Името "въглехидрати" е запазено от онези времена, когато структурата на тези съединения все още не е известна, но е установен техният състав, който съответства на формулата Cn(H 2 O) m. Следователно въглехидратите бяха класифицирани като въглехидрати, т.е. към съединения на въглерод и вода - "въглехидрати". В наши дни повечето въглехидрати се изразяват с формулата C n H 2n O n.
1. Въглехидратите се използват от древни времена - първият въглехидрат (по-точно смес от въглехидрати), с който човекът се запознава, е медът.
2. Захарната тръстика е родом от северозападна Индия-Бенгал. Европейците се запознават с тръстиковата захар благодарение на походите на Александър Велики през 327 г. пр.н.е.
3. Захарно цвекло чиста формае открит едва през 1747 г. от немския химик А. Маргграф.
4. Нишестето е било известно на древните гърци.
5. Като целулоза компонентдърво, използвано от древни времена.
6. Терминът "сладък" и окончанието - osa - за захарни вещества е предложен от френския химик J. Dula през 1838 г. В исторически план сладостта е основният признак, по който определено вещество се класифицира като въглехидрат.
7. През 1811 г. руският химик Кирхоф за първи път получава глюкоза чрез хидролиза на нишесте, а шведският химик J. Bertzemus предлага правилната емпирична формула за глюкоза за първи път през 1837 г. C 6 H 12 O 6
8. Синтезът на въглехидрати от формалдехид в присъствието на Ca(OH) 2 е извършен от A.M. Бутлеров през 1861 г
Глюкозата е бифункционално съединение, тъй като съдържа функционални групи - една алдехидна и 5 хидроксилна. По този начин глюкозата е поливалентен алдехиден алкохол.
Структурната формула на глюкозата е:
Съкратената формула е:
Молекулата на глюкозата може да съществува в три изомерни форми, две от които са циклични, едната е линейна.
И трите изомерни форми са в динамично равновесие една с друга:
цикличен [(алфа форма) (37%)]<-->линеен (0,0026%)<-->цикличен [(бета форма) (63%)]
Цикличните алфа и бета форми на глюкозата са пространствени изомери, които се различават по позицията на полуацеталния хидроксил спрямо равнината на пръстена. В алфа-глюкозата този хидроксил е в транс позиция спрямо хидроксиметиловата група -CH 2 OH, в бета-глюкозата - в цис позиция.
Химични свойства на глюкозата:
Свойства, дължащи се на наличието на алдехидна група:
1. Окислителни реакции:
а) с Cu(OH) 2:
C 6 H 12 O 6 + Cu(OH) 2 ↓ ------> ярко син разтвор
2. Реакция на възстановяване:
с водород H2:
Само линейната форма на глюкозата може да участва в тази реакция.
Свойства, дължащи се на наличието на няколко хидроксилни групи (ОН):
1. Реагира с карбоксилни киселини за образуване на естери(пет хидроксилни групи на глюкозата реагират с киселини):
2. Как поливалентен алкохол реагира с меден (II) хидроксид, за да образува меден (II) алкохол:
Специфични свойства
Голямо значениеимат процеси на ферментация на глюкоза, които протичат под въздействието на органични катализатори-ензими (те се произвеждат от микроорганизми).
а) алкохолна ферментация (под въздействието на дрожди):
б) млечнокисела ферментация (под въздействието на млечнокисели бактерии):
г) ферментация с лимонена киселина:
д) ацетон-бутанолна ферментация:
Получаване на глюкоза
1. Синтез на глюкоза от формалдехид в присъствието на калциев хидроксид (реакция на Бутлеров):
2. Хидролиза на нишесте (реакция на Кирхоф):
Биологично значение на глюкозата, нейното приложение
Глюкоза- основен компонент на храната, един от основните участници в метаболизма в организма, много питателна и лесно смилаема. При неговото окисляване се освобождава повече от една трета от енергийния ресурс, използван в тялото - мазнини, но ролята на мазнините и глюкозата в енергията на различните органи е различна. Сърцето използва мастни киселини като гориво. Скелетните мускули се нуждаят от глюкоза, за да „стартират“, но нервните клетки, включително мозъчните клетки, работят само с глюкоза. Тяхната нужда е 20-30% от генерираната енергия. Нервни клеткиЕнергията е необходима всяка секунда, а тялото получава глюкоза по време на хранене. Глюкозата се усвоява лесно от тялото, така че се използва в медицината като укрепващо средство. средство за защита. Специфични олигозахариди определят кръвната група. В сладкарството за приготвяне на мармалад, карамел, меденки и др. Процесите на ферментация на глюкозата са от голямо значение. Така например при ецване на зеле, краставици и мляко се получава млечнокисела ферментация на глюкоза, както и при силажиране на фураж. В практиката се използва и алкохолна ферментация на глюкоза, например при производството на бира.
