Обмен углеводов. Гликолиз

1.

2. Значение обмена углеводов.

1. Углеводы служат источником энергии.
Выделяющаяся при окислении углеводов
энергия в основном запасается в виде АТФ.
2. Углеводы являются источником многих
органических соединений в клетке. Так, из
углеводов могут синтезироваться липиды, белки и
нуклеиновые кислоты.
3. Автотрофные организмы синтезируют углеводы в
процессе фотосинтеза и хемосинтеза (так
связывается углерод и запасается энергия), а
гетеротрофные – получают их с пищей (крахмал,
глюкоза, сахароза и др.)

3.

4. Пути распада углеводов в живых организмах.

1. Главный путь окисления углеводов в аэробных
условиях – дыхание.
С6Н12О6(Д-глюкоза) +6О2 6СО2 + 6Н2О ΔG’0=-2850кДж/моль
Энергетический эффект окисления одной молекулы глюкозы в
процессе дыхания составляет 38 АТФ.
2. Основным механизмом распада углеводов в
анаэробных условиях является брожение.
Оно осуществляется,главным образом, микроорганизмами
Например:
Спиртовое брожение:
С6Н12О6(Д-глюкоза) Дрожжи 2С2Н5ОН + 2СО2 ΔG’0=-200кДж/моль
Молочнокислое брожение:
С6Н12О6(Д-глюкоза)Молочно-кислые бактерии 2СН3 – СН(ОН) – СООН

5. Катаболизм (распад углеводов)

В анаэробных условиях в клетках животных и
растений происходит анаэробный гликолиз,
молекулярный механизм которого совпадает с
молочнокислым брожением:
С6Н12О6(Д-глюкоза) 2СН3 – СН(ОН) – СООН
Пентозофосфатный путь превращения
Д-глюкозы (апотомический путь распада).
Служит источником НАДФН*Н+ и пентоз.

6. Распад поли- и олигосахаридов. Гидролиз и фосфоролиз.

Гидролиз крахмала ускоряется ферментами из класса
гидролаз, п/кл гликозидазы:
α-амилаза обнаружена в слюне и тонком кишечнике
животных и человека. Это эндогидролаза. Гидролиз
крахмала идет ступенчато: сначала образуются
декстрины, а конечными продуктами гидролиза
являются Д-мальтоза и Д-глюкоза.
Присутствует также у всех растений.
β-амилаза характерна только для высших растений.
Ускоряет гидролиз α-1,4-гликозидных связей
полисахаридов с нередуцирующего конца с
образованием Д-мальтозы.

7. Распад поли- и олигосахаридов. Гидролиз и фосфоролиз.

γ-амилаза распространена в тканях животных и
плесневых грибов. Экзогидролаза. Ускоряет гидролиз
α-1,4-гликозидных связей полисахаридов с
нередуцирующего конца с образованием Д-глюкозы.
Амило-1,6-глюкозидаза. Ускоряет гидролиз 1,6гликозидных связей у крахмала и гликогена.
Характерен для животных, растений,
микроорганизмов. Олигосахариды также распадается
до моносахаридов с помощью ферментов –
гидролаз.
Таким образом, на этой стадии распада углеводов
путем гидролиза образуются моносахариды: Дглюкоза, Д-фруктоза, Д-галактоза и др.

8. Фосфоролиз гликогена.

Гликоген чаще распадается в клетках животных
путем фосфоролиза при участии
гликогенфосфорилазы (класс трансферазы,
подкласс гликозилтрансферазы).
Гликогенфосфорилаза

9. Фосфоролиз гликогена.

Конечным продуктом распада гликогена
путем фосфоролиза является
глюкозо-1-фосфат.
Известны случаи фосфоролиза
дисахаридов. Например, мальтоза
может распадаться до глюкозо1фосфата и глюкозы.

10. Превращение моносахаридов. Пути синтеза глюкозо-6-фосфата и значение этого соединения.

Все моносахариды в дальнейшем фосфорилируются.
Гексокиназа, Mg2+
1’. Д-фруктоза + АТФ Гексокиназа, Mg2+Д-фруктозо-6-фосфат + АДФ
2. Изомеризация гексозофосфатов
Д-фруктозо-6фосфат
Глюкозофосфат изомераза
Д-глюкозо-6фосфат

11. Превращение моносахаридов. Пути синтеза глюкозо-6-фосфата и значение этого соединения.

Фосфоглюкомутаза
3. Д-глюкозо-1-фосфат
Д-глюкоза-6-фосфат
Глюкозо-6-фосфат – ключевое соединение в
обмене углеводов. С него начинается все
важнейшие катаболические реакции
углеводов: дыхание, пентозофосфатный
цикл, гликолиз, спиртовое брожение.

12. Распад полисахаридов в желудочно-кишечном тракте человека.

