تم الحفاظ على اسم "الكربوهيدرات" منذ تلك الأوقات التي لم يكن فيها هيكل هذه المركبات معروفًا بعد، ولكن تم تحديد تركيبها، والذي يتوافق مع الصيغة Cn(H 2 O) m. ولذلك، تم تصنيف الكربوهيدرات على أنها هيدرات الكربون، أي. لمركبات الكربون والماء - "الكربوهيدرات". في الوقت الحاضر، يتم التعبير عن معظم الكربوهيدرات بالصيغة C n H 2n O n.
1. تم استخدام الكربوهيدرات منذ العصور القديمة - أول كربوهيدرات (بتعبير أدق، خليط من الكربوهيدرات) الذي تعرف عليه الإنسان هو العسل.
2. قصب السكر موطنه الأصلي شمال غرب الهند والبنغال. أصبح الأوروبيون على دراية بقصب السكر بفضل حملات الإسكندر الأكبر عام 327 قبل الميلاد.
3. سكر البنجر شكل نقيتم اكتشافه فقط في عام 1747 من قبل الكيميائي الألماني أ.مارغراف.
4. النشا كان معروفاً لدى اليونانيين القدماء.
5. مثل السليلوز عنصرالخشب المستخدم منذ العصور القديمة.
6. تم اقتراح مصطلح "حلو" والنهاية - osa - للمواد السكرية من قبل الكيميائي الفرنسي ج. دولا في عام 1838. تاريخيًا، كانت الحلاوة هي السمة الرئيسية التي يتم من خلالها تصنيف مادة معينة على أنها كربوهيدرات.
7. في عام 1811، حصل الكيميائي الروسي كيرشوف لأول مرة على الجلوكوز عن طريق التحلل المائي للنشا، واقترح الكيميائي السويدي ج. بيرتزيموس الصيغة التجريبية الصحيحة للجلوكوز لأول مرة في عام 1837. C 6 H 12 O 6
8. تم تصنيع الكربوهيدرات من الفورمالديهايد في وجود Ca(OH) 2 بواسطة A.M. بتليروف في عام 1861
الجلوكوز مركب ثنائي الوظيفة لأنه يحتوي على مجموعات وظيفية - ألدهيد واحد و 5 هيدروكسيل. وبالتالي، الجلوكوز هو كحول ألدهيد متعدد الهيدرات.
الصيغة الهيكلية للجلوكوز هي:
الصيغة المختصرة هي:
يمكن أن يتواجد جزيء الجلوكوز في ثلاثة أشكال أيزومرية، اثنان منها دوريان، وواحد خطي.
جميع الأشكال الأيزومرية الثلاثة في حالة توازن ديناميكي مع بعضها البعض:
دوري [(شكل ألفا) (37%)]<-->خطي (0.0026%)<-->دوري [(نموذج بيتا) (63%)]
أشكال ألفا وبيتا الحلقية من الجلوكوز هي أيزومرات مكانية تختلف في موضع هيدروكسيل الهيمياسيتال بالنسبة لمستوى الحلقة. في ألفا الجلوكوز، يكون هذا الهيدروكسيل في وضع التحول إلى مجموعة هيدروكسي ميثيل -CH 2 OH، في بيتا الجلوكوز - في وضع رابطة الدول المستقلة.
الخواص الكيميائية للجلوكوز:
الخصائص الناتجة عن وجود مجموعة الألدهيدات:
1. تفاعلات الأكسدة:
أ) مع Cu(OH) 2:
C 6 H 12 O 6 + Cu(OH) 2 ↓ ------> محلول أزرق لامع
2. رد فعل الاسترداد:
مع الهيدروجين H2:
فقط الشكل الخطي للجلوكوز يمكنه المشاركة في هذا التفاعل.
خصائص بسبب وجود عدة مجموعات الهيدروكسيل (OH):
1. يتفاعل مع الأحماض الكربوكسيلية لتكوين الاسترات(تتفاعل خمس مجموعات هيدروكسيل من الجلوكوز مع الأحماض):
2. كيف يتفاعل الكحول متعدد الهيدرات مع هيدروكسيد النحاس (II) لتكوين كحول النحاس (II):
خصائص محددة
أهمية عظيمةتحتوي على عمليات تخمير الجلوكوز التي تحدث تحت تأثير إنزيمات المحفزات العضوية (التي تنتجها الكائنات الحية الدقيقة).
أ) التخمر الكحولي (تحت تأثير الخميرة):
ب) تخمر حمض اللاكتيك (تحت تأثير بكتيريا حمض اللاكتيك):
د) تخمير حامض الستريك:
ه) تخمير الأسيتون والبيوتانول:
الحصول على الجلوكوز
1. تخليق الجلوكوز من الفورمالديهايد في وجود هيدروكسيد الكالسيوم (تفاعل بتليروف):
2. التحلل المائي للنشا (تفاعل كيرهوف):
الأهمية البيولوجية للجلوكوز واستخداماته
الجلوكوز- عنصر أساسي في الغذاء، وأحد المشاركين الرئيسيين في عملية التمثيل الغذائي في الجسم، ومغذي للغاية وسهل الهضم. أثناء أكسدتها، يتم إطلاق أكثر من ثلث مصدر الطاقة المستخدم في الجسم - الدهون، لكن دور الدهون والجلوكوز في طاقة الأعضاء المختلفة يختلف. يستخدم القلب الأحماض الدهنية كوقود. تحتاج العضلات الهيكلية إلى الجلوكوز لكي "تبدأ"، لكن الخلايا العصبية، بما في ذلك خلايا الدماغ، تعمل فقط على الجلوكوز. حاجتهم هي 20-30٪ من الطاقة المولدة. الخلايا العصبيةهناك حاجة إلى الطاقة كل ثانية، ويتلقى الجسم الجلوكوز عند تناول الطعام. يمتص الجسم الجلوكوز بسهولة، لذلك يتم استخدامه في الطب كعامل تقوية. علاج. تحدد السكريات القليلة النوعية فصيلة الدم. في الحلويات لصنع مربى البرتقال والكراميل وخبز الزنجبيل وما إلى ذلك. تعتبر عمليات تخمير الجلوكوز ذات أهمية كبيرة. لذلك، على سبيل المثال، عند تخليل الملفوف والخيار والحليب، يحدث تخمير حمض اللاكتيك للجلوكوز، وكذلك عند تغذية الأعلاف. في الممارسة العملية، يتم استخدام التخمير الكحولي للجلوكوز أيضًا، على سبيل المثال، في إنتاج البيرة.
الكربوهيدرات هي حقا الأكثر شيوعا المواد العضويةعلى الأرض، والتي بدونها يستحيل وجود الكائنات الحية. في الكائن الحي، أثناء عملية التمثيل الغذائي، يتأكسد الجلوكوز، مما يطلق كمية كبيرة من الطاقة:
نحن نعيش على طاقة جسمنا، الذي يوفر جميع عمليات الحياة اللازمة. بفضلها فقط لدينا الفرصة للتنفس والضحك والاستمتاع بكل يوم جديد ولحظات سعيدة في حياتنا. بدون الطاقة، فإن تشغيل الهندسة الكهربائية وأجهزة الكمبيوتر وأدواتنا اليومية أمر مستحيل، والأهم من ذلك، بدون هذا المكون لا يمكن للكائن الحي أن يوجد.
مصدر هذه الطاقة بالذات، وموردها في أجسامنا، هو مركب يسمى الجلوكوز - وهو ممثل للسكريات الأحادية. سيتم مناقشة هيكل المادة وخصائصها وتطبيقها في مقالتنا.
ما هو الجلوكوز؟
ويسمى الجلوكوز أيضًا "سكر العنب"، حيث أن الكمية الأكبر منه توجد في عصير العنب. يوجد أيضًا محتوى عالٍ إلى حد ما في جميع الفواكه والتوت الناضجة، بالإضافة إلى ذلك، يتم تضمين الجلوكوز في السكر والعسل.
"سكر العنب" مركب بلوري عديم اللون على شكل مسحوق، شديد الذوبان في الماء وله طعم حلو. تتراوح نقطة الانصهار من 146 درجة. ينتمي هذا المركب إلى مجموعة الكحوليات المتعددة الهيدرات والسكريات الأحادية، أي مجموعات المواد التي لا تتحلل إلى جزيئات مكونة أبسط عندما تتحلل (تذوب في الماء).
استخدامات الجلوكوز واسعة جدًا.
يتكون الجلوكوز أثناء عملية التمثيل الضوئي في الأجزاء الخضراء من النباتات، ومنه، بدوره، يتم تصنيع الجليكوجين، والذي عند تفاعله مع فوسفات الكرياتين، يتحول إلى حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك (ATP)، وهو المورد الرئيسي للطاقة.
فوائد "سكر العنب" للجسم
دعونا ننظر في الخواص الكيميائية للجلوكوز واستخدامه في مختلف المجالات.
نظرًا لأنه أحادي السكاريد، يتم امتصاصه بسرعة بعد تناول الجلوكوز مباشرة في الأمعاء، وبعد ذلك يتم تنفيذ العمليات التي تهدف إلى أكسدته لإطلاق الطاقة المجانية الضرورية جدًا لجسمنا. بالإضافة إلى ذلك، فهو مغذي للغاية وهو المصدر الرئيسي للطاقة لأداء الدماغ بشكل مناسب. وفي الواقع، فإن الطاقة التي يتم إنتاجها في عملية الأكسدة تمثل حوالي ثلث الطاقة الإجمالية للكائن الحي.
الجلوكوز: الخصائص والتطبيقات
ومع ذلك، كما هو الحال مع كل شيء، هناك حاجة أيضًا إلى التوازن هنا. كل شيء جيد في الاعتدال: على سبيل المثال، مع نقص الطاقة، نصبح خاملين، ونفقد التركيز، ويقل انتباهنا. على العكس من ذلك، عندما يرتفع مستواه، يزداد تخليق الهرمون المضاد الرئيسي للجلوكوز، وهو هرمون الأنسولين البنكرياسي، مما يؤدي بالتالي إلى انخفاض مستوى تركيز السكر في الدم. عندما تتعطل هذه التفاعلات، يتطور هذا مرض داخليمثل مرض السكري.
كونه مركبًا صغيرًا، يشارك السكر الطبيعي في تكوين مركبات أكثر تعقيدًا، مثل النشا والجليكوجين. هذه السكريات هي التي تشكل الأساس لأنسجة الغضروف والأربطة والشعر.
كيف تتراكم؟
جسمنا مقتصد للغاية، لذلك "يضع" الجليكوجين (الاحتياطي الرئيسي للكربوهيدرات) في المواقف غير المتوقعة (على سبيل المثال، النشاط البدني الثقيل). يتراكم الجلوكوز في الأنسجة العضليةفي الدم (بتركيز يساوي 0.1-0.12٪ من إجمالي السكر) وفي الخلايا الفردية. الآن أصبح من الواضح تمامًا أن مستويات السكر ترتفع بعد الأكل وتنخفض أثناء ممارسة الرياضة والصيام. ويؤدي ذلك إلى تطور حالة مرضية مثل نقص السكر في الدم، مع تطور وزيادة درجة الاستثارة والقلق، المصحوب بارتعاش العضلات والإغماء.
