Биологическое значение цикла кори
В клетках организма всегда существует потребность в глюкозе:
- для эритроцитов глюкоза является единственным источником энергии,
- нервная ткань потребляет около 120 г глюкозы в сутки и эта величина практически не зависит от интенсивности ее работы. Только в экстремальных ситуациях (длительное голодание) она способна получать энергию из неуглеводных источников (кетоновые тела),
- глюкоза играет весомую роль для поддержания необходимых концентраций метаболитов цикла трикарбоновых кислот (в первую очередь оксалоацетата).
Таким образом, при определенных ситуациях – при низком содержании углеводов в пище, голодании, длительной физической работе, т.е. когда глюкоза крови расходуется и наступает гипогликемия, организм должен иметь возможность синтезировать глюкозу и нормализовать ее концентрацию в крови. Это достигается реакциями глюконеогенеза, идущими в печени.
По определению, глюконеогенез – это синтез глюкозы из неуглеводных компонентов: лактата, пирувата, глицерола, кетокислот цикла Кребса и других кетокислот, из аминокислот.
Необходимость глюконеогенеза и его значение для организма демонстрируют два цикла – глюкозо-лактатный и глюкозо-аланиновый.
Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори)
Глюкозо-лактатный цикл – это циклический процесс, объединяющий реакции глюконеогенеза и реакции анаэробного гликолиза. Глюконеогенез происходит в печени, субстратом для синтеза глюкозы является лактат, поступающий в основном из эритроцитов или мышечной ткани.
В эритроцитах молочная кислота образуется непрерывно, так как для них анаэробный гликолиз является единственным способом образования энергии.
В скелетных мышцах высокое накопление молочной кислоты (лактата) является следствием гликолиза при очень интенсивной, субмаксимальной мощности, работе, при этом внутриклеточный рН снижается до 6,3-6,5. Но даже при работе низкой и средней интенсивности в скелетной мышце всегда образуется некоторое количество лактата.
Убрать молочную кислоту можно только одним способом – превратить ее в пировиноградную кислоту. Однако сама мышечная клетка ни при работе, ни во время отдыха не способна превратить лактат в пируват из-за особенностей изофермента лактатдегидрогеназы-5. Зато клеточная мембрана высоко проницаема для лактата и он движется по градиенту концентрации наружу. Поэтому во время и после нагрузки (при восстановлении) лактат легко удаляется из мышцы. Это происходит довольно быстро, всего через 0,5-1,5 часа в мышце лактата уже нет. Малая часть молочной кислоты выводится с мочой.
Большая часть лактата крови захватывается гепатоцитами, окисляется в пировиноградную кислоту и вступает на путь глюконеогенеза. Глюкоза, образованная в печени, используется самим гепатоцитом или возвращается обратно в мышцы, восстанавливая во время отдыха запасы гликогена. Также она может распределиться по другим органам.
Глюкозо-лактатный (выделен желтым) и глюкозо-аланиновый циклы
Глюкозо-аланиновый цикл
Целью глюкозо-аланинового цикла также является уборка пирувата, но кроме этого решается еще одна немаловажная задача – доставкааминного азота из мышцы в печень.
При мышечной работе и в покое в миоците распадаются белки и образуемые аминокислоты трансаминируются с α-кетоглутаратом и полученный глутамат взаимодействует с пируватом. Образующийся аланин является транспортной формой аминного (аминокислотного) азота и пирувата из мышцы в печень. В гепатоците идет обратная реакция трансаминирования, аминогруппа через глутамат передается на синтез мочевины, пируват используется для синтеза глюкозы.
Кроме мышечной работы, глюкозо-аланиновый цикл активируется во время голодания, когда белки мышц и других тканей распадаются и многие аминокислоты используются в качестве источника энергии, а их азот необходимо доставить в печень.
Источник
Лактат – конечный продукт анаэробного окисления глюкозы в мышцах, особенно в белых мышечных волокнах, где митохондрий меньше, чем в красных. Может включаться в глюконеогенез после окисления до пирувата в лактатдегидрогеназной реакции. При продолжительной физической работе основным источником лактата является скелетная мускулатура, в клетках которой преобладают анаэробные процессы. Накопление молочной кислоты в мышцах ограничивает их работоспособность. Это связано с тем, что при повышении концентрации молочной кислоты в ткани снижается уровень рН (молочнокислый ацидоз). Изменение рН приводит к ингибированию ферментов важнейших метаболических путей. В утилизации образующейся молочной кислоты важное место принадлежитглюкозо-лактатному циклу Кори.
