Презентация углеводы мед проф

1.

УГЛЕВОДНЫЙ ОБМЕН: ОСНОВНЫЕ УГЛЕВОДЫ
ОРГАНИЗМА. ПЕРЕВАРИВАНИЕ УГЛЕВОДОВ. ОБМЕН ГЛИКОГЕНА.
Профессор кафедры биохимии
им. Г.Я. Городисской,
д.б.н., Копытова Татьяна Викторовна

2.

Содержание лекции
1.
Основные углеводы организма человека, их содержание в тканях,
биологическая роль.
2. Основные углеводы пищи. Переваривание углеводов. Роль пищевых
волокон в питании.
3. Механизм трансмембранного переноса моносахаров в клетку.
4. Глюкоза как важнейший метаболит углеводного обмена.
5. Гликоген — резервная форма глюкозы. Строение, свойства и функции
гликогена.
6. Биосинтез гликогена; регуляция процесса.
7. Распад гликогена. Различия путей распада гликогена в печени и мышцах.
7. Гормональная регуляция синтеза и распада гликогена.
8. Гликогенозы.

3.

Классификация углеводов
Переваривание и всасывание углеводов

4.

УГЛЕВОДЫ
Сn (H2O)m
Углеводы имеют высокую растворимость в воде.
Они выполняют следующие функции:
• Энергетическая (быстрое доступное топливо)
• Структурная (соединительная ткань - протеогликаны)
• Защитная (иммуноглобулины, гликокаликс)
• Резервная (запас в виде гликогена)
• Пластическая (переходят в жиры и белки)
• Обезвреживание токсинов (участвуют в реакциях связывания
токсинов)

5.

КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОВ ОРГАНИЗМА
ПИЩА
ОРГАНИЗМ
УГЛЕВОДЫ
МОНОСАХАРИДЫ
простые сахара
(глюкоза)
ДИСАХАРИДЫ
лактоза, сахароза, мальтоза
(построены из двух
моносахаридов)
ОЛИГОСАХАРИДЫ
небелковые компоненты
гликопротеинов (до 10
моносахаров)
СОЖНЫЕ УГЛЕВОДЫ
(проеогликаны,
гликопротеины,
гликолипиды)
ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ
структурные полисахариды
(гликозамингликаны)
ГОМОПОЛИСАХАРИДЫ
(крахмал, гликоген)

6.

МОНОСАХАРИДЫ
глюкоза (АЛЬДОЗА)
ДИСАХАРИДЫ
фруктоза (КЕТОЗА)
ОЛИГОСАХАРИДЫ
Олигосахариды — разветвленные молекулы, содержащие от 3 до 10 остатков моносахаридов.
В свободном виде в организме не встречаются.
Являются небелковыми компонентами сложных белков — гликопротеинов, к которым относятся многие белки
плазмы крови, основного вещества соединительной ткани.

7.

ПОЛИСАХАРИДЫ (ГЛИКАНЫ)
Гомополисахариды (гликоген, крахмал)
Гетеро полисахариды – гликозамингликаны (ГАГ)
ГАГ – линейные
полимеры,
состоящие из
повторяющихся
дисахаридных
мономеров типа:
[уроновая
кислота +
сульфатированн
ый гексозамин].
(ГАГ) входят в
состав сложных
белков –
протеогликанов
соединительной
ткани.
Крахмал и гликоген построены одинаково:
состоят из одного мономера (глюкозы) и содержат
линейные цепи, в которых остатки глюкозы
соединены 1,4-гликозидными связями; в участках
ветвления — 1,6-гликозидные связи.
ТИПЫ ГАГ:
Гиалуроновая кислота
Хондроитинсульфат
Кератансульфат
Дерматансульфат
Гепарин
Гепаринсульфат

8.

СЛОЖНЫЕ УГЛЕВОДЫ – ГЛИКОПРОТЕИНЫ, ПРОТЕОГЛИКАНЫ, ГЛИКОЛИПИДЫ
В состав гликопротеинов входит 60-95% белка и
5-40% олигосахаридов.
В состав протеогликанов входит 5% белка и
95% гетерополисахаридов

9.

ПИЩЕВЫЕ УГЛЕВОДЫ
Крахмал — главный источник глюкозы
(суточное потребление: 300-400 г),
Сахароза — основной подсластитель пищи
(суточное потребление: не более 50-70 г)
Лактоза — углевод молока, основной источник углеводов для
грудных детей
Фруктоза — основной углевод ряда фруктов, мёда, компонент
сахарозы
Глюкоза — основной углевод фруктов, компонент сахарозы
Пищевые волокна — (суточное потребление: 20-35 г)

10.