استخدام الجلوكوز في الرياضة
يتم استخدامه كوسيلة لزيادة مستوى التحمل، ويضمن أعلى مستوى من الأداء للرياضيين والرياضيين، لأن محتواه من السعرات الحرارية أقل مرتين تقريبًا من محتوى الأطعمة الدهنية. ولكن في الوقت نفسه، يتأكسد بشكل أسرع بكثير، وبالتالي ضمان تدفق سريع إلى حد ما من "الكربوهيدرات السريعة" في الدم، وهو أمر ضروري للغاية بعد التدريب أو المنافسة القاسية. لتحقيق هذه الأهداف، يتم استخدام الجلوكوز في شكل أقراص، ودفعات و حلول الحقنأو محلول متساوي التوتر (مذاب في الماء).
سوف تختلف مؤشرات استخدام الجلوكوز.
يعد الجلوكوز مهمًا جدًا للاعبي كمال الأجسام، نظرًا لأن نقصه لا يؤدي فقط إلى فقدان القوة وتدهور الخلايا، وبالتالي استقلاب الأنسجة، ولكنه يقلل أيضًا بشكل كبير من إمكانية زيادة الوزن. لماذا يحدث هذا؟
بعد كل شيء، يستخدم الرياضي في هذه الحالة عمدا كمية كبيرةالسكر، فلماذا إذن نرى فقدان الوزن؟ المفارقة هي أن لاعبي كمال الأجسام يتدربون كثيرًا في نفس الوقت. بالإضافة إلى ذلك، فإن الجرعات الكبيرة من الجلوكوز تزيد بشكل كبير من مستويات الكوليسترول وتساهم أيضًا في تطور أمراض الغدد الصماء مثل مرض السكري. يترسب الجلوكوز على شكل مركبات دهنية، وهو في الواقع ما يحاربه الرياضي.
تمت دراسة بنية وخصائص واستخدامات الجلوكوز لفترة طويلة.
قواعد الاستخدام
هناك قواعد لاستهلاك هذا السكر: قبل البدء بالتمرين، يجب ألا تنغمس في المشروبات السكرية، لأن ذلك قد يؤدي إلى حالات الإغماءنتيجة الانخفاض الحاد في تركيز الجلوكوز بسبب إنتاج الأنسولين. إن تناول الجلوكوز الأمثل هو بعد التدريب مباشرة، خلال ما يسمى بنافذة الكربوهيدرات. لتحضير المشروب متساوي التوتر المذكور أعلاه، عليك تناول 14 قرص جلوكوز وزن كل منها 0.5 جرام، ولتر من المنقى البسيط ماء مغلي. بعد ذلك، تحتاج إلى تخفيف السكر في السائل وأخذه كل 15-20 دقيقة لمدة ساعة.
تطبيقات صناعية
- صناعة المواد الغذائية: كبديل للسكروز، كمادة خام لإنتاج المنتجات الغذائية.
- صناعة الحلويات: تدخل في تركيب الحلويات، والشوكولاتة، والكعك؛ إنتاج دبس السكر اللازم لصنع مربى البرتقال وخبز الزنجبيل.
- يعتمد إنتاج الآيس كريم على قدرة الجلوكوز على خفض مستوى تجميد منتج معين، مع زيادة كثافته وصلابته.
- إنتاج المنتجات الغذائية المخبوزة: يخلق ظروفًا مواتية لعمليات التخمير، مما يستلزم تحسينًا ليس فقط في الذوق، ولكن أيضًا في الخصائص الحسية.
ما هي الاستخدامات الأخرى لأقراص الجلوكوز؟
التطبيق في الطب
يتمتع السكر الطبيعي بخصائص إزالة السموم والتمثيل الغذائي، وهذا ما يعتمد عليه استخدامه في الممارسة الطبية.
يتوفر السكريد الأحادي في الأشكال التالية:
- أقراص الجلوكوز. تقول تعليمات الاستخدام أنه يحتوي على 0.5 جرام من مادة الدكستروز الجافة. عند تناوله عن طريق الفم، يكون له تأثير موسع للأوعية الدموية ومهدئ، ويجدد احتياطيات الطاقة في الجسم، مما يساعد على زيادة المستوى الفكري للتطور والنمو. النشاط البدنيشخص.
- في شكل محلول للتسريب. يحتوي لتر واحد من محلول الجلوكوز 5% على 50.0 جرام من المادة الجافة دكستروز، ومحلول 10% على التوالي يحتوي على 100.0 جرام، و20% من الخليط يحتوي على 200.0 جرام من المادة الفعالة. من الضروري أن نأخذ في الاعتبار أن محلول السكاريد بنسبة 5٪ متساوي التوتر مع بلازما الدم، وبالتالي فإن تناوله في شكل ضخ يساعد على تطبيع التوازن الحمضي القاعدي وتوازن الماء والكهارل.
- الحل في النموذج الحقن في الوريديساعد على زيادة الضغط الأسموزي للدم، وتوسيع الأوعية الدموية، وزيادة تدفق السوائل من الأنسجة، وزيادة تكوين البول، والذي بدوره يضمن تنشيط عمليات التمثيل الغذائي في الكبد وتطبيع النشاط الانقباضي لعضلة القلب .
مؤشرات للاستخدام
تشير تعليمات استخدام الجلوكوز إلى أن مؤشرات الاستخدام هي:
- انخفاض تركيز السكر في الدم (نقص السكر في الدم، غيبوبة نقص السكر في الدم).
- الإجهاد العقلي (الفكري) والجسدي الكبير.
- من أجل الشفاء العاجل خلال فترة إعادة التأهيل بعد التدخلات الجراحيةأو أمراض طويلة الأمد.
- مثل العلاج المعقدأثناء التعويض العمليات المرضية، يتم تقديمه على شكل فشل القلب، أو أمراض الأمعاء، أو أهبة النزف، أو الأمراض التي تؤثر على الكبد أو الكلى.
- الحالة الغروية.
- صدمة من أي أصل.
- الجفاف بغض النظر عن مصدره.
- فترة التسمم المخدرات، مركبات كيميائية مختلفة.
- عند النساء الحوامل لزيادة الوزن عند الجنين.
تعليمات خاصة
بالنسبة للجلوكوز، تؤكد تعليمات الاستخدام أن المحاليل المركزة (10%، 25%، 40%) تستخدم فقط للإعطاء عن طريق الوريد بما لا يزيد عن 20-50 ملليلتر في المرة الواحدة، باستثناء حالات طارئةفي شكل فقدان الدم الهائل، نقص السكر في الدم. في هذه الحالات، يتم غرس ما يصل إلى 300 ملليلتر يوميا. يجب أن يتذكر الطبيب، ويجب على المريض أن يأخذ في الاعتبار التفاعل التآزري (التأثير المتبادل على بعضها البعض) للجلوكوز و حمض الاسكوربيك. يتم تناول الأدوية اللوحية بجرعة 1-2 قطعة، وتزيد إلى 10 حسب الحاجة.
مطلوب في إلزاميمع الأخذ في الاعتبار أن الدكستروز له القدرة على إضعاف تأثير الجليكوسيدات على القلب عن طريق تعطيلها وأكسدتها. وبناء على ذلك، عليك أن تأخذ فترة راحة بين تناول هذه الأدوية. كما يتم تقليل فعالية الأدوية التالية بالجلوكوز:
- النيستاتين.
- المسكنات.
- الستربتوميسين.
- المخدرات الكظرية.
إذا كان الشخص يعاني من نقص صوديوم الدم و الفشل الكلوي، فمن الضروري تناول الجلوكوز بحذر ومراقبة معلمات الدورة الدموية المركزية باستمرار. وفقا للمؤشرات، يوصف أثناء الحمل والرضاعة. لا يوصف للأطفال الذين تقل أعمارهم عن 5 سنوات شكل الجهاز اللوحي لأنهم لا يستطيعون بعد حل الجهاز اللوحي تحت اللسان. غالبا ما يوصف الجلوكوز تسمم الكحولوحالات التسمم المختلفة.
موانع لاستخدام الجلوكوز
لا يوصف الدواء عندما يكون لدى الشخص:
- السكري؛
- أي الحالة المرضيةيصاحبه انخفاض في مستويات السكر في الدم؛
- حالات التعصب الفردي (تطور الحساسية الدوائية أو الغذائية).
خاتمة
عليك أن تفهم أن الاستهلاك المعقول لكل من الجلوكوز وجميع المنتجات الغذائية ضروري. الأدوية. وبخلاف ذلك فإن هذا يهدد بالفشل في التنظيم بشكل خاص نظام الغدد الصماء، انخفاض ليس فقط في مستوى الأداء والنشاط البدني، ولكن أيضًا في نوعية الحياة.
قمنا بفحص الجلوكوز، ممثل السكريات الأحادية. التركيب الكيميائيوالخصائص والتطبيقات موصوفة بالتفصيل.
الجلوكوز (دكستروز) هو سكر أحادي وهو مصدر عالمي للطاقة للبشر. هذا هو المنتج النهائي للتحلل المائي للثنائي والسكريات. اكتشف هذا المركب الطبيب الإنجليزي ويليام بروت عام 1802.
الجلوكوز أو سكر العنب هو الأهم العناصر الغذائيةلمركزية الأنظمة العصبيةق لشخص. إنه يضمن الأداء الطبيعي للجسم تحت ضغط جسدي وعاطفي وفكري قوي والاستجابة السريعة للدماغ لحالات القوة القاهرة. بمعنى آخر، الجلوكوز هو وقود الطائرات الذي يدعم جميع العمليات الحيوية على المستوى الخلوي.
الصيغة الهيكلية للمركب هي C6H12O6.
الجلوكوز مادة بلورية ذات طعم حلو، عديم الرائحة، شديد الذوبان في الماء، محاليل مركزة من حامض الكبريتيك، كلوريد الزنك، وكاشف شفايتزر. يتشكل في الطبيعة نتيجة لعملية التمثيل الضوئي للنبات، وفي الصناعة - من خلال التحلل المائي للسليلوز.
الكتلة الموليةمركبات - 180.16 جرام لكل مول.
حلاوة الجلوكوز هي نصف حلاوة السكروز.
يستخدم في الطبخ والصناعة الطبية. تستخدم المستحضرات المبنية عليها لتخفيف التسمم وتحديد وجود مرض السكري.
دعونا نلقي نظرة على ارتفاع السكر في الدم/نقص السكر في الدم - ما هو، فوائد ومضار الجلوكوز، حيث يوجد، واستخدامه في الطب.
القاعدة اليومية
لتغذية خلايا الدماغ وخلايا الدم الحمراء والعضلات المخططة وتزويد الجسم بالطاقة، يحتاج الشخص إلى تناول قاعدته الفردية. لحساب ذلك، اضرب وزن جسمك الفعلي بعامل 2.6. القيمة الناتجة هي حاجة جسمك اليومية للسكريات الأحادية.
في الوقت نفسه، بالنسبة للعاملين في مجال المعرفة (موظفي المكاتب) الذين يقومون بعمليات حسابية وتخطيطية، والرياضيين والأشخاص الذين يعانون من نشاط بدني كثيف، ينبغي زيادة المعيار اليومي. لأن هذه العمليات تتطلب المزيد من الطاقة.
