Метаболизм углеводов

1. Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте

Основными пищевыми углеводами являются крахмал, гликоген, а также дисахариды - лактоза, сахароза, мальтоза. Их переваривание заключается в расщеплении поли-, олиго- и дисахаридов до моносахаридов под влиянием ферментов-гликозидаз желудочно-кишечного тракта.
Переваривание крахмала начинается уже в ротовой полости под влиянием амилазы слюны. Однако в основном его гидролиз с образованием фрагментов крахмала - декстринов - происходит в тонком кишечнике под действием а-амилазы поджелудочной железы (амило-1,4-гликозидазы):
Крахмал -» декстрины -> олигосахариды -» мальтоза + изомальтоза
Образующиеся мальтоза и изомальтоза, а также другие дисахариды, поступающие с пищей, гидролизуются специфическими энзимами-гликозидазами на поверхности ворсинок кишечных клеток:
Мальтоза —> 2 а-глюкоза; фермент-.мальтоза (а-1,4-гликозидаза), Изомальтоза —> 2 а-глюкоза; фермент - изомалыпаза (а-1,6-гликозидаза), Сахароза -» а-глюкоза + Р-фруктоза; фермент - сахароза, Лактоза -» а-глюкоза + р-галактоза; фермент - лактоза.
Глюкоза, галактоза и фруктоза попадают в клетки кишечника и далее в кровь путем облегченной диффузии, с участием специальных переносчиков. Глюкоза и галактоза могут всасываться и с помощью активного транспорта (симпорт моносахарщНМа+) с затратой энергии АТФ; этот механизм позволяет транспортировать моносахариды и против градиента концентрации, если их содержание в полости кишечника невелико.
Перенос глюкозы из крови в клетки большинства тканей зависит от гормона поджелудочной железы инсулина, который контролирует работу
ембранных ферментов-переносчиков. Исключение составляют два органа • печень и мозг; скорость поступления глюкозы в их клетки зависит только от ее концентрации в крови.

2. Анаэробный распад глюкозы

Суммарное уравнение процесса:

С₆Н₁₂0₆ + 2 Н₃Р0₄ + 2 АДФ = 2 С₃Н₆О₃ + 2 АТФ + 2 Н₂O.

Биологическая роль гликолиза:

1. Генерирование АТФ. Гликолиз — единственный процесс в клетках, продуцирующий АТФ без потребления кислорода. Клетки, имеющие мало или не имеющие вообще митохондрий, получают АТФ только в ходе гликолиза.Значение гликолиза для эритроцитов. Гликолиз — единственный процесс, продуцирующий АТФ в эритроцитах и поддерживающий их целостность и функции.Наследственный дефект пируваткиназы сопровождается гемолитической анемией. При этой патологии эритроциты имеют от 5 до 25 % нормальной пируваткиназной активности и, следовательно, скорость гликолиза низкая.

Промежуточный продукт гликолиза в эритроцитах — 2,3-дифосфоглицерат (2,3-ДФГ)

— понижает сродство гемоглобина к кислороду, способствуя диссоциации кислорода из оксигемоглобина и переходу его в ткани. Нарушения гликолиза в эритроцитах могут оказывать влияние на транспорт кислорода. Так, при недостаточности гексокиназы наблюдается понижение уровня 2,3-ДФГ и ненормально высокое сродство гемоглобина к кислороду. И наоборот, при недостаточности пируваткиназы содержание 2,3-ДФГ вдвое превышает норму, что обусловливает низкое сродство гемоглобина к кислороду.

2. Является источником углеводородных радикалов для процессов биосинтеза в клетках.Гликогенолиз-биохимическая реакция, протекающая главным образом в печени и мышцах, во время которой гликоген расщепляется до глюкозы и глюкозо-6-фосфата. Гликогенолиз стимулируется гормонами глюкагоном и адреналином.Расщепление гликогена включает несколько этапов. Сначала фосфорилаза последовательно отщепляет остатки глюкозы от концов боковых цепей гликогена При этом фосфорилируются альфа-1,4-связи и образуются молекулы глюкозо-1-фосфата. Фосфорилаза атакует боковую цепь до тех пор, пока не дойдет до точки, отстоящей на 4 остатка глюкозы от места ветвления (т. е. от альфа-1,6-связи). Затем вступает в действие система отщепления боковых цепей гликогена. Первый фермент этой системы - 4-альфа-D-глюканотрансфераза - отщепляет 3 из 4 остатков глюкозы и переносит их на свободный конец другой боковой цепи. Второй фермент - амило-1,6-глюкозидаза - отщепляет от главной цепи четвертый остаток глюкозы. После этого главная цепь гликогена становится доступной для фосфорилазы. В реакции, катализируемой амило-1,6-глюкозидазой, образуется глюкоза.У здоровых людей при голодании до 8% гликогена печени расщепляется амило-1,6-глюкозидазой до глюкозы, а 92% гликогена расщепляется фосфорилазой до глюкозо-1-фосфата. Под действием фосфоглюкомутазы глюкозо-1-фосфат превращается в глюкозо-6-фосфат, при гидролизе которого в печени образуется глюкоза, поступающая в кровь.Таким образом, основное количество глюкозы при голодании образуется в печени из глюкозо-6-фосфата.