Цикл Кори и глюкозо-аланиновый цикл (пояснения в тексте).
Лактат, образовавшийся в мышцах, переносится кровью в печень, где в процессе глюконеогенеза превращается в глюкозу, которая с током крови может возвращаться в работающую мышцу. В печени часть лактата может окисляться до углекислого газа и воды, превращаться в пируват и вовлекаться в общий путь катаболизма.
Значение цикла Кори:
1. Регуляция постоянного уровня глюкозы в крови.
2. Обеспечивает утилизацию лактата.
3. Предотвращает накопление лактата (снижение рН – лактоацидоз).
4. Экономичное использование углеводов организмом.
Регуляция обмена углеводов осуществляется на уровне тканей – кровь, печень, мышцы.
Глюкогенные аминокислоты, к которым относятся большинство белковых аминокислот. Ведущее место в глюконеогенезе среди аминокислот принадлежит аланину, который может превращаться в пируват путём трансаминирования. При голодании, физической работе и других состояниях в организме функционирует глюкозо-аланиновый цикл, подобный циклу Кори для лактата (рисунок 16.2). Существование цикла аланин – глюкоза препятствует отравлению организма, так как в мышцах нет ферментов, утилизирующих аммиак. В результате тренировки мощность этого цикла значительно возрастает.
Другие аминокислоты могут, подобно аланину, превращаться в пируват, а также в промежуточные продукты цикла Кребса (α-кетоглутарат, фумарат, сукцинил-КоА). Все эти метаболиты способны преобразовываться в оксалоацетат и включаться в глюконеогенез.
Глицерол – продукт гидролиза липидов в жировой ткани.Этот процесс значительно усиливается при голодании. В печени глицерол превращается в диоксиацетонфосфат – промежуточный продукт гликолиза и может быть использован в глюконеогенезе.
Жирные кислоты и ацетил-КоА не являются предшественниками глюкозы. Окисление этих соединений обеспечивает энергией процесс синтеза глюкозы.
Энергетический баланс. Путь синтеза глюкозы из пирувата (рисунок 16.6) содержит три реакции, сопровождающиеся потреблением энергии АТФ или ГТФ:
а) образование оксалоацетата из пирувата (затрачивается молекула АТФ);
б) образование фосфоенолпирувата из оксалоацетата (затрачивается молекула ГТФ);
в) обращение первого субстратного фосфорилирования – образование 1,3-дифосфоглицерата из 3-фосфоглицерата (затрачивается молекула АТФ).
Каждая из этих реакций повторяется дважды, так как для образования 1 молекулы глюкозы (С6) используются 2 молекулы пирувата (С3). Поэтому энергетический баланс синтеза глюкозы из пирувата составляет – 6 молекул нуклеозидтрифосфатов (4 молекулы АТФ и 2 молекулы ГТФ). При использовании других предшественников энергетический баланс биосинтеза глюкозы отличается.
Источник
Глюконеогенез
– это образование глюкозы вновь
из неуглеводных компонентов: пирувата,
лактата,гликогенных аминокислот,
глицерина,любого соединения, которое
в процессе катаболизма может быть
превращено в пируват или один из
метаболитов цикла Кребса.
Глюконеогенез
протекает в: печени, корковом веществе
почек,слизистой кишечника.За счёт
глюконеогенеза в условиях углеводного
голодания образуется 80 г глюкозы.
Глюконеогенез–это
частично обращённый гликолиз.
Три
реакции гликолиза необратимы, поэтому
используются другие ферменты.
Пируваткиназная реакция заменяется
двумя:пируваткарбоксилазной реакцией
и фосфоенолпируваткарбоксикиназной
реакцией.
Между
этими реакциями существует челночный
механизм.ЩУК не может самостоятельно
выйти из митохондрий.ЩУК + НАДН+Н =
малат + НАД. В цитоплазме малат окисляется
цитоплазматической малатдегидрогеназой
до ЩУК
От
ФЕП до ФФК реакции все реакции идут в
обратной последовательности
гликолиза:Фосфофруктокиназная реакция
заменяется фруктозодифосфатазной
реакцией.
Биологическая
роль глюконеогенезаизбавление от
лактата (85% лактата идёт на глюконеогенез,
15% – окисляется до СО2, Н2О и энергии),
связь обменов, получение эндогенной
глюкозы.