تتناقص الحاجة إلى الجلوكوز مع نمط الحياة المستقر والميل إلى الإصابة بداء السكري. زيادة الوزن. في في هذه الحالةلإنتاج الطاقة، لن يستخدم الجسم السكاريد سهل الهضم، ولكن احتياطيات الدهون.
تذكر أن الجلوكوز بجرعات معتدلة هو الدواء والوقود اعضاء داخلية، أنظمة. وفي الوقت نفسه فإن الاستهلاك المفرط للحلويات يحولها إلى سم، ويحول خصائصها المفيدة إلى ضرر.
ارتفاع السكر في الدم ونقص السكر في الدم
في الشخص السليم يكون مستوى السكر في الدم صائماً 3.3 - 5.5 مليمول لكل لتر، وبعد الأكل يرتفع إلى 7.8.
إذا كان هذا المؤشر أقل من المعدل الطبيعي، يتطور نقص السكر في الدم، وإذا كان هذا المؤشر أعلى، يتطور ارتفاع السكر في الدم. وأي انحرافات عن القيمة المسموح بها تسبب اضطرابات في الجسم، وغالباً ما تكون اضطرابات لا رجعة فيها.
يؤدي ارتفاع نسبة الجلوكوز في الدم إلى زيادة إنتاج الأنسولين، مما يؤدي إلى عمل مكثفالبنكرياس "للارتداء". ونتيجة لذلك، يبدأ الجسم في النضوب، وهناك خطر الإصابة بمرض السكري، ويعاني الجهاز المناعي. عندما يصل تركيز الجلوكوز في الدم إلى 10 مليمول لكل لتر، يتوقف الكبد عن القيام بوظائفه ويتعطل عمله. نظام الدورة الدموية. يتم تحويل السكر الزائد إلى الدهون الثلاثية ( الخلايا الدهنية) والتي تثير المظهر مرض الشريان التاجيوتصلب الشرايين وارتفاع ضغط الدم والنوبات القلبية والنزيف الدماغي.
السبب الرئيسي لتطور ارتفاع السكر في الدم هو تعطيل عمل البنكرياس.
الأطعمة التي تخفض نسبة السكر في الدم:
- دقيق الشوفان؛
- الكركند والكركند وسرطان البحر.
- عصير التوت؛
- الطماطم، القدس الخرشوف، الكشمش الأسود؛
- جبن الصويا؛
- الخس واليقطين.
- شاي أخضر؛
- أفوكادو؛
- اللحوم والأسماك والدجاج.
- الليمون والجريب فروت.
- اللوز والكاجو والفول السوداني.
- البقوليات.
- بطيخ؛
- الثوم والبصل.
يؤدي انخفاض نسبة الجلوكوز في الدم إلى عدم كفاية تغذية الدماغ، وإضعاف الجسم، مما يؤدي عاجلاً أم آجلاً إلى الإغماء. يبدو أن الرجل يفقد قوته ضعف العضلات، اللامبالاة، النشاط البدني صعب، التنسيق يزداد سوءًا، هناك شعور بالقلق والارتباك. تكون الخلايا في حالة مجاعة، ويتباطأ انقسامها وتجديدها، ويزداد خطر موت الأنسجة.
أسباب نقص السكر في الدم: التسمم بالكحول، قلة الأطعمة الحلوة في النظام الغذائي، أمراض الأورامخلل في الغدة الدرقية.
للحفاظ على نسبة الجلوكوز في الدم ضمن الحدود الطبيعية، انتبه إلى عمل جهاز الأنسولين، وإثراءه قائمة الطعام اليوميةالحلويات الطبيعية الصحية التي تحتوي على السكريات الأحادية. تذكر أن انخفاض مستويات الأنسولين يمنع امتصاص المركب بالكامل، مما يؤدي إلى نقص السكر في الدم. في الوقت نفسه، الأدرينالين، على العكس من ذلك، سيساعد على زيادته.
فوائد واضرار
الوظائف الرئيسية للجلوكوز هي التغذية والطاقة. وبفضلها يحافظ على ضربات القلب والتنفس وانقباض العضلات ووظيفة المخ والجهاز العصبي وينظم درجة حرارة الجسم.
قيمة الجلوكوز في جسم الإنسان:
- يشارك في عمليات التمثيل الغذائي وهو مصدر الطاقة الأكثر قابلية للهضم.
- يدعم أداء الجسم.
- يغذي خلايا الدماغ، ويحسن الذاكرة والتعلم.
- يحفز القلب.
- يروي الشعور بالجوع بسرعة.
- يخفف التوتر، ويصحح الحالة النفسية.
- يسرع عملية تعافي الأنسجة العضلية.
- يساعد الكبد في تحييد المواد السامة.
كم سنة تم استخدام الجلوكوز لتسميم الجسم أثناء نقص السكر في الدم؟ السكاريد الأحادي هو جزء من بدائل الدم والأدوية المضادة للصدمة المستخدمة لعلاج أمراض الكبد والجهاز العصبي المركزي.
بالإضافة إلى آثاره الإيجابية، يمكن أن يضر الجلوكوز بجسم الأشخاص في سن الشيخوخة والمرضى الذين يعانون من ضعف التمثيل الغذائي ويؤدي إلى العواقب التالية:
- بدانة؛
- تطور التهاب الوريد الخثاري.
- الزائد من البنكرياس.
- حدوث الحساسية.
- زيادة الكولسترول.
- ظهور الالتهابات وأمراض القلب واضطرابات الدورة الدموية التاجية.
- ارتفاع ضغط الدم الشرياني؛
- تلف شبكية العين.
- الخلايا البطانية.
تذكر أن توصيل السكريات الأحادية إلى الجسم يجب أن يتم تعويضه بالكامل عن طريق إنفاق السعرات الحرارية لتلبية احتياجات الطاقة.
مصادر
تم العثور على السكاريد الأحادي في الجليكوجين العضلي الحيواني والنشا والتوت والفواكه. يحصل الإنسان على 50% من الطاقة التي يحتاجها الجسم من الجليكوجين (المترسب في الكبد والأنسجة العضلية) واستهلاك الأطعمة التي تحتوي على الجلوكوز.
المصدر الطبيعي الرئيسي للمركب هو العسل (80٪)، كما أنه يحتوي على كربوهيدرات صحية أخرى - الفركتوز.
| اسم المنتج | محتوى السكريات الأحادية لكل 100 جرام، جرام |
|---|---|
| سكر مكرر | 99,7 |
| عسل النحل | 80,1 |
| مربى البرتقال | 79,2 |
| خبز الزنجبيل | 77,6 |
| معكرونة | 70,5 |
| القش الحلو | 69,1 |
| بلح | 69,0 |
| لؤلؤة الشعير | 66,8 |
| مشمش مجفف | 66,1 |
| زبيب | 65,6 |
| مربى التفاح | 65,0 |
| شوكولاتة | 63,2 |
| أرز | 62,2 |
| دقيق الشوفان | 61,7 |
| حبوب ذرة | 61,3 |
| الحنطة السوداء | 60,3 |
| خبز ابيض | 52,8 |
| خبز الجاودار | 44,2 |
| بوظة | 21,2 |
| البطاطس | 8,0 |
| تفاح | 7,8 |
| عنب | 7,7 |
| الشمندر | 6,6 |
| جزرة | 5,6 |
| الكرز | 5,4 |
| الكرز | 5,4 |
| لبن | 4,4 |
| عنب الثعلب | 4,3 |
| يقطين | 4,1 |
| البقوليات | 4,1 |
| كرنب | 4,0 |
| توت العليق | 3,8 |
| طماطم | 3,3 |
| جبن | 3,2 |
| الكريمة الحامضة | 3,0 |
| برقوق | 3,0 |
| الكبد | 2,7 |
| الفراولة | 2,6 |
| توت بري | 2,4 |
| بطيخ | 2,3 |
| البرتقال | 2,3 |
| 2,1 | |
| اليوسفي | 2,0 |
| جبنه | 2,0 |
| الخوخ | 2,0 |
| كُمَّثرَى | 1,7 |
| شجرة عنب الثعلب | 1,4 |
| خيار | 1,2 |
| زيت | 0,4 |
| بيض | 0,3 |
الجلوكوز في الطب: نموذج الافراج
تصنف مستحضرات الجلوكوز على أنها عوامل إزالة السموم والتمثيل الغذائي. يهدف نطاق عملها إلى تحسين عمليات التمثيل الغذائي والأكسدة في الجسم. العنصر النشطهذه الأدوية هي مونوهيدرات الدكستروز (الجلوكوز المتصاعد مع السواغات).
الافراج عن النماذج و الخصائص الدوائيةالسكريات الأحادية:
- أقراص تحتوي على 0.5 جرام من سكر العنب الجاف. عند تناوله عن طريق الفم، يكون للجلوكوز تأثير موسع للأوعية الدموية ومهدئ (بشكل معتدل). بالإضافة إلى ذلك، يقوم الدواء بتجديد احتياطيات الطاقة، مما يزيد من الإنتاجية الفكرية والجسدية.
- حل للتسريب. في لتر من الجلوكوز 5٪ يوجد 50 جرامًا من سكر العنب اللامائي، في تركيبة 10٪ - 100 جرام من المادة، في خليط 20٪ - 200 جرام، في تركيز 40٪ - 400 جرام من السكاريد. بالنظر إلى أن محلول السكاريد بنسبة 5٪ متساوي التوتر فيما يتعلق ببلازما الدم، فإن إدخال الدواء إلى مجرى الدم يساعد على تطبيع التوازن الحمضي القاعدي والماء والكهارل في الجسم.
- محلول للحقن في الوريد. يحتوي الملليلتر من تركيز 5% على 50 ملليجرام من سكر العنب المجفف، 10% - 100 ملليجرام، 25% - 250 ملليجرام، 40% - 400 ملليجرام. في الوريديزيد الجلوكوز الأسموزي ضغط الدميوسع الأوعية الدموية ويزيد من تكوين البول ويعزز تدفق السوائل من الأنسجة وينشط العمليات الأيضيةفي الكبد، وتطبيع وظيفة مقلص لعضلة القلب.
وبالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام السكاريد للاصطناعية التغذية العلاجية، بما في ذلك المعوية والحقن.
في أي الحالات وبأي جرعة يتم وصف الجلوكوز "الطبي"؟
مؤشرات للاستخدام:
- نقص السكر في الدم (انخفاض تركيز السكر في الدم)؛
- نقص التغذية بالكربوهيدرات (مع الحمل الزائد العقلي والجسدي) ؛
- فترة إعادة التأهيل بعد الأمراض الطويلة الأمد، بما في ذلك الأمراض المعدية (كتغذية إضافية)؛
- تعويض القلب ، الأمراض المعدية المعوية ، أمراض الكبد ، أهبة النزفية(في العلاج المعقد)؛
- الانهيار (انخفاض مفاجئ في ضغط الدم)؛
- الجفاف الناجم عن القيء أو الإسهال أو الجراحة.
- التسمم أو التسمم (بما في ذلك المخدرات والزرنيخ والأحماض وأول أكسيد الكربون والفوسجين)؛
- لزيادة حجم الجنين أثناء الحمل (في حالة الاشتباه بانخفاض الوزن).
وبالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الجلوكوز "السائل" للتخفيف الأدوية، تدار بالحقن.