Въглехидратите наистина са най-често срещаните органична материяна Земята, без които е невъзможно съществуването на живите организми. В живия организъм, по време на метаболизма, глюкозата се окислява, освобождавайки голямо количество енергия:
Ние живеем от енергията на нашето тяло, която осигурява всички необходими жизнени процеси. Само благодарение на нея имаме възможност да дишаме, да се смеем, да се радваме на всеки нов ден и щастливи моменти от живота си. Без енергия работата на електротехниката, компютрите и нашите ежедневни предмети е невъзможна и най-важното е, че без този компонент не може да съществува жив организъм.
Източникът на тази енергия, нейният доставчик в нашето тяло, е съединение, наречено глюкоза - представител на монозахаридите. Структурата, свойствата и приложението на веществото ще бъдат обсъдени в нашата статия.
Какво представлява глюкозата?
Глюкозата се нарича още „гроздова захар“, тъй като най-голямо количество от нея се съдържа в гроздовия сок. Също така има доста високо съдържание във всички зрели плодове и плодове, освен това глюкозата е включена в захарта и меда.
"Гроздова захар" е безцветно кристално съединение под формата на прах, силно разтворимо във вода и със сладък вкус. Точката на топене варира от 146 градуса. Това съединение принадлежи към групата на поливалентните алкохоли и монозахаридите, т.е. онези групи вещества, които при хидролизиране (разтваряне във вода) не се разпадат на по-прости съставни молекули.
Приложенията на глюкозата са много широки.
Глюкозата се образува по време на фотосинтезата в зелените части на растенията, а от нея на свой ред се синтезира гликоген, който при взаимодействие с креатин фосфат се трансформира в аденозинтрифосфорна киселина (АТФ), която е основният доставчик на енергия.
Ползите от "гроздова захар" за тялото
Нека разгледаме химичните свойства на глюкозата и нейното използване в различни области.
Тъй като е монозахарид, веднага след консумация на глюкоза, тя бързо се абсорбира в червата, след което се извършват процеси, насочени към нейното окисляване, за да се освободи свободната енергия, която е толкова необходима на нашето тяло. Освен това е много питателна и е основният източник на енергия за пълноценното функциониране на мозъка. Всъщност енергията, която се произвежда в процеса на окисляване, представлява около една трета от общата енергия на живия организъм.
Глюкоза: свойства и приложения
Както във всичко обаче и тук е необходим баланс. Всичко е добро в умерени количества: например при липса на енергия ставаме летаргични, губим концентрация и вниманието ни намалява. Обратно, когато нивото му се повиши, се увеличава синтезът на основния хормонален антагонист на глюкозата, панкреатичния хормон инсулин, което съответно води до намаляване на нивото на концентрация на захар в кръвта. Когато тези взаимодействия се нарушат, това се развива ендогенно заболяванекато диабет.
Тъй като е малко съединение, естествената захар участва в образуването на по-сложни съединения, като нишесте и гликоген. Именно тези полизахариди са в основата на хрущялната тъкан, връзките и косата.
Как се натрупва?
Тялото ни е доста пестеливо, така че „заделя“ гликогена (основния въглехидратен резерв) за непредвидени ситуации (например тежка физическа активност). Глюкозата се натрупва в мускулна тъкан, в кръвта (с концентрация, равна на 0,1-0,12% от общата захар) и в отделни клетки. Сега става съвсем очевидно, че нивата на захарта се повишават след хранене и намаляват по време на тренировка и гладуване. Това води до развитие на патологично състояние като хипогликемия, с развитие и повишаване на степента на възбудимост, тревожност, придружени от мускулни тремори и припадък.