Итоговое
уравнение глюконеогенеза
2
лактата + 6АТФ + 4Н2О + 2НАДН+Н глюкоза
+ 6АДФ + 6Фн + 2НАД
АТФ
используется в пируваткарбоксилазной,
фосфоенолпируваткарбоксикиназной,
фосфоглицераткиназной реакциях. НАДН+Н
необходим для ГАФДГ. 2Н20 участвуют в
енолазной реакции. 2Н20 – в фосфатазных
реакциях.
Регуляция
глюконеогенеза4 фермента определяют
скорость процесса. При уменьшении АТФ
и НАД тормозится глюконеогенез. Ключевые
ферменты стимулируются АТФ,ингибируются
– АДФ и АМФ. Инсулин – репрессор ферментов
глюконеогенеза.Процесс активируется:
глюкокортикоидами, жирными кислотами,
избытком лактата в крови, глюкагоном.
Цикл
Кори
осуществляет связь между
гликолизом в мышце при активной работе
и глюконеогенезом в печени. При работе
лактат поступает из мышц в кровь и
печень.
Мышца
Кровь
Печень
3)Больной 50 лет поступил в клинику с жалобами на резкие боли в области сердца, слабость. Активность каких ферментов следует определить в крови больного для исключения инфаркта миокарда?
МБ+КФК
ЛДГ
АСТ/АЛТ
Миоглобин
тропонин
Билет
23
1)Холестерин, его биологическая роль, биосинтез. Гиперхолестеринемии. Атеросклероз.
Холестерин:
циклический
ненасыщенный спирт,нерастворим
в воде,в
основе холестерина лежит кольцо
циклопентанпергидрофенантрена.
Содержится
в: коре надпочечников, мозге, нервной
ткани, мышцах, соединительной ткани,
жировой ткани.
Биороль:
синтез
желчных кислот,синтез
половых гормонов,синтез
кортикостероидов,синтез
витамина D3,входит
в состав клеточных мембран, миелиновых
оболочек,участвует
в образовании желчных камней, развитии
атеросклероза.
Пищевые
источники холестерина:
печень,
яйца,
мясо,
мозг,
икра.
Синтезируется
в:
эндоплазматическом
ретикулуме, цитозоле печени (80%),
коже,
стенке
тонкой кишки.
Синтез
холестерина:
включает
35 реакций,идёт
в 3 стадии:
образование
из ацетил-КоА мевалоновой кислоты,образование
из мевалоновой кислоты сквалена,циклизация
сквалена в холестерин.
Холестеринемии:
1)Наследственная.
В
сыворотке крови увеличено содержание
холестерина, β-липопротеинов
Механизм
развития заболевания– отсутствие
или снижение количества рецепторов
клеток к ЛПНП, снижается захват и
катаболизм холестерина из ЛПНП,
увеличивается содержание холестерина
в плазме, оседание холестерина на стенки
сосудов, развитие атеросклеротических
бляшекОсложнения– ранний инфаркт миокарда, ксантоматоз,
инсульт
2)
Алиментарная гиперхолестеринемиявозникает от избытка в питании холестерина
3)Вторичная
гиперхолестеринемиявозникает
при гипотиреозе, сахарном диабете,
подагре, нефротическом синдроме
Атеросклероз:
Заболевание,
связанное с накоплением холестерина
в интиме сосудов с последующей
дегенерацией, отложением в очаг поражения
солей кальция, фиброзированием очага
и тромбозомДиагностические
критерии:гиперлипидемия,
гиперхолестеринемия
изменение
состава и соотношения транспортных
форм холестерина (увеличение ЛПНП и
уменьшение ЛПНП)Снижение
соотношения фосфолипиды
холестерин
Снижение
активности липопротеинлипазыУменьшение
в составе триацилглицеринов
полиненасыщенных жирных кислот и эфиров
холестерина
Способствуют
развитию атеросклероза:
наследственная
предрасположенность
гипертония
сахарный
диабет
ожирение
стрессы
гиподинамия
нарушение
равновесия свертывающей и противосвертывающей
системы крови.
Соседние файлы в предмете Биохимия
- #
- #
Источник
Цикл
Кори (глюкозо-лактатный цикл) открыла
чешская ученая, лауреат Нобелевской
премии Тереза
Кори.
Он представляет собой биохимический
транспорт лактата
из мышц в печень и дальнейший синтез
глюкозы
из лактата, катализируемый ферментами
глюконеогенеза:
При
интенсивной мышечной работе и в условиях
отсутствия или недостаточного числа
митохондрий
(например, в эритроцитах)
глюкоза
подвергается анаэробному гликолизу
с образованием лактата.