يتم إعطاء محلول الجلوكوز متساوي التوتر (5٪) بالطرق التالية:
- تحت الجلد (حصة واحدة - 300 - 500 ملليلتر) ؛
- بالتنقيط في الوريد (الحد الأقصى لمعدل الإعطاء - 400 ملليلتر في الساعة ، القاعدة اليوميةللبالغين – 500 – 3000 ملليلتر. جرعة يوميةللأطفال - 100 - 170 ملليلتر من المحلول لكل كيلوغرام من وزن الطفل، بالنسبة للأطفال حديثي الولادة، يتم تقليل هذا الرقم إلى 60)؛
- على شكل حقن شرجية (تتراوح الجرعة الواحدة من المادة من 300 إلى 2000 ملليلتر، حسب عمر المريض وحالته).
مركزات الجلوكوز مفرطة التوتر (10%، 25%، 40%) تستخدم للحقن في الوريد فقط. علاوة على ذلك، لا يتم إعطاء أكثر من 20-50 ملليلتر من المحلول في المرة الواحدة. ومع ذلك، في حالة فقدان الدم الكبير أو نقص السكر في الدم، يتم استخدام سائل مفرط التوتر للتسريب (100 - 300 ملليلتر يوميا).
تذكر أنه يتم تعزيز الخصائص الدوائية للجلوكوز (1٪)، والأنسولين، والميثيلين الأزرق (1٪).
تؤخذ أقراص الجلوكوز عن طريق الفم، من 1 إلى 2 قرص يوميًا (إذا لزم الأمر، يتم زيادة الحصة اليومية إلى 10 أقراص).
موانع تناول الجلوكوز:
- السكري؛
- الأمراض المصحوبة بزيادة في تركيز السكر في الدم.
- عدم تحمل الجلوكوز الفردي.
آثار جانبية:
- الجفاف (بسبب إدخال أجزاء حجمية من محلول متساوي التوتر) ؛
- قلة الشهية؛
- التنخر الأنسجة تحت الجلد(إذا ضرب محلول مفرط التوترتحت الجلد)؛
- قصور القلب الحاد.
- التهاب الأوردة والتخثر (بسبب الإدارة السريعة للحل) ؛
- خلل في الجهاز المعزول.
تذكر أن تناول الجلوكوز بسرعة كبيرة محفوف بارتفاع السكر في الدم وإدرار البول الأسموزي وفرط حجم الدم وفرط الجلوكوز في الدم.
خاتمة
الجلوكوز هو عنصر غذائي مهم لجسم الإنسان.
يجب أن يكون استهلاك السكريات الأحادية معقولاً. إن تناول كميات كبيرة أو غير كافية يقوض جهاز المناعة، ويعطل عملية التمثيل الغذائي، ويسبب مشاكل صحية (يؤدي إلى خلل في عمل القلب والغدد الصماء والجهاز العصبي، ويقلل من نشاط الدماغ).
بحيث يكون الجسم على مستوى عالالأداء وتلقي ما يكفي من الطاقة، وتجنب استنفاد النشاط البدنيوالإجهاد ومراقبة عمل الكبد والبنكرياس وتناول الكربوهيدرات الصحية (الحبوب والفواكه والخضروات والفواكه المجففة والعسل). وفي الوقت نفسه، تجنب تناول السعرات الحرارية "الفارغة" مثل الكعك والمعجنات والحلويات والبسكويت والفطائر.
الجلوكوز هو نوع من السكر البسيط (السكريات الأحادية). يأتي الاسم من الكلمة اليونانية القديمة التي تعني "حلو". ويسمى أيضًا سكر العنب أو الديسكروز. في الطبيعة، توجد هذه المادة في عصير العديد من التوت والفواكه. يعد الجلوكوز أيضًا أحد المنتجات الرئيسية لعملية التمثيل الضوئي.
تعد جزيئات الجلوكوز جزءًا من سكريات أكثر تعقيدًا: السكريات (السليلوز والنشا والجليكوجين) وبعض السكريات الثنائية (المالتوز واللاكتوز والسكروز). وهو المنتج النهائي للتحلل المائي (التحلل) لمعظم السكريات المعقدة. على سبيل المثال، عندما تدخل السكريات إلى معدتنا، تتحلل بسرعة إلى الجلوكوز والفركتوز.
خصائص الجلوكوز
وتكون هذه المادة في شكلها النقي على شكل بلورات، بدون لون أو رائحة واضحة، حلوة المذاق وشديدة الذوبان في الماء. هناك مواد أحلى من الجلوكوز، على سبيل المثال، السكروز أحلى مرتين!
ما هي فوائد الجلوكوز؟
الجلوكوز هو المصدر الرئيسي والأكثر عالمية للطاقة لعمليات التمثيل الغذائي في جسم الإنسان والحيوان. حتى دماغنا في حاجة ماسة إلى الجلوكوز ويبدأ في إرسال إشارات بنشاط على شكل شعور بالجوع عند نقصه. يخزنه جسم الإنسان والحيوان على شكل جليكوجين، وتخزنه النباتات على شكل نشاء. نحصل على أكثر من نصف الطاقة البيولوجية من عمليات تحويل الجلوكوز! للقيام بذلك، يخضع جسمنا للتحلل المائي، ونتيجة لذلك يتم تحويل جزيء واحد من الجلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفيك (الاسم مخيف، ولكن المادة مهمة للغاية). وهذا هو المكان الذي تبدأ فيه المتعة!
التحويلات المختلفة للجلوكوز إلى طاقة
يحدث التحول الإضافي للجلوكوز بطرق مختلفة، اعتمادًا على الظروف التي يحدث فيها:
- المسار الهوائي. عندما يكون هناك ما يكفي من الأكسجين، يتحول حمض البيروفيك إلى إنزيم خاص يشارك في دورة كريبس (عملية تقويض وتكوين مواد مختلفة).
- المسار اللاهوائي. إذا لم يكن هناك ما يكفي من الأكسجين، فإن انهيار حمض البيروفيك يصاحبه إطلاق اللاكتات (حمض اللاكتيك). وفقًا للاعتقاد الشائع، فإن اللاكتات هو الذي يسبب آلام عضلاتنا بعد التمرين. (في الواقع، هذا ليس صحيحا).
يتم تنظيم مستويات الجلوكوز في الدم بواسطة هرمون خاص - الأنسولين.
استخدام الجلوكوز النقي
في الطب، يستخدم الجلوكوز لتخفيف تسمم الجسم، لأنه له تأثير مضاد للسموم عالمي. وبمساعدته، يمكن لأخصائيي الغدد الصماء تحديد وجود ونوع مرض السكري لدى المريض، ولهذا يتم إجراء اختبار الإجهاد مع إدخال كمية كبيرة من الجلوكوز في الجسم. يعد تحديد نسبة الجلوكوز في الدم خطوة إلزامية في تشخيص مرض السكري.
مستوى الجلوكوز الطبيعي في الدم
مستويات الجلوكوز في الدم التقريبية طبيعية لمختلف الأعمار:
- عند الأطفال أقل من 14 عامًا - 3.3-5.5 مليمول / لتر
- في البالغين من 14 إلى 60 عامًا - 3.5-5.8 مليمول / لتر
مع تقدمك في العمر وأثناء الحمل، قد ترتفع مستويات الجلوكوز في الدم. إذا، وفقا لنتائج التحليل، تم تجاوز مستويات السكر لديك بشكل ملحوظ، فاستشر الطبيب على الفور!
إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه
سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.
نشر على http://www.allbest.ru/
وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي
المؤسسة التعليمية لميزانية الدولة الفيدرالية للتعليم العالي
تامبوفسكي جامعة الدولةسميت على اسم جي آر. ديرزافينا
حول الموضوع: الدور البيولوجي للجلوكوز في الجسم
مكتمل:
شمسيدينوف شوخيورزون فضل الدين الفحم
تامبوف 2016
1. الجلوكوز
1.1 الميزات والوظائف
2.1 تقويض الجلوكوز
2.4 تخليق الجلوكوز في الكبد
2.5 تخليق الجلوكوز من اللاكتات
الأدبيات المستخدمة
1. الجلوكوز
1.1 الميزات والوظائف
الجلوكوز (من الكلمة اليونانية القديمة جلخكيت حلو) (C6H12O6)، أو سكر العنب، أو دكستروز، يوجد في عصير العديد من الفواكه والتوت، بما في ذلك العنب، ومن هنا يأتي اسم هذا النوع من السكر. من. وهو عبارة عن سكر أحادي وستة هيدروكسي (هيكسوز). وحدة الجلوكوز هي جزء من السكريات (السليلوز والنشا والجليكوجين) وعدد من السكريات (المالتوز واللاكتوز والسكروز)، والتي، على سبيل المثال، السبيل الهضميتتحلل بسرعة إلى الجلوكوز والفركتوز.
ينتمي الجلوكوز إلى مجموعة السداسيات ويمكن أن يوجد على شكل جلوكوز ب أو جلوكوز ب. الفرق بين هذه الأيزومرات المكانية هو أنه عند ذرة الكربون الأولى من الجلوكوز ب تقع مجموعة الهيدروكسيل تحت مستوى الحلقة، بينما بالنسبة للجلوكوز ب تكون فوق المستوى.
الجلوكوز مركب ثنائي الوظيفة لأنه يحتوي على مجموعات وظيفية - ألدهيد واحد و 5 هيدروكسيل. وبالتالي، الجلوكوز هو كحول ألدهيد متعدد الهيدرات.
الصيغة الهيكلية للجلوكوز هي:
صيغة مختصرة
1.2 الخواص الكيميائية وبنية الجلوكوز
لقد ثبت تجريبياً أن جزيء الجلوكوز يحتوي على مجموعات الألدهيد والهيدروكسيل. نتيجة لتفاعل مجموعة الكربونيل مع إحدى مجموعات الهيدروكسيل، يمكن أن يتواجد الجلوكوز في شكلين: سلسلة مفتوحة ودورية.
وفي محلول الجلوكوز، تكون هذه الأشكال في حالة توازن مع بعضها البعض.
على سبيل المثال، في محلول مائيالجلوكوز هناك الهياكل التالية:
إن أشكال الجلوكوز b و c الدورية عبارة عن أيزومرات مكانية تختلف في موضع هيدروكسيل الهيمياسيتال بالنسبة لمستوى الحلقة. في الجلوكوز ب، يكون هذا الهيدروكسيل في وضع التحول إلى مجموعة هيدروكسي ميثيل -CH 2 OH، وفي الجلوكوز ب يكون في وضع رابطة الدول المستقلة. مع الأخذ في الاعتبار التركيب المكاني للحلقة السداسية، فإن صيغ هذه الأيزومرات لها الشكل:
في الحالة الصلبةالجلوكوز له هيكل دوري. الجلوكوز البلوري العادي هو الشكل b. في المحلول، يكون الشكل b أكثر استقرارًا (في الحالة المستقرة، يمثل أكثر من 60٪ من الجزيئات). نسبة شكل الألدهيد في التوازن ضئيلة. وهذا ما يفسر عدم التفاعل مع حمض الفوكسينوس (التفاعل النوعي للألدهيدات).
