Анаэробный и аэробный путь катаболизма глюкозы. Глюконеогенез

Цели занятия: – получить представление о процессах переваривания и всасывания углеводов; – сформировать знания о процессах гликолиза и глюконеогенеза и принципах их регуляции; получить представление о процессах аэробного окисления глюкозы, челночных механизмах переноса водорода, эффекте Пастера.

 

Задачи обучения: – уметь использовать знания процессов переваривания и всасывания углеводов в ЖКТ для объяснения причин нарушения этих процессов; – уметь использовать знания о регуляции и взаимосвязи процессов гликолиза и глюконеогенеза для объяснения изменений уровня глюкозы;

 

Основные вопросы темы:

  1. Переваривание и всасывание углеводов. Нарушения этих процессов.
  2. Реакции гликолиза, его физиологическое значение, регуляция.
  3. Глюконеогенез. Влияние этанола. Цикл Кори. Регуляция.
  4. Метаболизм дисахаридов, вовлечение их в гликолиз.

5.Аэробный распад глюкозы. Регуляция процесса. Эффект Пастера.

6.Челночные механизмы переноса электронов и протонов в митохондрии.

7.Аллостерические механизмы регуляции  аэробного и анаэробного распадов глюкозы, их взаимосвязь.

8.Энергетический выход при аэробном и анаэробном окислении глюкозы.

 

Методы обучения и преподавания: практическое занятие – дискуссия.

В ходе дискуссии  обратить внимание на следующее:

В сутки человек потребляет около 400 г углеводов в виде крахмала, в меньшей степени, в виде сахарозы, лактозы и др. В пищеварительном тракте углеводы перевариваются специфическими гликозидазами. Конечными продуктами переваривания являются соответствующие моносахариды, которые  всасываются за счет вторичного активного транспорта.

В клетках глюкоза фосфорилируется до глю-6-фосфата и это соединение является внутриклеточной формой существования глюкозы, которое используется как в синтезе структурно-функциональных компонентов клетки, так и катаболизме глюкозы до СО2 и Н2О

Окисление глюкозы включает в себя превращение глюкозы до ПВК (специфические пути) и окисление ПВК до СО2 и Н2О (общие пути катаболизма).

Работающие мышцы и некоторые другие ткани могут получать энергию за счёт окисления глюкозы до молочной кислоты, через образование ПВК. Физиологическое значение этого процесса сводится к синтезу АТФ вне цепи переноса электронов.

Поскольку глюкоза является для некоторых органов и клеток почти единственным источником энергии, её концентрация в крови поддерживается на постоянном уровне. Постоянство концентрации глюкозы в крови обеспечивается сбалансированным взаимодействием ряда биохимических механизмов, ответственных за утилизацию глюкозы из внеклеточных жидкостей, с одной стороны, и её продукцию из гликогена (мобилизация гликогена печени) ; аминокислот, лактата и др. метаболитов (глюконеогенез).

Регуляция процессов утилизации и образование  глюкозы осуществляется внутри и внеклеточными факторами, к последним относятся гормоны: инсулин, глюкагон, адреналин и глюкокотикоиды.

Превращение глюкозы в лактат состоит из 3 этапов:.

а) фосфорилирование и расщепление глюкозы на две фосфотриозы.

б) Окисление фосфоглицеринового альдегида в 1,3 дифосфоглицерат и образование АТФ вне     дыхательной цепи

в) Внутримолекулярное окисление и восстановление 2-фосфоглицератаи его превращение в ПВК и затем в лактат, сопряженное с образованием АТФ

При голодании уровень сахара в крови поддерживается за счет глюконеогенеза. Основными субстратами для глюконеогенеза являются лактат, глицерн, аминокислоты. Биосинтез глюкозы из лактата и ПВК в клетках осуществляется путем прямого обращения большинства реакций гликолитического расщепления глюкозы. Исключение составляют 3 реакции гликолиза, которые необратимы. Глюконеогенез происходит в основном в печени, а также в почках и в клетках слизистой кишечника.

