы, миокард, жировая ткань.
Через эти транспортеры без инсулина
всасывания глюкозы не происходит!
ГЛЮТ-5
Тонкий кишечник
Облегченная диффузия глюкозы из крови в ткани

9.

Регуляция содержания углеводов в крови человека
Инсулин и глюкагон выделяются разными
типами клеток островков
Лангерганса поджелудочной железы
Инсулин
Глюкагон
Белок
51 аминокислота
2 цепи
Молекулярная масса 5808 Да
Активирует работу ГЛЮТ-4 и захват
глюкозы в мышцы и жировую ткань
Пептид
29 аминокислот
Молекулярная масса 3485 Да
Активирует фосфоролиз гликогена

10.

Фосфоролиз гликогена (гликогенолиз)
Фосфоролиз гликогена происходит в организме при повышении
потребности глюкозы (при голодании, стрессе и т.д.)

11.

Регуляция содержания углеводов в крови человека
Схема действия инсулина
инсулинозависимые ткани:
все мышцы и жировая ткань
Содержание глюкозы в крови более 96 мг% или 6,1 ммоль/л
Высвобождение инсулина из поджелудочной железы
Рецепторы мышечных и жировых клеток
Рецепторы клеток печени
Репрессия
гликогенфосфорилазы
Репрессия синтеза
четырех ключевых
ферментов
глюконеогенеза
Индукция синтеза
Гликоген
синтазы
3-5% глюкозы
пищи – в
гликоген
Глюкоза не
синтезируется
Глюкоза
запасается
Киназы
гликолиза
Активация транспортеров
глюкозы ГЛЮТ-4
Рост потребления глюкозы
из-за ее захвата
На гликолиз и
другие
нужды клеток
Глюкоза
тратится
На синтез
липидов
(30% глюкозы
пищи)

12.

Регуляция содержания углеводов в крови человека
Адреналин (эпинефрин):
Физиологические ответы на
адреналиновый сигнал
1) Производное аминокислоты (тирозина)
2) Вырабатывается мозговым веществом
надпочечников
3) действует в печени, мышцах, жировой
ткани, а не там, где выделился
4) его концентрация в крови человека
около 10-7 мМ. Действие специфично.
5) период полужизни – менее минуты
Активирует фосфоролиз гликогена
(гликогенолиз)

13.

Синтез углеводов

14.

Но тоже могут
синтезировать
углеводы!

15.

Цикл Кальвина –
основной путь
синтеза углеводов
у автотрофных живых
организмов
Учить не нужно
6С02 + 6Н20 = С6Н1206 + 602
Фруктоза выходит из цикла, идет
на синтез других сахаров (глюкозы,
сахарозы, крахмала)

16.

Получение углеводов из глюкозы
1) Взаимопревращения моносахаридов - через фосфорные эфиры
Реакции универсальны
для всех живых организмов,
катализируются
гексозофосфатизомеразами
Уметь писать переходы в формулах

17.

Синтез ди- и полисахаридов
Роль НДФСахаров
НДФС - нуклеозиддифосфатсахара
Синтезируются с помощью ферментов нуклеотидилтрансфераз
УДФГл:
Глюкозо-1-фосфатуридилтрансфераза

18.

Синтез ди- и полисахаридов
Роль НДФСахаров
Образование гликозидной связи происходит за счет переноса остатка
моносахарида с НДФС на акцептор (другой моносахарид или олигосахарид)
Синтез лактозы:
• гл + АТФ→гл6Ф → гл-1Ф
(гексокиназа, фосфоглюкомутаза)
• гл-1-Ф + УТФ → УДФ-гл + ФФн
(глюкозо-1-фосфат-уридилтрансфераза)
• УДФ-гл → УДФ-гал
(УДФ-галактоза-4-эпимераза)
• УДФ-гал + глюкоза → УДФ + лактоза
(лактозосинтаза)

19.

Синтез гликогена:
Амило-α1,4-α1,6-гликозилтрансфераза,"гликогенветвящий" фермент – переносит фрагмент с минимальной
длиной в 6 остатков глюкозы на соседнюю цепь с
образованием α1,6-гликозидной связи.

20.

Синтез углеводов у человека
Пентозомонофосфатный путь
(синтез углеводов из углеводов)
Глюконеогенез
(синтез углеводов из других органических соединений)

21.

Пентозофосфатный
(гексозомоно-, фосфоглюконатный) путь
• Происходит в цитоплазме, ядре, митохондриях
• Субстрат – углевод
– глюкозо-6-фосфат
Роль:
1) создает запас НАДФН, нужного для синтеза липидов и восстановления
глутатиона
2) синтез пентозофосфатов для ДНК и РНК
3) взаимопревращение сахаров

22.

Неокислительный этап
Окислительный этап

23.

Пентозофосфатный путь
Окислительный этап. Синтез НАДФН и рибозы

24.

Пентозофосфатный путь
Окислительный этап. Синтез НАДФН и рибозы

25.

Пентозофосфатный путь
Окислительный этап. Синтез НАДФН и рибозы

26.

Неокислительный этап
Окислительный этап
Рибоза на
синтез
нуклеотидов

27.

Пентозофосфатный путь
Неокислительный этап.
Взаимопревращения С3, С4, С5 и С6 углеводов
в ходе транскеталазных и трансальдолазных реакций
Регенерация первого
субстрата цикла:
6 пентозо-5-фосфат
:
5 Глюкозо-6-фосфат

28.

Пентозофосфатный путь
Транскеталазные реакции
Транскетолаза
переносит
двухуглеродный
фрагмент с
кетогруппой
ТРР –
тиаминпирофосфат
(витамин В1)

29.

Пентозофосфатный путь
Трансальдолазные реакции
Трансальдолаза
переносит трехуглеродный фрагмент с кетогруппой

30.

Кратко этапы пентозофосфатного пути и их значение
Уравнение окислительного этапа:
Глюкозо-6-фосфат + 2 НАДФ +Н2О → рибозо-5-фосфат + СО2 +2 НАДФН2
Уравнение всего цикла:
6 Глюкозо-6-фосфат + 12 НАДФ +7 Н2О → 5 Глюкозо-6-фосфат + 6СО2 + 1Фн +12 НАДФН2
В тканях, где нужны пентозы
(костный мозг, кожа, слизистые)
активен окислительный этап
В тканях, где нужны восстановители
(жировая ткань, печень, молочные
железы)
активны оба этапа

31.

Вопросы для подготовки к опросу и коллоквиуму:
1.
Пищеварение углеводов. Ферменты. Регуляция уровня глюкозы в крови.
2.
Роль НДФС с синтезе ди и полисахаридов. Образование НДФС
3.
Синтез лактозы
4.
Синтез гликогена
5.
Пентозомонофосфатный путь. Реакции окислительной стадии. Схема неокислительной стадии.
Транскетолазные и трансальдолазные реакции.