بالإضافة إلى ظاهرة التوتومرية، يتميز الجلوكوز بالتصاوغ البنيوي مع الكيتونات (الجلوكوز والفركتوز عبارة عن أيزومرات بنيوية بين الطبقات)
الخواص الكيميائية للجلوكوز:
الجلوكوز لديه الخواص الكيميائية، مميزة للكحولات والألدهيدات. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه يحتوي أيضًا على بعض الخصائص المحددة.
1. الجلوكوز هو كحول متعدد الهيدرات.
الجلوكوز مع Cu(OH) 2 يعطي محلول أزرق (غلوكونات النحاس)
2. الجلوكوز هو ألدهيد.
أ) يتفاعل مع محلول الأمونيا من أكسيد الفضة لتكوين مرآة فضية:
CH 2 OH- (CHOH) 4 -CHO+Ag 2 O > CH 2 OH- (CHOH) 4 -COOH + 2Ag
حمض الجلوكونيك
ب) مع هيدروكسيد النحاس يعطي راسباً أحمر Cu 2 O
CH 2 OH-(CHOH) 4 -CHO + 2Cu(OH) 2 > CH 2 OH-(CHOH) 4 -COOH + Cu 2 Ov + 2H 2 O
حمض الجلوكونيك
ج) يتم اختزاله بالهيدروجين لتكوين كحول سداسي الماء (سوربيتول)
CH 2 أوه-(CHOH) 4 -CHO + H 2 > CH 2 أوه-(CHOH) 4 -CH 2 أوه
3. التخمير
أ) التخمر الكحولي (لإنتاج المشروبات الكحولية)
C 6 H 12 O 6 > 2CH 3 -CH 2 OH + 2CO 2 ^
الإيثانول
ب) تخمير حمض اللاكتيك (الحليب الرائب، تخليل الخضار)
C 6 H 12 O 6 > 2CH 3 -CHOH-COOH
حمض اللاكتيك
1.3 الأهمية البيولوجيةالجلوكوز
الجلوكوز هو مكون غذائي ضروري، وهو أحد المشاركين الرئيسيين في عملية التمثيل الغذائي في الجسم، وهو مغذي للغاية وسهل الهضم. أثناء أكسدتها، يتم إطلاق أكثر من ثلث مصدر الطاقة المستخدم في الجسم - الدهون، لكن دور الدهون والجلوكوز في طاقة الأعضاء المختلفة يختلف. يستخدم القلب الأحماض الدهنية كوقود. تحتاج العضلات الهيكلية إلى الجلوكوز لكي "تبدأ"، لكن الخلايا العصبية، بما في ذلك خلايا الدماغ، تعمل فقط على الجلوكوز. حاجتهم هي 20-30٪ من الطاقة المولدة. تحتاج الخلايا العصبية إلى الطاقة كل ثانية، ويستقبل الجسم الجلوكوز عند تناول الطعام. يمتص الجسم الجلوكوز بسهولة، لذلك يتم استخدامه في الطب كعلاج مقوي. تحدد السكريات القليلة النوعية فصيلة الدم. في الحلويات لصنع مربى البرتقال والكراميل وخبز الزنجبيل وما إلى ذلك. تعتبر عمليات تخمير الجلوكوز ذات أهمية كبيرة. لذلك، على سبيل المثال، عند تخليل الملفوف والخيار والحليب، يحدث تخمير حمض اللاكتيك للجلوكوز، وكذلك عند تغذية الأعلاف. في الممارسة العملية، يتم استخدام التخمير الكحولي للجلوكوز أيضًا، على سبيل المثال، في إنتاج البيرة. السليلوز هو المادة الأولية لإنتاج الحرير والصوف القطني والورق.
إن الكربوهيدرات هي بالفعل أكثر المواد العضوية شيوعاً على وجه الأرض، والتي بدونها يستحيل وجود الكائنات الحية.
في الكائن الحي، أثناء عملية التمثيل الغذائي، يتأكسد الجلوكوز، مما يطلق كمية كبيرة من الطاقة:
ج 6 ح 12 س 6 +6 س 2 ؟؟؟ 6CO2 +6H2O+2920 كيلوجول
2. الدور البيولوجي للجلوكوز في الجسم
الجلوكوز هو المنتج الرئيسي لعملية التمثيل الضوئي ويتكون في دورة كالفين. في جسم الإنسان والحيوان، يعتبر الجلوكوز المصدر الرئيسي والأكثر عالمية للطاقة لعمليات التمثيل الغذائي.
2.1 تقويض الجلوكوز
يعتبر تقويض الجلوكوز هو المورد الرئيسي للطاقة للعمليات الحيوية في الجسم.
التحلل الهوائي للجلوكوز هو أكسدته الشديدة إلى CO 2 وH 2 O. وهذه العملية، وهي المسار الرئيسي لتقويض الجلوكوز في الكائنات الهوائية، يمكن التعبير عنها بالمعادلة الموجزة التالية:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 > 6CO 2 + 6H 2 O + 2820 كيلوجول/مول
يتضمن التحلل الهوائي للجلوكوز عدة مراحل:
* تحلل السكر الهوائي هو عملية أكسدة الجلوكوز مع تكوين جزيئين من البيروفات؛
* المسار العام للتقويض، بما في ذلك تحويل البيروفات إلى أسيتيل مرافق الإنزيم أ وأكسدته الإضافية في دورة السيترات؛
* سلسلة نقل الإلكترون إلى الأكسجين، مقترنة بتفاعلات نزع الهيدروجين التي تحدث أثناء تحلل الجلوكوز.
في حالات معينةإمدادات الأكسجين إلى الأنسجة قد لا تلبي احتياجاتها. على سبيل المثال، على المراحل الأوليةعمل العضلات المكثف تحت الضغط، وقد لا تصل تقلصات القلب إلى التردد المطلوب، وتكون احتياجات العضلات من الأكسجين للتحلل الهوائي للجلوكوز مرتفعة. في مثل هذه الحالات يتم تنشيط عملية تحدث بدون الأكسجين وتنتهي بتكوين اللاكتات من حمض البيروفيك.
وتسمى هذه العملية الانهيار اللاهوائي، أو تحلل السكر اللاهوائي. إن التحلل اللاهوائي للجلوكوز غير فعال من الناحية الحيوية، ولكن هذه العملية يمكن أن تصبح المصدر الوحيد للطاقة خلية العضلةفي الحالة الموصوفة. في وقت لاحق، عندما يكون إمداد العضلات بالأكسجين كافيا نتيجة لتحول القلب إلى إيقاع متسارع، يتحول الانهيار اللاهوائي إلى الهوائية.
تحلل السكر الهوائي هو عملية أكسدة الجلوكوز إلى حمض البيروفيك، والتي تحدث في وجود الأكسجين. يتم تحديد جميع الإنزيمات التي تحفز تفاعلات هذه العملية في العصارة الخلوية للخلية.
1. مراحل تحلل السكر الهوائي
يمكن تقسيم تحلل السكر الهوائي إلى مرحلتين.
1. المرحلة التحضيرية، يتم خلالها فسفرة الجلوكوز وتقسيمه إلى جزيئين فسفوتريوز. تحدث هذه السلسلة من التفاعلات باستخدام جزيئين من ATP.
2. المرحلة المرتبطة بتوليف ATP. من خلال هذه السلسلة من التفاعلات، يتم تحويل الفوسفوتريوز إلى البيروفات. تُستخدم الطاقة المنطلقة في هذه المرحلة لتخليق 10 مول من ATP.
2. تفاعلات تحلل السكر الهوائية
تحويل الجلوكوز 6 فوسفات إلى جزيئين من جليسرالديهايد 3 فوسفات
يتم تحويل الجلوكوز 6 فوسفات، الذي يتكون نتيجة فسفرة الجلوكوز بمشاركة ATP، إلى فركتوز 6 فوسفات في التفاعل التالي. يحدث تفاعل الأيزوميرة القابل للعكس تحت تأثير إنزيم إيزوميراز فوسفات الجلوكوز.
مسارات تقويض الجلوكوز. 1 - تحلل السكر الهوائي. 2، 3 - المسار العام للتقويض. 4 - التحلل الهوائي للجلوكوز. 5 - التحلل اللاهوائي للجلوكوز (في الإطار)؛ 2 (محاط بدائرة) - معامل العناصر المتكافئة.
تحويل الجلوكوز 6 فوسفات إلى ثلاثي الفوسفات.
تحويل جليسرالديهيد 3-فوسفات إلى 3-فوسفوجليسيرات.
يتضمن هذا الجزء من تحلل السكر الهوائي تفاعلات مرتبطة بتخليق ATP. التفاعل الأكثر تعقيدًا في هذه السلسلة من التفاعلات هو تحويل جليسرالديهايد-3-فوسفات إلى 1،3-بيسفوسفوجليسيرات. هذا التحول هو أول تفاعل أكسدة أثناء تحلل السكر. يتم تحفيز التفاعل بواسطة هيدروجيناز جليسرالديهايد-3-فوسفات، وهو إنزيم يعتمد على NAD. لا تكمن أهمية هذا التفاعل في حقيقة تكوين إنزيم مساعد مخفض، حيث ترتبط أكسدته في السلسلة التنفسية بتخليق ATP، ولكن أيضًا في حقيقة أن طاقة الأكسدة الحرة تتركز في المستويات العالية من -رابطة الطاقة لمنتج التفاعل. يحتوي هيدروجيناز جليسرالديهايد -3 فوسفات على بقايا السيستين في المركز النشط، حيث تشارك مجموعة السلفهيدريل بشكل مباشر في الحفز. تؤدي أكسدة جليسرالديهايد-3-فوسفات إلى اختزال NAD وتكوين رابطة أنهيدريد عالية الطاقة، بمشاركة H 3 PO 4، في 1،3 ثنائي فوسفوجليسيرات في الموضع 1. في التفاعل التالي، تظهر القيمة العالية -يتم نقل فوسفات الطاقة إلى ADP مع تكوين ATP
لا يرتبط تكوين ATP بهذه الطريقة بالسلسلة التنفسية، ويسمى فسفرة الركيزة لـ ADP. لم يعد 3-phosphoglycerate المتكون يحتوي على رابطة عالية الطاقة. في التفاعلات التالية، تحدث إعادة ترتيب داخل الجزيئات، ومعنى ذلك هو أن الفوسفوستر منخفض الطاقة يتحول إلى مركب يحتوي على فوسفات عالي الطاقة. تتضمن التحولات داخل الجزيئات نقل بقايا الفوسفات من الموضع 3 في الفوسفوجليسرات إلى الموضع 2. بعد ذلك، يتم شق جزيء الماء من 2-فوسفوجليسيرات الناتج بمشاركة إنزيم الإينولاز. يتم إعطاء اسم إنزيم التجفيف عن طريق التفاعل العكسي. نتيجة للتفاعل، يتم تشكيل إينول بديل - فسفونول بيروفات. إن فسفوينول بيروفات الناتج هو مركب عالي الطاقة، حيث يتم نقل مجموعة الفوسفات منه في التفاعل التالي إلى ADP بمشاركة البيروفات كيناز (يسمى الإنزيم أيضًا بالتفاعل العكسي الذي يحدث فيه فسفرة البيروفات، على الرغم من أن مثل هذا التفاعل لا يتم بهذا الشكل).
تحويل 3-فوسفوجليسيرات إلى البيروفات.