Процессы катаболизма (гликолиз) и анаболизма (глюконеогенез) не могут протекать одновременно с одинаковой скоростью, так как в противном случае осуществлялась бы бесполезная работа следующего цикла:

глюкоза——- 2 лактат + 2 АТФ

2 лактат + 6 АТФ —— глюкоза

Для предотвращения этого цикла в организме существуют регуляторные системы. Внутриклеточными регуляторами являются субстраты и промежуточные продукты, играющие роль аллостерических эффекторов. К регуляторным относятся ферменты необратимых реакций гликолиза и глюконеогенеза. В конечном счете соотношение гликолиза и глюконеогенеза определяется энергетическим статусом клетки. Обсудить метаболизм этилового спирта и объяснить причины снижения скорости глюконеогенеза и его последствия при приеме алкоголя.

В клетках глюкоза фосфорилируется до глю-6-фосфата и это соединение является внутриклеточной формой существования глюкозы, которое используется как в синтезе структурно-функциональных компонентов клетки, так и катаболизме глюкозы до СО2 и Н2О.

Работающие мышцы и некоторые другие ткани могут получать энергию за счёт окисления глюкозы до молочной кислоты, через образование ПВК. Физиологическое значение этого процесса сводится к синтезу АТФ вне цепи переноса электронов. Превращение глюкозы в лактат состоит из 3 этапов:

а) фосфорилирование и расщепление глюкозы на две фосфотриозы.

б) окисление фосфоглицеринового альдегида в 1,3 дифосфоглицерат и образование АТФ вне     дыхательной цепи

в) внутримолекулярное окисление и восстановление 2-фосфоглицерата его превращение в ПВК и затем в лактат, сопряженное с образованием АТФ.

Аэробный распад глюкозы или катаболизм глюкозы до СО2 и Н2О включает реакции анаэробного гликолиза до ПВК (специфические пути) и реакции окислительного декарбоксилирования ПВК и дальнейшее окисление ацетил-КоА в ЦТК (общий путь катаболизма) до СО2 и Н2 О. При полном окислении 1 моль глюкозы выделяется 36 моль АТФ, что определяет физиологическое значение этого процесса.

Мембраны интактных митохондрий не проницаемы для НАДН и НАД+. НАДН цитоплазматический передает свои электроны и протоны с помощью переносчиков. Одним из переносчиков является глицерол-3-фосфат. Этот механизм переноса электронов называется глицеролфосфатным челночным механизмом.

Суммарная реакция этого механизма может быть изображена следующим образом:

НАДН Н+ + Е-ФАД ® НАД+ + Е-ФАДН2

цитоплазмати-                 цитоплаз-       митохондриальный

ческий                             матический

Восстановленный флавопротеид внутри митохондрии переносит электроны на дыхательную цепь на уровне убихинона (Q).

Таким образом, при окислении дыхательной цепью НАДН, который переносится глицеролфосфатным челночным механизмом образуется две, а не три молекулы АТФ. Кроме указанного механизма имеется еще малатаспартатный челночный механизм, где при переносе электронов от НАДН цитоплазматического на НАД+ митохондриальный синтезируется 3 молекулы АТФ.

Контроль: в виде тестового контроля и вопросов:

  • Назовите продукты аэробного, анаэробного распада глюкозы.
  • Почему не происходит образования молочной кислоты в присутствии кислорода?
  • Сколько молекул АТФ синтезируется в процессе образования пирувата из глюкозы в аэробных условиях?
  • Какое количество АТФ образуется при полном окислении глюкозы до СО2 и Н2О?
  • Чем обусловлена необходимость функционирования челночных механизмов переноса водорода с цитозольного НАДН в митохондрии?
  • В чем состоит принципиальное отличие глицеролфосфатного механизма от малат-аспартатного?

Қажетті материалды таппадың ба? Онда KazMedic авторларына тапсырыс бер

Анаэробный и аэробный путь катаболизма глюкозы. Глюконеогенез

error: Материал көшіруге болмайды!