Използването на глюкоза в спорта
Използва се като средство за повишаване на нивото на издръжливост, осигурява най-високо ниво на производителност на спортисти и спортисти, тъй като съдържанието на калории е почти два пъти по-ниско от това на мазните храни. Но в същото време той се окислява много по-бързо, като по този начин осигурява доста бърз поток от „бързи въглехидрати“ в кръвта, което е толкова необходимо след изтощителни тренировки или състезания. За постигане на тези цели глюкозата се използва под формата на таблетки, инфузии и инжекционни разтвориили изотоничен разтвор (разтворен във вода).
Индикациите за употребата на глюкоза ще бъдат разнообразни.
Глюкозата е много важна за бодибилдърите, тъй като нейният дефицит не само води до загуба на сила, влошаване на клетъчния и, като следствие, тъканен метаболизъм, но също така значително намалява възможността за наддаване на тегло. Защо се случва това?
В края на краищата, спортистът в тази ситуация съзнателно използва голяма сумазахар, защо тогава виждаме загуба на тегло? Парадоксът е, че в същото време културистите тренират много. В допълнение, големите дози глюкоза значително повишават нивата на холестерола и също допринасят за развитието на ендокринни патологии като диабет. Глюкозата се отлага под формата на мастни съединения, срещу които всъщност се бори спортистът.
Структурата, свойствата и употребата на глюкозата са изследвани дълго време.
Правила за ползване
Има правила за консумация на тази захар: преди да започнете тренировка, не трябва да се отдадете на сладки напитки, тъй като това може да доведе до припадъчни състоянияв резултат на рязък спад на концентрацията на глюкоза поради производството на инсулин. Най-оптималният прием на глюкоза е веднага след тренировка, по време на така наречения въглехидратен прозорец. За да приготвите горепосочената изотонична напитка, трябва да вземете 14 таблетки глюкоза, всяка с тегло 0,5 грама, и един литър просто пречистена сварена вода. След това трябва да разредите захарта в течност и да я приемате на всеки 15-20 минути в продължение на един час.
Индустриални приложения
- Хранително-вкусовата промишленост: като заместител на захарозата, като суровина за производство на диетични продукти.
- Сладкарска промишленост: включва се в състава на сладкиши, шоколад, торти; производство на меласа, необходима за приготвяне на мармалад и меденки.
- Производството на сладолед се основава на способността на глюкозата да понижава нивото на замръзване на даден продукт, като същевременно увеличава неговата плътност и твърдост.
- Производство на хлебни изделия: създава благоприятни условия за ферментационни процеси, което води до подобряване не само на вкуса, но и на органолептичните свойства.
Какви са другите приложения на таблетките глюкоза?
Приложение в медицината
Естествената захар има детоксикиращи и метаболитни свойства, на което се основава използването й в медицинската практика.
Монозахаридът се предлага в следните форми:
- Глюкозни таблетки. Инструкциите за употреба казват, че съдържа 0,5 грама сухо вещество декстроза. Когато се приема перорално (през устата), има съдоразширяващ и седативен ефект, попълвайки енергийните резерви на организма, като по този начин спомага за повишаване на интелектуалното ниво на развитие и физическа дейностчовек.
- Под формата на инфузионен разтвор. Един литър 5% разтвор на глюкоза съдържа 50,0 грама сухо вещество декстроза, 10% разтвор съответно съдържа 100,0 g, а 20% от сместа съдържа 200,0 g активно вещество. Трябва да се има предвид, че 5% разтвор на захарид е изотоничен с кръвната плазма, поради което прилагането му под формата на инфузия спомага за нормализиране на киселинно-алкалния баланс и водно-електролитния баланс.
- Разтвор във формата венозни инжекцииспомага за повишаване на осмотичното налягане на кръвта, разширяване на кръвоносните съдове, увеличаване на изтичането на течност от тъканите, увеличаване на образуването на урина, което от своя страна осигурява активиране на метаболитните процеси в черния дроб и нормализиране на контрактилната активност на сърдечния мускул. .
Показания за употреба
Инструкциите за употреба на глюкоза показват, че показанията за употреба са:
- Ниска концентрация на кръвна захар (хипогликемия, хипогликемична кома).
- Значителен умствен (интелектуален) и физически стрес.
- За бързо възстановяване по време на рехабилитационния период след хирургични интервенцииили дългосрочни заболявания.
- Като комплексна терапияпо време на декомпенсация патологични процеси, представени под формата на сърдечна недостатъчност, чревни патологии, хеморагична диатеза или заболявания, засягащи черния дроб или бъбреците.