3. أكسدة NADH السيتوبلازمي في السلسلة التنفسية الميتوكوندريا. أنظمة المكوك
NADH، الذي يتكون من أكسدة جليسرالديهايد 3-فوسفات في التحلل الهوائي، يخضع للأكسدة عن طريق نقل ذرات الهيدروجين إلى سلسلة الجهاز التنفسي الميتوكوندريا. ومع ذلك، فإن NADH العصاري الخلوي غير قادر على نقل الهيدروجين إلى السلسلة التنفسية لأن غشاء الميتوكوندريا غير منفذ له. يتم نقل الهيدروجين عبر الغشاء باستخدام أنظمة خاصة تسمى "المكوك". في هذه الأنظمة، يتم نقل الهيدروجين عبر الغشاء بمشاركة أزواج من الركائز المرتبطة بنازعة الهيدروجين المقابلة، أي. يوجد ديهيدروجينيز محدد على جانبي غشاء الميتوكوندريا. هناك نظامان مكوكيان معروفان. في أول هذه الأنظمة، يتم نقل الهيدروجين من NADH في العصارة الخلوية إلى فوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون بواسطة إنزيم نازعة هيدروجين الجلسرين -3 فوسفات (الإنزيم المعتمد على NAD، المسمى باسم التفاعل العكسي). يتأكسد الجلسرين 3-فوسفات المتكون خلال هذا التفاعل بشكل أكبر بواسطة إنزيم غشاء الميتوكوندريا الداخلي - هيدروجيناز الجلسرين 3-فوسفات (الإنزيم المعتمد على FAD). ثم تنتقل البروتونات والإلكترونات من FADH 2 إلى يوبيكوينون ثم على طول CPE.
يعمل نظام مكوك فوسفات الجلسرين في خلايا العضلات البيضاء وخلايا الكبد. ومع ذلك، فإن هيدروجيناز الجلسرين 3-فوسفات الميتوكوندريا غائب في خلايا عضلة القلب. النظام المكوك الثاني، الذي يتضمن نازعات هيدروجين المالات والعصارة الخلوية والميتوكوندريا، هو أكثر عالمية. في السيتوبلازم، يقوم NADH باختزال أوكسالوأسيتات إلى مالات، والتي، بمشاركة ناقل، تمر إلى الميتوكوندريا، حيث تتأكسد إلى أوكسالوأسيتات بواسطة نازع هيدروجين المالات المعتمد على NAD (التفاعل 2). NAD المخفض خلال هذا التفاعل يتبرع بالهيدروجين إلى CPE الميتوكوندريا. ومع ذلك، لا يمكن للأوكسالوأسيتات المتكون من المالات أن يترك الميتوكوندريا في العصارة الخلوية بمفرده، لأن غشاء الميتوكوندريا غير منفذ له. لذلك، يتم تحويل أوكسالوسيتات إلى الأسبارتات، والتي يتم نقلها إلى العصارة الخلوية، حيث يتم تحويلها مرة أخرى إلى أوكسالوسيتات. ترتبط تحولات أوكسالوسيتات إلى الأسبارتات والعكس بإضافة وإزالة مجموعة أمينية. يسمى هذا النظام المكوكي مالات-أسبارتات. نتيجة عملها هي تجديد السيتوبلازم NAD+ من NADH.
يختلف كلا النظامين المكوكيين بشكل كبير في كمية الـATP المُصنّعة. في النظام الأول، تكون نسبة P/O هي 2، حيث يتم إدخال الهيدروجين إلى CPE عند مستوى KoQ. النظام الثاني أكثر كفاءة من حيث الطاقة، لأنه ينقل الهيدروجين إلى CPE من خلال الميتوكوندريا NAD+ ونسبة P/O قريبة من 3.
4. توازن ATP أثناء التحلل الهوائي وتحلل الجلوكوز إلى CO 2 و H 2 O.
إطلاق ATP أثناء التحلل الهوائي
يتطلب تكوين الفركتوز -1،6-ثنائي الفوسفات من جزيء واحد من الجلوكوز جزيئين من ATP. تحدث التفاعلات المرتبطة بتخليق ATP بعد تحلل الجلوكوز إلى جزيئين فسفوتريوز، أي. في المرحلة الثانية من تحلل السكر. في هذه المرحلة، يحدث تفاعلان من تفاعلات الفسفرة ويتم تصنيع جزيئين من ATP. بالإضافة إلى ذلك، يتم نزع الهيدروجين من جزيء واحد من جليسرالديهايد-3-فوسفات (التفاعل 6)، ويقوم NADH بنقل الهيدروجين إلى الميتوكوندريا CPE، حيث يتم تصنيع 3 جزيئات من ATP بواسطة الفسفرة التأكسدية. في هذه الحالة، تعتمد كمية ATP (3 أو 2) على النوع نظام المكوك. وبالتالي، فإن أكسدة جزيء واحد من جليسرالديهايد 3 فوسفات إلى البيروفات يرتبط بتخليق 5 جزيئات ATP. مع الأخذ في الاعتبار أن جزيئين فسفوتريوز يتكونان من الجلوكوز، فيجب ضرب القيمة الناتجة في 2 ثم طرح 2 جزيئات ATP المستهلكة في المرحلة الأولى. وبالتالي، فإن إنتاج ATP أثناء التحلل الهوائي هو (5H2) - 2 = 8 ATP.
يؤدي إطلاق ATP أثناء التحلل الهوائي للجلوكوز إلى المنتجات النهائية نتيجة لتحلل السكر إلى إنتاج البيروفات، والذي يتأكسد أيضًا إلى ثاني أكسيد الكربون وH2O في OPA. الآن يمكننا تقييم كفاءة الطاقة في عملية تحلل السكر و OPC، والتي تشكل معًا عملية التحلل الهوائي للجلوكوز إلى المنتجات النهائية. وبالتالي، فإن ناتج ATP من أكسدة 1 مول من الجلوكوز إلى CO 2 وH 2 O هو 38 مول من اعبي التنس المحترفين. أثناء التحلل الهوائي للجلوكوز، تحدث 6 تفاعلات لإزالة الهيدروجين. واحد منهم يحدث في تحلل السكر و 5 في OPC ركائز محددة لنازعة الهيدروجين المعتمدة على NAD: جليسرالديهايد 3-فوسفات، الأحماض الدهنية، إيزوسيترات، ب-كيتوجلوتارات، مالات. يحدث تفاعل نزع الهيدروجين في دورة السترات تحت تأثير هيدروجيناز السكسينات بمشاركة الإنزيم المساعد FAD. المجموع ATP الذي يتم تصنيعه بواسطة الفسفرة التأكسدية هو 17 مول من ATP لكل 1 مول من فوسفات جليسرالديهيد. لهذا يجب إضافة 3 مولات من ATP تم تصنيعها بواسطة فسفرة الركيزة (تفاعلان في تحلل السكر وواحد في دورة السيترات).وبالأخذ في الاعتبار أن الجلوكوز ينقسم إلى 2 فسفوتريوز وأن المعامل المتكافئ للتحولات الإضافية هو 2، فإن القيمة الناتجة يجب أن تكون مضروبًا في 2، ومن النتيجة طرح 2 مول من ATP المستخدم في المرحلة الأولى من تحلل السكر.
التحلل اللاهوائي للجلوكوز (تحلل السكر اللاهوائي).
تحلل السكر اللاهوائي هو عملية تكسير الجلوكوز لتكوين اللاكتات كمنتج نهائي. تحدث هذه العملية دون استخدام الأكسجين وبالتالي فهي مستقلة عن السلسلة التنفسية للميتوكوندريا. يتم تشكيل ATP بسبب تفاعلات الفسفرة الركيزة. معادلة العملية الشاملة:
C 6 H 12 0 6 + 2 H 3 P0 4 + 2 ADP = 2 C 3 H 6 O 3 + 2 ATP + 2 H 2 O.
التحلل اللاهوائي.
أثناء التحلل اللاهوائي، تحدث جميع التفاعلات العشرة المماثلة للتحلل الهوائي في العصارة الخلوية. فقط التفاعل الحادي عشر، حيث يتم تقليل البيروفات بواسطة NADH العصاري الخلوي، هو خاص بالتحلل اللاهوائي. يتم تحفيز اختزال البيروفات إلى اللاكتات بواسطة هيدروجيناز اللاكتات (التفاعل قابل للعكس، ويتم تسمية الإنزيم على اسم التفاعل العكسي). يضمن هذا التفاعل تجديد NAD+ من NADH دون مشاركة السلسلة التنفسية الميتوكوندريا في المواقف التي تنطوي على عدم كفاية إمدادات الأكسجين للخلايا.
2.2 أهمية تقويض الجلوكوز
الغرض الفسيولوجي الرئيسي لتقويض الجلوكوز هو استخدام الطاقة المنطلقة في هذه العملية لتخليق ATP
يحدث التحلل الهوائي للجلوكوز في العديد من الأعضاء والأنسجة ويعمل كمصدر رئيسي للطاقة للحياة، وإن لم يكن الوحيد. تعتمد بعض الأنسجة بشكل كبير على تقويض الجلوكوز كمصدر للطاقة. على سبيل المثال، تستهلك خلايا الدماغ ما يصل إلى 100 جرام من الجلوكوز يوميًا، مما يؤدي إلى أكسدته هوائيًا. لذلك، يتجلى عدم كفاية إمدادات الجلوكوز إلى الدماغ أو نقص الأكسجة من خلال الأعراض التي تشير إلى ضعف وظائف المخ (الدوخة والتشنجات وفقدان الوعي).
يحدث التحلل اللاهوائي للجلوكوز في العضلات، في الدقائق الأولى من العمل العضلي، وفي خلايا الدم الحمراء (التي تفتقر إلى الميتوكوندريا)، وكذلك في الأعضاء المختلفة في ظل ظروف نقص الأكسجين، بما في ذلك الخلايا السرطانية. يتميز استقلاب الخلايا السرطانية بتسارع تحلل السكر الهوائي واللاهوائي. لكن التحلل اللاهوائي السائد وزيادة تخليق اللاكتات يعملان كمؤشر زيادة السرعةانقسام الخلايا عندما لا يتم تزويدها بشكل كافٍ بنظام الأوعية الدموية.
بالإضافة إلى وظيفة الطاقة، يمكن لعملية تقويض الجلوكوز أيضًا أن تؤدي وظائف الابتنائية. تُستخدم مستقلبات تحلل السكر في تصنيع مركبات جديدة. وهكذا، فإن الفركتوز 6 فوسفات وجليسرالديهايد 3 فوسفات يشاركان في تكوين الريبوز 5 فوسفات - المكون الهيكليالنيوكليوتيدات. يمكن تضمين 3-فوسفوجليسرات في تركيب الأحماض الأمينية مثل السيرين والجليسين والسيستين (انظر القسم 9). في الكبد والأنسجة الدهنية، يتم استخدام أسيتيل مرافق الإنزيم-أ، المتكون من البيروفات، كركيزة للتخليق الحيوي. الأحماض الدهنيةوالكوليسترول وفوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون كركيزة لتخليق الجلسرين 3-فوسفات.
اختزال البيروفات إلى اللاكتات.