При накоплении лактата в мышцах возникает
лактат-ацидоз, раздражаются чувствительные
нервные окончания, что вызывает боль в
мышцах.
Лактат
переносится кровью в печень и превращается
в пируват, а затем в глюкозу (глюконеогенез),
которая с током крови может возвращаться
в работающую мышцу.
Направление
лактатдегидрогеназной реакции в
работающих мышцах и печени обусловлено
отношением концентраций восстановленной
и окисленной форм НАД+:
отношение НАД+/НАДН
в сокращающейся мышце больше, чем в
печени.
7.7. Спиртовое брожение
Спиртовое брожение
осуществляется дрожжеподобными
организмами, а также некоторыми плесневыми
грибками:
Механизм
реакции близок к гликолизу. Расхождение
начинается после этапа образования
пирувата. При гликолизе пируват при
участии фермента ЛДГ и кофермента НАДН
восстанавливается в лактат. При спиртовом
брожении пируват подвергается
декарбоксилированию, в результате
образуется ацетальдегид, а затем при
восстановлении его – этанол:
При молочнокислом
брожении ПВК не декарбоксилируется, а,
как и при гликолизе в животных тканях,
восстанавливается при участии ЛДГ за
счет водорода НАДН.
7.8. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы
Пентозофосфатный
путь –
альтернативный путь окисления глюкозы.
Его функции:
–
поставляет клеткам кофермент НАДФН,
использующийся как донор водорода в
реакциях восстановления;
–
обеспечивает клетки пентозофосфатами
для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых
кислот.
Пентозофосфатный
путь не приводит к синтезу АТФ.
Ферменты пути
локализованы в цитозоле.
В
пентозофосфатном пути превращения
глюкозы выделяют окислительный и
неокислительный пути образования
пентоз.
Окислительный
путь включает
две реакции дегидрирования. Коферментом
дегидрогеназ является НАДФ+,
восстанавливающийся в НАДФН. Пентозы
образуются при окислительном
декарбоксилировании.
Неокислительный
путь включает
реакции переноса 2- и 3-х углеродный
фрагментов с одной молекулы на другую.
Этот путь служит для синтеза пентоз.
Процесс обратим, и из пентоз могут
образовываться гексозы.
Пентозофосфатный
путь образования пентоз протекает в
печени, жировой ткани, молочной железе,
коре надпочечников, эритроцитах.
1).
Дегидрирование глюкозо-6-фосфата при
участии глюкозо-6-фос-фатдегидрогеназы
и кофермента НАДФ+
с образованием 6-фосфоглюконо--лактона
и НАДФН:
2).
6-фосфоглюконо--лактон
нестабилен и гидролизуется с образованием
6-фосфоглюконата (фермент –
6-фосфоглюконолактоназа):
3).
Дегидрирование и декарбоксилирование
6-фосфоглюконата с образованием
рибулозо-5-фосфата (пентоза) и НАДФН при
участии декарбоксилирующей
6-фосфоглюконатдегидрогеназы:
4).
Под действием эпимеразы из рибулозо-5-фосфата
образуется ксилулозо-5-фосфат (пентоза).
Под влиянием изомеразы рибулозо-5-фосфат
превращается в рибозо-5-фосфат (пентоза).
Между формами пентозофосфатов
устанавливается равновесие:
На
этом этапе пентозофосфатный путь может
быть завершен. При других условиях
наступает неокислительная стадия
пентозофосфатного цикла, протекающая
в анаэробных условиях. Она заключается
в переносе двух- и трехуглеродных
фрагментов от одной молекулы к другой.
При этом образуются вещества, характерные
для гликолиза (фруктозо-6-фосфат,
фруктозо-1,6-бисфосфат, фосфотриозы), и
вещества, специфические для пентозофосфатного
пути (седогептулозо-7-фосфат,
пентозо-5-фосфаты, эритрозо-4-фосфат).
Шесть
молекул
глюкозо-6-фосфата в пентозофосфатном
цикле
образуют 6 молекул
рибулозо-5-фосфата и 6 молекул
СО2.
Из 6 молекул
рибулозо-5-фосфата регенерируется 5
молекул
глюкозо-6-фосфата:
Промежуточные
продукты цикла (фруктозо-6-фосфат и
глицеральдегид-3-фосфат) включаются в
гликолиз.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник
Глюконеогенез. Цикл кори и глюкозо- аланиновый цикл: физиологическое значение Цикл Кори — совокупность биохимических ферментативных процессов транспорта лактата из мышц печень, и дальнейшего синтеза глюкозы из лактата, катализируемое ферментами глюконеогенеза. . Глюкозо-аланиновый цикл. Этот цикл выполняет две функции 1) переносит аминогруппы из скелетных мышц в печень, где они превращаются в мочевину, и 2) обеспечивает работающие мышцы глюкозой, поступающей с кровью из печени, где для ее образования используется углеродный скелет аланина.