ПЕРЕВАРИВАНИЕ УГЛЕВОДОВ
Ферменты гликозидазы — расщепляют гликозидные связи;
Ротовая полость — амилаза слюны (расщепляет 1,4
гликозидную связь в крахмале и гликогене до декстринов —
разветвленные олигосахара);
Желудок — переваривания не происходит, кислая рН
ингибирует амилазу слюны;
Двенадцатиперстная кишка — панкреатическая амилаза
расщепляет 1,4 гликозидные связи в декстринах;
Дисахариды (мальтоза, изомальтоза, сахароза, лактоза) —
расщепляются дисахаридазами, которые находятся на
ворсинках в виде комплексов (пристеночное переваривание
— сахарозо-изомальтазный, гликоамилазный , бетагликозидазный).

11.

ПЕРЕВАРИВАНИЕ УГЛЕВОДОВ
Нарушения переваривания и всасывания:
- дефекты ферментов, участвующих в гидролизе углеводов в
кишечнике
- нарушение всасывания продуктов переваривания углеводов в
клетки слизистой оболочки кишечника.
Симптомы и признаки:
- осмотическая диарея
- ферментативное расщепление микрофлорой кишечника с
образованием газов и органических кислот
- увеличение объема кишечного содержимого
- усиление перистальтики кишечника – спазмы, боли
- Метеоризм.
МАЛЬАБСОРБЦИЯ – патологическое состояние, вызванное
недостаточным перевариванием и всасыванием углеводов.
Лактозная недостаточность — наиболее часто встречающийся
вариант.

12.

ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА
Углеводные продукты, включающие в себя неперевариваемые волокна, называются медленными
углеводами (хлеб из зерна крупного помола, крупы, овощи).
Пищевые волокна включают в БАДы (водоросли ламинарии), или продают в виде сорбентов —
отруби.
РОЛЬ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН:
ВИДЫ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН
1. создают пищевой ком, усиливают
Название волокон
перистальтику кишечника.
Клетчатка (целлюлоза)
2. являются сорбентами глюкозы и холестерина
(«медленные» углеводы, снижается
выработка инсулина)
Гемицеллюлоза
3. являются основной субстанцией для
формирования колоний нормофлоры
Галактан
4. сорбируют токсины и холестерол
Состав
Полимер глюкозы (1,4бета-гликозидная связь)
Содержит глюкозу и
другие моносахариды
Полимер галактозы
Пектин
Полимер галактуроновой
кислоты
Ксилан
Полимер ксилозы
Арабинан
Полимер арабинозы

13.

ПЕРЕВАРИВАНИЕ УГЛЕВОДОВ

14.

ВСАСЫВАНИЕ УГЛЕВОДОВ
ГЛЮКОЗА – ПРОДУКТ ПОЛНОГО ГИДРОЛИЗА КРАХМАЛА И ГЛИКОГЕНА
Глюкоза всасывается в энтероцитах за счет облегченной диффузии (с белком – переносчиком - ГЛЮТ)
и вторично-активного транспорта — симпорт с ионами Na

15.

ВСАСЫВАНИЕ УГЛЕВОДОВ
Галактоза всасывается также как
глюкоза
Фруктоза : в отличие от глюкозы и
галактозы, всегда транспортируются
белками-транспортерами, не
зависящими от градиента натрия,
т.е. облегченной диффузией.
Так, на апикальной мембране
энтероцитов находится транспортный
белок ГлюТ-5, через который фруктоза
диффундирует в клетку.

16.

Роль глюкозы в метаболизме организма
Синтез и распад гликогена
Патологии углеводного обмена

17.

ГЛЮКОЗА КАК ВАЖНЕЙШИЙ МЕТАБОЛИТ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА
ГЛЮКОЗА
60%
40%
ПЕЧЕНЬ
2/3
Запасается в виде
гликогена
КРОВОТОК
1/3
Окисляется до АТФ
или превращается в
жиры
2/3
Мышцы и жировая
ткань
1/3
Инсулинезависимые
клетки (мозг)

18.

ГЛЮКОЗА КАК ВАЖНЕЙШИЙ МЕТАБОЛИТ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА
Основные пути метаболизма глюкозы в клетке

19.

СИНТЕЗ ГЛИКОГЕНА
Синтез гликогена идет активно в период через 1-1,5 часа после приема
углеводной пищи
АБСОРБТИВНЫЙ ПЕРИОД
Синтез гликогена происходит в печени (для поддержания постоянства
глюкозы в крови)
и мышцах (для выполнения мышечной работы)

20.

СИНТЕЗ ГЛИКОГЕНА
Фосфорилирование глюкозы необходимо для того, чтобы она
задерживалась в клетке и участвовала в различных метаболических путях.
Глюкозо-6-фосфат не может покинуть клетку.
Гликоген – самая выгодная для организма форма запасания глюкозы.

21.