Углеводы составляют существенную часть
рациона человека. Особенно много углеводов
содержат крупы, лапша и макароны (65-75%),
хлеб (50%), картофель (до 25%). Очень мало их
в мясомолочных продуктах (0,5-2%).
Переваривание углеводов начинается в ротовой
полости. В составе слюны содержится два
фермента: α-амилаза и мальтаза.
Специфической особенностью α-амилазы слюны
является способность гидролизовать только те
пищевые продукты, которые подвергались
термической обработке при приготовлении пищи.

13. Распад полисахаридов в желудочно-кишечном тракте человека.

Пища в ротовой полости находится недолго, после
попадания ее в желудок постепенно пищевой комок
пропитывается кислым желудочным соком. Низкие
значения рН инактивируют α-амилазу слюны. В
желудке амилолитические ферменты отсутствуют.
Основным местом переваривания крахмала и
гликогена является тонкий кишечник, где на них
действует α-амилаза поджелудочной железы. Она
может расщеплять крахмал, не подвергшийся
термической обработке при приготовлении пищи. В
желудочном соке также содержится фермент
мальтаза, расщепляющая мальтозу до остатков
глюкозы. Образующиеся моносахариды хорошо
всасываются кишечной стенкой.

14.

15. Анаэробный гликолиз. Значение, стадии. Энергетический эффект.

Общее уравнение: С6Н12О6 + 2Ф + 2АДФ
2СН3–СН(ОН)–СООН + 2АТФ
2 стадии
I. Первая стадия (подготовительная).
Включает пять реакций, потребляется АТФ.
1. Фосфорилирование глюкозы.
Реакция необратима. Является первой пусковой реакцией гликолиза.

16. Анаэробный гликолиз

2. Изомеризация глюкозо-6-фосфата во
фруктозо-6-фосфат.

17. Анаэробный гликолиз

3. Фосфорилирование фруктозо-6-фосфата
с образованием фруктозо-1,6-дифосфата.
Это вторая необратимая реакция гликолиза,
вторая пусковая реакция гликолиза,
используется вторая молекула АТФ.

18. Анаэробный гликолиз

4. Распад фруктозо-1,6-дифосфата на две
триозы

19. Анаэробный гликолиз

5. Изомеризация триозофосфатов

20. Анаэробный гликолиз

II. Вторая стадия гликолиза (окислительная), на которой
запасается энергия в виде АТФ.
6. Окисление глицеральдегида-3-фосфата до 3фосфоглицероил фосфата.
Фермент: глицеральдегидфосфат
дегидрогеназа (НАД+ и 4 групп НSгрупп)
А)
Б)
В)

21. Анаэробный гликолиз

7. Перенос фосфата от
3-глицероилфосфата на АДФ (синтез АТФ)

22. Анаэробный гликолиз

8. Превращение 3-фосфоглицерата в
2-фосфоглицерат

23. Анаэробный гликолиз

9. Дегидратация фосфоглицерата с
образованием 2-фосфоенолпирувата

24. Анаэробный гликолиз

10. Перенос фосфата на АДФ (синтез АТФ)

25. Анаэробный гликолиз

11. Восстановление пирувата до лактата

26.

27. Энергетический эффект анаэробного гликолиза.

На второй стадии образовалось в
расчете на Д-глюкозу – 4 АТФ, 2 АТФ
использовались на первом этапе.
4 АТФ – 2 АТФ = 2 АТФ

28. Гликогенолиз, реакции, отличающие гликогенолиз от анаэробного гликолиза. Энергетический эффект.

Исходным веществом является гликоген,
конечным – лактат (молочная кислота)
Распад гликогена идет в основном в
мышцах. Отличается от анаэробного
гликолиза только первыми реакциями.

29. Гликогенолиз, реакции, отличающие гликогенолиз от анаэробного гликолиза. Энергетический эффект.

Гликоген Гликогенфосфорилаза Глюкозо-1-фосфат
Фосфоглюкомутаза Глюкоза-6фосфат
Далее как
гликолиз
Гликоген вовлекается в анаэробный гликолиз с
помощью амило-1,6-глюкозидазы,
гликогенфосфорилазы и фосфоглюкомутазы.
Так как на образование фруктозо-1,6дифосфата тратится 1 АТФ, то
энергетический выход гликогенолиза 3 АТФ.

30.

31. Спиртовое брожение: значение. Реакции заключительного этапа брожения. Энергетический эффект.

Спиртовое брожение совпадает с
анаэробным гликолизом до пирувата.
Далее отличия:
11.
12.
Суммарное уравнение:

32. Субстратное фосфорилирование

Фосфорилирование – это синтез АТФ из АДФ и Ф.
Субстратное фосфорилирование – когда
энергия для синтеза АТФ поступает
непосредственно с субстрата. Это
простейший, примитивный путь
фосфорилирования.
Например:

33. Спасибо за внимание!!!