2.3 تنظيم تقويض الجلوكوز
نظرًا لأن الأهمية الرئيسية لتحلل السكر هي تخليق ATP، فيجب أن يرتبط معدله بإنفاق الطاقة في الجسم.
معظم تفاعلات تحلل السكر قابلة للعكس، باستثناء ثلاثة، يتم تحفيزها بواسطة هيكسوكيناز (أو جلوكوكيناز)، فوسفوفركتوكيناز وبيروفات كيناز. تهدف العوامل التنظيمية التي تغير معدل تحلل السكر، وبالتالي تكوين ATP، إلى تفاعلات لا رجعة فيها. مؤشر استهلاك ATP هو تراكم ADP و AMP. يتم تشكيل الأخير في تفاعل محفز بواسطة كيناز الأدينيلات: 2 ADP - AMP + ATP
حتى الاستهلاك القليل من ATP يؤدي إلى زيادة ملحوظة في AMP. تحدد نسبة مستوى ATP إلى ADP وAMP حالة الطاقة في الخلية، وتعمل مكوناتها كمنظمين لمعدل التفارغ مثل المسار المشتركتقويض وتحلل السكر.
يعد التغيير في نشاط فسفوفركتوكيناز ضروريًا لتنظيم تحلل السكر، لأن هذا الإنزيم، كما ذكرنا سابقًا، يحفز أبطأ تفاعل في العملية.
يتم تنشيط فسفوفركتوكيناز بواسطة AMP ولكن يتم تثبيته بواسطة ATP. يزيد AMP، من خلال الارتباط بالمركز التفارغي للفوسفوفركتوكيناز، من تقارب الإنزيم للفركتوز 6 فوسفات ويزيد من معدل الفسفرة. يعد تأثير ATP على هذا الإنزيم مثالاً على الـ ATP المتجانسة، حيث يمكن أن يتفاعل ATP مع كل من الموقع النشط والموقع النشط، وفي الحالة الأخيرة كركيزة.
مع الفسيولوجية قيم اعبي التنس المحترفينيكون المركز النشط للفوسفوفركتوكيناز مشبعًا دائمًا بالركائز (بما في ذلك ATP). تؤدي الزيادة في مستوى ATP بالنسبة إلى ADP إلى تقليل معدل التفاعل، نظرًا لأن ATP في ظل هذه الظروف يعمل كمثبط: فهو يرتبط بالمركز الخيفي للإنزيم، ويسبب تغييرات مطابقة ويقلل من الألفة لركائزه.
تساهم التغيرات في نشاط فسفوفركتوكيناز في تنظيم معدل فسفرة الجلوكوز بواسطة هيكسوكيناز. يؤدي انخفاض نشاط فسفوفركتوكيناز عند مستويات ATP العالية إلى تراكم كل من الفركتوز 6 فوسفات والجلوكوز 6 فوسفات، وهذا الأخير يثبط الهيكسوكيناز. تجدر الإشارة إلى أن الهيكسوكيناز في العديد من الأنسجة (باستثناء خلايا الكبد والبنكرياس) يتم تثبيطه بواسطة الجلوكوز 6 فوسفات.
عندما تكون مستويات ATP مرتفعة، ينخفض معدل دورة حمض الستريك والسلسلة التنفسية. في ظل هذه الظروف، تتباطأ عملية تحلل السكر أيضًا. تجدر الإشارة إلى أن التنظيم الخيفي لإنزيمات OPC والسلسلة التنفسية يرتبط أيضًا بالتغيرات في تركيزات المنتجات الرئيسية مثل NADH وATP وبعض المستقلبات. وبالتالي، فإن NADH، الذي يتراكم إذا لم يكن لديه الوقت للتأكسد في السلسلة التنفسية، يثبط بعض الإنزيمات التفارغية لدورة السيترات
تنظيم تقويض الجلوكوز في العضلات الهيكلية.
2.4 تخليق الجلوكوز في الكبد (تكوين الجلوكوز)
تتطلب بعض الأنسجة، مثل الدماغ، إمدادًا ثابتًا بالجلوكوز. عندما يكون تناول الكربوهيدرات في الطعام غير كاف، يتم الحفاظ على مستوى الجلوكوز في الدم ضمن الحدود الطبيعية لبعض الوقت بسبب انهيار الجليكوجين في الكبد. ومع ذلك، فإن احتياطيات الجليكوجين في الكبد منخفضة. تنخفض بشكل ملحوظ بمقدار 6-10 ساعات من الصيام وتكاد تكون مرهقة تمامًا بعد الصيام اليومي. في هذه الحالة، يبدأ تخليق الجلوكوز دي نوفو في الكبد - تكوين السكر.
استحداث السكر هي عملية تخليق الجلوكوز من مواد غير كربوهيدراتية. وتتمثل مهمتها الرئيسية في الحفاظ على مستويات السكر في الدم خلال فترات الصيام الطويل والنشاط البدني المكثف. تحدث هذه العملية بشكل رئيسي في الكبد وبشكل أقل كثافة في قشرة الكلى، وكذلك في الغشاء المخاطي للأمعاء. يمكن لهذه الأنسجة أن توفر تخليق 80-100 جرام من الجلوكوز يوميًا. أثناء الصيام، يتولى الدماغ معظم احتياجات الجسم من الجلوكوز. ويفسر ذلك حقيقة أن خلايا الدماغ غير قادرة، على عكس الأنسجة الأخرى، على تلبية احتياجاتها من الطاقة من خلال أكسدة الأحماض الدهنية. بالإضافة إلى الدماغ، فإن الأنسجة والخلايا التي يكون فيها مسار التحلل الهوائي مستحيلًا أو محدودًا، على سبيل المثال، خلايا الدم الحمراء (التي تفتقر إلى الميتوكوندريا)، وخلايا الشبكية، ونخاع الغدة الكظرية، وما إلى ذلك، تحتاج إلى الجلوكوز.
الركائز الأساسية لتكوين الجلوكوز هي اللاكتات والأحماض الأمينية والجلسرين. يعتمد إدراج هذه الركائز في عملية تكوين الجلوكوز على الحالة الفسيولوجيةجسم.
اللاكتات هو نتاج تحلل السكر اللاهوائي. يتشكل تحت أي ظروف من الجسم في خلايا الدم الحمراء والعضلات العاملة. وهكذا، يتم استخدام اللاكتات باستمرار في تكوين الجلوكوز.
يتم إطلاق الجلسرين عندما يتم تحلل الدهون في الأنسجة الدهنية أثناء الصيام أو أثناء ممارسة التمارين الرياضية لفترة طويلة.
تتشكل الأحماض الأمينية نتيجة لانهيار بروتينات العضلات ويتم تضمينها في تكوين السكر أثناء الصيام لفترات طويلة أو عمل العضلات لفترات طويلة.
2.5 تخليق الجلوكوز من اللاكتات
اللاكتات المتكونة في التحلل اللاهوائي ليس المنتج النهائي لعملية التمثيل الغذائي. ويرتبط استخدام اللاكتات بتحويله في الكبد إلى البيروفات. اللاكتات كمصدر للبيروفات مهم ليس أثناء الصيام بقدر ما هو مهم أثناء الأداء الطبيعي للجسم. تحويله إلى البيروفات واستخدام الأخير هو وسيلة للاستفادة من اللاكتات. اللاكتات المتكون في العضلات العاملة بشكل مكثف أو في الخلايا التي تستخدم الطريقة اللاهوائية السائدة لتقويض الجلوكوز، يدخل الدم ثم إلى الكبد. في الكبد، تكون نسبة NADH/NAD+ أقل مما هي عليه في العضلات المنقبضة، وبالتالي فإن تفاعل هيدروجيناز اللاكتات يستمر في الاتجاه المعاكس، أي. نحو تكوين البيروفات من اللاكتات. بعد ذلك، يتم تضمين البيروفات في تكوين السكر، ويدخل الجلوكوز الناتج إلى الدم ويتم امتصاصه العضلات الهيكلية. يسمى هذا التسلسل من الأحداث "دورة الجلوكوز اللاكتات"، أو "دورة كوري". دورة كوري تكتمل 2 الوظائف الأساسية: 1 - يضمن الاستفادة من اللاكتات. 2- يمنع تراكم اللاكتات، وبالتالي الانخفاض الخطير في درجة الحموضة (الحماض اللبني). يتم أكسدة جزء من البيروفات المتكون من اللاكتات بواسطة الكبد إلى ثاني أكسيد الكربون وH2O. ويمكن استخدام طاقة الأكسدة لتخليق ATP، الضروري لتفاعلات تكوين السكر.
دورة كوري (دورة الجلوكوزولاكتات). 1- دخول العضلة المبطنة من العضلة المنقبضة مع تدفق الدم إلى الكبد؛ 2- تخليق الجلوكوز من اللاكتات في الكبد؛ 3 - تدفق الجلوكوز من الكبد عبر مجرى الدم إلى العضلات العاملة. 4- استخدام الجلوكوز كركيزة للطاقة عن طريق انقباض العضلات وتكوين اللاكتات.
الحماض اللبني. مصطلح "الحماض" يعني زيادة حموضة بيئة الجسم (انخفاض درجة الحموضة) إلى قيم تتجاوز الحدود الطبيعية. في حالة الحماض، يزداد إنتاج البروتون أو ينخفض إفراز البروتون (في بعض الحالات، كلاهما). يحدث الحماض الأيضي عندما يزداد تركيز المنتجات الأيضية الوسيطة (الحمضية بطبيعتها) بسبب زيادة تركيبها أو انخفاض معدل تحللها أو إفرازها. عندما تنزعج الحالة الحمضية القاعدية للجسم، يتم تشغيلها بسرعة أنظمة عازلةالتعويض (بعد 10-15 دقيقة). يضمن التعويض الرئوي استقرار نسبة HCO 3 -/H 2 CO 3، والتي تقابل عادة 1:20، وتنخفض مع الحماض. يتم تحقيق التعويض الرئوي عن طريق زيادة حجم التهوية، وبالتالي تسريع إزالة ثاني أكسيد الكربون من الجسم. ومع ذلك، فإن الدور الرئيسي في التعويض عن الحماض يلعبه الآليات الكلوية التي تنطوي على عازلة الأمونيا. أحد أسباب الحماض الأيضي قد يكون تراكم حمض اللاكتيك. عادة، يتم تحويل اللاكتات في الكبد مرة أخرى إلى الجلوكوز من خلال تكوين الجلوكوز أو الأكسدة. بالإضافة إلى الكبد، فإن المستهلكين الآخرين لللاكتات هم الكلى وعضلة القلب، حيث يمكن أكسدة اللاكتات إلى ثاني أكسيد الكربون وH2O واستخدامها كمصدر للطاقة، خاصة عندما عمل بدني. مستوى اللاكتات في الدم هو نتيجة التوازن بين عمليتي تكوينه والاستفادة منه. يعد الحماض اللبني المعوض على المدى القصير شائعًا جدًا حتى في الأشخاص الأصحاءأثناء العمل العضلي المكثف. في الأشخاص غير المدربين، يحدث الحماض اللبني أثناء العمل البدني نتيجة للنقص النسبي للأكسجين في العضلات ويتطور بسرعة كبيرة. يتم التعويض عن طريق فرط التنفس.