СИНТЕЗ ГЛИКОГЕНА
Реакция удлинения полисахаридной цепи
УДФ-глюкоза + (глюкоза)n → (глюкоза)n+1
праймер
гликоген
ГЛИКОГЕНСИНТАЗА – регуляторный фермент.

22.

РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА ГЛИКОГЕНА
ГЛИКОГЕНСИНТАЗА – регуляторный фермент, который активен в дефосфорилированном состоянии
(химическая модификация), под контролем ИНСУЛИНА.
Гликогенсинтаза
неакт.
Фосфопротеинфосфатаза неакт.
P
Pi
Гликогенсинтаза
акт.
АТФ
АДФ
Фосфопротеинфосфатаза акт.
P
Киназа фосфорилазы
акт.
P
Pi
Киназа фосфорилазы
неакт.

23.

РАСПАД ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИ
Распад гликогена в печени происходит до образования
глюкозы с целью поддержания уровня этого метаболита в
крови
(глюкоза)n + Фn → глюкозо-1-ф + (глюкоза)n-1
гликоген
ФЕРМЕНТ: ГЛИКОГЕНФОСФОРИЛАЗА — регуляторный
В точке ветвления альфа 1-6 гликозидная связь расщепляется
под действием деветвящего фермента
Глюкозо-1-фосфат ←→ глюкоза-6-фосфат
фермент — фосфоглюкомутаза
Глюкозо-6-фосфат + Н2О → ГЛЮКОЗА + Фн
фермент — глюкозо-6-фосфатаза

24.

РАСПАД ГЛИКОГЕНА В МЫШЦАХ
Распад гликогена в мышцах идет до глюкозо-6-фосфата, который
приходит в гликолиз (гликогенолиз) и
обеспечивает АТФ работающую мышцу.
(глюкоза)n + Рn → гл.-1-ф + (глюкоза)n-1
гликоген
ФЕРМЕНТ: ГЛИКОГЕНФОСФОРИЛАЗА — регуляторный
Глюкозо-1-фосфат ←→ глюкоза-6-фосфат
фермент — фосфоглюкомутаза
Глюкозо-6-фосфат сразу поступает в гликолиз,
у мышц нет фермента глюкозо-6-фосфатазы
Гликогенолиз активно протекает в мышечной ткани на первых этапах
движения.
Энергетический выход – на 3 АТФ больше, чем в гликолизе

25.

РЕГУЛЯЦИЯ РАСПАДА ГЛИКОГЕНА
КАСКАДНОСТЬ !!!

26.

ПАТОЛОГИИ ОБМЕНА ГЛИКОГЕНА
ГЛИКОГЕНОЗЫ обусловлены дефектом ферментов, распада
гликогена, проявляются избыточным накоплением
гликогена.
Известно 9 типов; могут отражать нарушения обмена
гликогена в мышцах или в печени независимо.
Основные симптомы: гипоглекимия, лактоацидоз, липолиз
жировой ткани, гиперурикемия.
Лечение – частое кормление при исключении сахарозы и
лактозы
АГЛИКОГЕНОЗЫ — заболевания, возникающее в результате
дефектов ферментов синтеза гликогена, чаще
гликогенсинтазы. В печени — очень низкое содержание
гликогена.

27.

ПАТОЛОГИИ ОБМЕНА ГЛИКОГЕНА
ДЕФЕКТ ФЕРМЕНТА
ТИП ГЛИКОГЕНОЗА
ГЛЮКОЗО 6-ФОСФАТАЗА
1-й ТИП (БОЛЕЗНЬ ГИРКЕ)
АЛЬФА-1,4-ГЛЮКОЗИДАЗА
2-й ТИП (БОЛЕЗНЬ ПОМПЕ)
АМИЛО-1,6-ГЛЮКОЗИДАЗА
3-й ТИП (БОЛЕЗНЬ КОРИ)
D-1,4-ГЛЮКАНО-aГЛИКОЗИЛТРАНСФЕРАЗА
ГЛИКОГЕНФОСФОРИЛАЗА
МИОЦИТОВ
ГЛИКОГЕНФОСФОРИЛАЗА
ГЕПАТОЦИТОВ
ФОСФОГЛЮКОМУТАЗА
4-й ТИП (БОЛЕЗНЬ
Андерсена)
5-й ТИП (БОЛЕЗНЬ
МакАРДЛЯ)
6-й ТИП (БОЛЕЗНЬ ГИРСА)
ФОСФОФРУКТОМУТАЗА
КИНАЗА ФОСФОРИЛАЗЫ
ГЕПАТОЦИТОВ
7-й ТИП (БОЛЕЗНЬ
ТОМПСОНА)
8-й ТИП (БОЛЕЗНЬ ТАРУИ)
9-й ТИП (БОЛЕЗНЬ ХАГА)

28.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!