Пентозофосфатный путь окисления глюкозы, сущность, значение, распространение.
Пентозофосфа́тный путь (пентозный путь, гексозомонофосфатный шунт[1], путь Варбурга — Диккенса — Хорекера[2]) — альтернативный путь окисления глюкозы (наряду с гликолизом и путём Энтнера — Дудорова), включает в себя окислительный и неокислительный этапы.Суммарное уравнение пентозофосфатного пути: 3 глюкозо-6-фосфат + 6 NADP+ → 3СО2 + 6 (NADPH + Н+) + 2 фруктозо-6-фосфат[en] + глицеральдегид-3-фосфат[3]. Пентозофосфатный путь распространён у растений и животных, а у большинства микроорганизмов имеет только вспомогательное значение[2]. Ферменты пентозофосфатного пути располагаются в цитозоле и животных, и растительных клеток; кроме того, в клетках млекопитающих они располагаются также в эндоплазматическом ретикулуме, а у растений — в хлоропластах[4].
Конечные продукты обмена углеводов. Реакции в результате которых они образуются. Выделение.
Конечными продуктами распада углеводов в тканях являются вода и углекислый газ. Конечными продуктами биологического окисления являются вода и двуокись углерода. Субстратами биологического окисления являются продукты превращений жиров, белков и углеводов. Окисление биологическое — совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих в биологических объектах. Под процессом окисления понимают потерю веществом электронов или электронов и протонов одновременно (потерю водородных атомов) или присоединение кислорода. Реакции противоположного направления характеризуют процесс восстановления. Восстановителями называют вещества, теряющие электроны, окислителями — вещества, приобретающие электроны. Окисление биологическое составляет основу тканевого, или клеточного, дыхания (процесса, в результате которого ткани и клетки поглощают кислород и выделяют углекислый газ и воду) — главного источника энергии для организма. Веществом, принимающим (акцептирующим) электроны, т. е. восстанавливающимся, является молекулярный кислород, превращающийся в анион кислорода O——. Водородные атомы, отщепляемые от органического вещества — субстрата окисления (SH2), превращаются при потере электронов в протоны или положительно заряженные катионы водорода:
SH2→S→2H; 2Н→2H+ + 2e: ½O2→О; О→2е→O——; 2H+ + O——→H2O+55 ккал. В результате реакции между катионами водорода и анионами кислорода образуется вода, а реакция сопровождается выделением значительного количества энергии на каждые 18 г воды). В качестве побочного продукта биологического окисления образуется углекислый газ.
Липиды пищи, биологическое значение, переваривание, всасывание в желудочно-кишечном тракте. Роль и состав мицелл.
С пищей поступает большое количество липидов – 60-80г/сут. Рекомендуется поступление липидов на уровне 30% суточного калоража, причем доля растительных липидов от этого общего количества должна быть не менее 30%. Основными липидами пищи являются следующие:ТАГ – 99% пищевых липидов – 1) энергетический материал, окисление 1 г ТАГ сопровождается выделением 38,9кДж (9,3ккал) энергии. В ТАГах тела здорового человека массой 70кг одновременно заключено 140млнкалорий (140тыс ккал). Это в 100 раз больше, чем может дать весь гликоген организма; 2) источники эндогенной воды, окисление 100 г дает 107мл воды. Это имеет особое значение для животных, впадающих в спячку; 3) механическая, или защитная функция – органы находятся в жировых капсулах; 4) структурная роль – ТАГ в небольших количествах входят в мембраны; 5) ТАГ участвуют в теплорегуляции – плохие проводники тепла.ФЛ делятся на 2 группы: фосфоглицериды (ФХ, ФС, ФЭА, ФИ, кардиолипины, плазмологены) и сфинглилипиды (церамиды и сфингомиелины). Выполняют:структурную роль – из общего количества липидов мембран составляют более 50 % и образуют билипидный слой;входят в состав транспортных форм липидов – мицелл, ХМ и ЛП и участвуют в эмульгировании, переваривании, всасывании и транспорте липидов по организму;
некоторые ФЛ участвуют в свертывании крови, например, ФЭА и ФС;липотропное действие – ФЛ предохранют печень от ожирения;
Источник