في حالة الحماض اللبني غير المعوض، يزداد محتوى اللاكتات في الدم إلى 5 مليمول / لتر (عادة ما يصل إلى 2 مليمول / لتر). في هذه الحالة، يمكن أن يكون الرقم الهيدروجيني للدم 7.25 أو أقل (عادة 7.36-7.44). قد تكون زيادة اللاكتات في الدم نتيجة لضعف استقلاب البيروفات
اضطرابات استقلاب البيروفات في الحماض اللبني. 1 - انتهاك استخدام البيروفات في تكوين السكر. 2 - انتهاك أكسدة البيروفات. الجلوكوز هدم البيولوجية استحداث السكر
وهكذا، أثناء نقص الأكسجة، الذي يحدث نتيجة لانتهاك إمداد الأكسجين أو الدم إلى الأنسجة، يتناقص نشاط مركب هيدروجيناز البيروفات وينخفض نزع الكربوكسيل المؤكسد للبيروفات. في ظل هذه الظروف، يتحول توازن تفاعل البيروفات-اللاكتات نحو تكوين اللاكتات. بالإضافة إلى ذلك، أثناء نقص الأكسجة، ينخفض تخليق ATP، مما يؤدي بالتالي إلى انخفاض في معدل تكوين الجلوكوز، وهو مسار آخر لاستخدام اللاكتات. تؤثر الزيادة في تركيز اللاكتات وانخفاض الرقم الهيدروجيني داخل الخلايا سلبًا على نشاط جميع الإنزيمات، بما في ذلك كربوكسيلاز البيروفات، الذي يحفز التفاعل الأولي لتكوين الجلوكوز.
يتم تسهيل حدوث الحماض اللبني أيضًا عن طريق الاضطرابات في تكوين الجلوكوز في فشل الكبد. من أصول مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون الحماض اللبني مصحوبًا بنقص فيتامين ب1، نظرًا لأن أحد مشتقات هذا الفيتامين (ثنائي فوسفات الثيامين) يؤدي وظيفة الإنزيم المساعد كجزء من MDC أثناء نزع الكربوكسيل المؤكسد للبيروفات. يمكن أن يحدث نقص الثيامين، على سبيل المثال، لدى مدمني الكحول الذين يعانون من سوء التغذية.
لذا فإن أسباب تراكم حمض اللبنيك وتطور الحماض اللبني قد تكون:
تفعيل تحلل السكر اللاهوائي بسبب نقص الأكسجة في الأنسجة من أصول مختلفة.
تلف الكبد (الحثل السام، تليف الكبد، وما إلى ذلك)؛
ضعف استخدام اللاكتات بسبب العيوب الوراثية في إنزيمات تكوين الجلوكوز ونقص الجلوكوز 6 فوسفات.
اضطراب MPC بسبب عيوب الإنزيم أو نقص الفيتامين.
استخدام عدد من الأدوية، على سبيل المثال البايجوانيدات (حاصرات تكوين السكر المستخدمة في علاج مرض السكري).
2.6 تخليق الجلوكوز من الأحماض الأمينية
في ظل ظروف المجاعة، تتحلل بعض بروتينات الأنسجة العضلية إلى أحماض أمينية، والتي يتم تضمينها بعد ذلك في عملية التقويض. يمكن اعتبار الأحماض الأمينية، التي يتم تحويلها أثناء عملية الهدم إلى البيروفات أو مستقلبات دورة السترات، بمثابة سلائف محتملة للجلوكوز والجليكوجين وتسمى الجليكوجين. على سبيل المثال، أوكسالوأسيتات، المتكون من حمض الأسبارتيك، هو منتج وسيط لكل من دورة السيترات وتولد السكر.
من بين جميع الأحماض الأمينية التي تدخل الكبد، حوالي 30% منها عبارة عن ألانين. ويفسر ذلك حقيقة أن انهيار بروتينات العضلات ينتج أحماض أمينية، يتم تحويل الكثير منها مباشرة إلى البيروفات أو أولاً إلى أوكسالوسيتات ثم إلى البيروفات. يتحول الأخير إلى ألانين، ويكتسب مجموعة أمينية من الأحماض الأمينية الأخرى. يتم نقل ألانين من العضلات عن طريق الدم إلى الكبد، حيث يتم تحويله مرة أخرى إلى البيروفات، الذي يتأكسد جزئيًا ويدخل جزئيًا في تكوين الجلوكوز. ولذلك، هناك التسلسل التالي للأحداث (دورة الجلوكوز ألانين): الجلوكوز في العضلات > بيروفات العضلات > ألانين العضلات > ألانين الكبد > جلوكوز الكبد > جلوكوز العضلات. الدورة بأكملها لا تزيد من كمية الجلوكوز في العضلات ولكنها تحل مشاكل نقل النتروجين الأميني من العضلات إلى الكبد وتمنع الحماض اللبني.
دورة الجلوكوز ألانين
2.7 تخليق الجلوكوز من الجلسرين
يمكن استخدام الجلسرين فقط بواسطة الأنسجة التي تحتوي على إنزيم جليسيرول كيناز، مثل الكبد والكلى. يحفز هذا الإنزيم المعتمد على ATP تحويل الجلسرين إلى ب-جليسيروفوسفات (جليسرول-3-فوسفات).عندما يتم تضمين الجلسرين-3-فوسفات في عملية استحداث السكر، يتم نزع هيدروجينه بواسطة ديهيدروجينيز المعتمد على NAD لتكوين فوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون، والذي يتم تحويله بشكل أكبر. إلى الجلوكوز.
تحويل الجلسرين إلى فوسفات ثنائي هيدروكسي أسيتون
وبالتالي يمكننا القول أن الدور البيولوجي للجلوكوز في الجسم كبير جدًا. الجلوكوز هو أحد المصادر الرئيسية للطاقة في أجسامنا. وهو مصدر سهل الهضم للتغذية القيمة التي تزيد من احتياطيات الطاقة في الجسم وتحسن وظائفه. تكمن الأهمية الرئيسية في الجسم في أنه المصدر الأكثر عالمية للطاقة لعمليات التمثيل الغذائي.
في جسم الإنسان، يؤدي استخدام محلول الجلوكوز مفرط التوتر إلى تعزيز توسع الأوعية وزيادة انقباض عضلة القلب وزيادة حجم البول. يستخدم الجلوكوز كمنشط عام الأمراض المزمنةوالتي يصاحبها الإرهاق الجسدي. وتعود خصائص الجلوكوز في إزالة السموم إلى قدرته على تنشيط وظائف الكبد لتحييد السموم، بالإضافة إلى انخفاض تركيز السموم في الدم نتيجة زيادة حجم السائل الدائر وزيادة التبول. بالإضافة إلى ذلك، يتم ترسيبه في الحيوانات على شكل جليكوجين، في النباتات - على شكل نشا، بوليمر الجلوكوز - السليلوز هو المكون الرئيسي لجدران الخلايا في جميع النباتات العليا. في الحيوانات، يساعد الجلوكوز على النجاة من الصقيع.
باختصار الجلوكوز هو أحد المواد الحيوية في حياة الكائنات الحية.
قائمة الأدب المستخدم
1. الكيمياء الحيوية: كتاب مدرسي للجامعات / إد. إي إس سيفيرينا - الطبعة الخامسة، - 2014. - 301-350 فن.
2. ت. بيريزوف، ب.ف. كوروفكين "الكيمياء البيولوجية".
3. الغدد الصماء السريرية. دليل / إن تي ستاركوفا. - الطبعة الثالثة، منقحة وموسعة. - سانت بطرسبرغ: بيتر، 2002. - ص 209-213. - 576 ص.
تم النشر على موقع Allbest.ru
...وثائق مماثلة
تصنيف وتوزيع الكربوهيدرات وأهميتها لحياة الإنسان. استخدام قياس الانكسار في تحليل الجلوكوز. تحليل الجلوكوز باعتباره كحول ألدهيد، وتأثير القلويات والعوامل المؤكسدة والأحماض على المستحضرات. استقرار حلول الجلوكوز.
تمت إضافة الدورة التدريبية في 13/02/2010
ملامح توزيع الجلوكوز في الدم. وصف موجز لجوهر الرئيسي الأساليب الحديثةتحديد نسبة الجلوكوز في الدم. طرق تحسين عملية قياس مستويات الجلوكوز في الدم. تقييم نسبة السكر في الدم في تشخيص مرض السكري.
تمت إضافة المقالة في 03/08/2011
الخصائص الفيزيائيةالجلوكوز. أساسي منتجات الطعاممشبعة بالكربوهيدرات. النسبة الصحيحة من الكربوهيدرات والدهون والبروتينات كأساس أكل صحي. الحفاظ على مستويات الجلوكوز في الدم، ووظيفة المناعة. زيادة مستويات الأنسولين في الدم.
تمت إضافة العرض بتاريخ 15/02/2014
استهلاك الأكسجين والجلوكوز من قبل الدماغ. الأكسدة الهوائية للجلوكوز في الدماغ وآليات تنظيمه. دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل وآليات التحكم بمعدله في الدماغ. إمدادات الطاقة لوظائف محددة من الأنسجة العصبية.
تمت إضافة الدورة التدريبية في 26/08/2009
النظر في بنية جزيء الأنسولين وروابط الأحماض الأمينية. دراسة ميزات التوليف هرمون البروتينفي الدم، وصف مخطط التحول. تنظيم إفراز الأنسولين في الجسم. عمل هذا الهرمون على خفض مستويات السكر في الدم.
تمت إضافة العرض بتاريخ 12/02/2016
تحديد مستوى السكر في الدم باستخدام جهاز تحليل الجلوكوز ECO TWENTY. تحديد الكرياتينين واليوريا والبيليروبين في الدم باستخدام محلل الكيمياء الحيوية ROKI. دراسة التغيرات في بارامترات الدم البيوكيميائية أثناء الحمل. تقييم البيانات التي تم الحصول عليها.
تقرير الممارسة، تمت إضافته في 2011/02/10
هيكل ووظيفة الكلى، نظرية تكوين البول. ملامح هيكل النيفرون. الخصائص الفيزيائية للبول وأهمية التشخيص السريري. أنواع بروتينية، وطرق النوعية و تحديد الكمياتالبروتين في البول. تحديد نسبة الجلوكوز في البول.
ورقة الغش، تمت إضافتها في 24/06/2010
وبائيات مرض السكري واستقلاب الجلوكوز في جسم الإنسان. المسببات والتسبب في المرض، قصور البنكرياس وخارج البنكرياس، التسبب في المضاعفات. العلامات السريرية لمرض السكري وتشخيصه ومضاعفاته وعلاجه.
تمت إضافة العرض بتاريخ 06/03/2010
دراسة طريقة التصوير المقطعي بالنويدات المشعة لدراسة الأعضاء الداخلية للإنسان والحيوان. تحليل توزيع المركبات النشطة الموسومة بالنظائر المشعة في الجسم. وصف طرق تقييم استقلاب الجلوكوز في القلب والرئتين والدماغ.
الملخص، تمت إضافته في 15/06/2011
أسباب غيبوبة السكري (الحماض الكيتوني) - وهي حالة تتطور نتيجة لنقص الأنسولين في الجسم لدى مرضى السكري. المظاهر الأولية لتعويضه. توازن الجلوكوز في البشر. المسببات ومظاهر نقص السكر في الدم.