- Колаптоидно състояние.
- Шок от всякакъв произход.
- Дехидратация, независимо от източника.
- Период на интоксикация наркотични вещества, различни химични съединения.
- При бременни жени за увеличаване на теглото на плода.
специални инструкции
За глюкозата инструкциите за употреба потвърждават, че концентрираните разтвори (10%, 25%, 40%) се използват само за интравенозно приложение на не повече от 20-50 милилитра наведнъж, с изключение на извънредни ситуациипод формата на масивна загуба на кръв, хипогликемия. В тези случаи се вливат до 300 милилитра на ден. Лекарят трябва да помни, а пациентът трябва да вземе предвид синергичното взаимодействие (взаимно подсилващо се влияние един върху друг) на глюкозата и аскорбинова киселина. Таблетните лекарства се приемат в доза от 1-2 броя, като се увеличават до 10 в зависимост от необходимостта.
Задължително в задължителенвземете предвид, че декстрозата има способността да отслабва ефекта на гликозидите върху сърцето, като ги инактивира и окислява. Съответно, трябва да направите почивка между приема на тези лекарства. Също така, ефективността на следните лекарства се намалява от глюкозата:
- нистатин;
- аналгетици;
- стрептомицин;
- адреномиметични лекарства.
Ако човек има хипонатриемия и бъбречна недостатъчност, тогава е необходимо да се приема глюкоза с повишено внимание и постоянно да се наблюдават централните хемодинамични параметри. Според показанията се предписва по време на бременност и кърмене. На деца под 5-годишна възраст не се предписва таблетна форма поради причината, че все още не могат да разтворят таблетката под езика. Глюкозата често се предписва за алкохолна интоксикацияи различни отравяния.
Противопоказания за употребата на глюкоза
Лекарството не се предписва, когато човек има:
- диабет;
- всякакви патологично състояние, придружено от спадане на нивата на кръвната захар;
- случаи на индивидуална непоносимост (развитие на лекарствени или хранителни алергии).
Заключение
Трябва да разберете, че е необходима разумна консумация както на глюкоза, така и на всички хранителни продукти. лекарства. В противен случай това заплашва по-специално провал в регулирането ендокринна система, намаляване на нивото не само на работоспособността и физическата активност, но и на качеството на живот.
Изследвахме глюкоза, представител на монозахаридите. Химическа структура, свойствата, приложенията са описани подробно.
Глюкозата (декстроза) е монозахарид, който е универсален източник на енергия за хората. Това е крайният продукт от хидролизата на ди- и полизахаридите. Съединението е открито от английския лекар Уилям Праут през 1802 г.
Най-важна е глюкозата или гроздовата захар хранително веществоза централен нервни системи s на човек. Осигурява нормалното функциониране на организма при силен физически, емоционален, интелектуален стрес и бързата реакция на мозъка при форсмажорни ситуации. С други думи, глюкозата е реактивно гориво, което поддържа всички жизнени процеси на клетъчно ниво.
Структурната формула на съединението е C6H12O6.
Глюкозата е кристално вещество със сладък вкус, без мирис, силно разтворимо във вода, концентрирани разтвори на сярна киселина, цинков хлорид и реактив на Швайцер. В природата се образува в резултат на фотосинтезата на растенията, в промишлеността - чрез хидролиза на целулоза.
Моларна масасъединения - 180,16 грама на мол.
Сладостта на глюкозата е половината от тази на захарозата.
Използва се в кулинарията и медицината. Препаратите, базирани на него, се използват за облекчаване на интоксикацията и определяне на наличието на захарен диабет.
Нека да разгледаме хипергликемията/хипогликемията - какво е това, ползите и вредите от глюкозата, къде се намира и използването й в медицината.
Дневна норма
За да подхрани мозъчните клетки, червените кръвни клетки, набраздените мускули и да осигури на тялото енергия, човек трябва да яде „своята“ индивидуална норма. За да го изчислите, умножете действителното си телесно тегло по коефициент 2,6. Получената стойност е дневната нужда на тялото ви от монозахарида.
В същото време за работещи в сферата на знанията (офис служители), извършващи изчислителни и планиращи операции, спортисти и хора с тежки физически натоварвания, дневната норма трябва да се увеличи. Защото тези операции изискват повече енергия.
Нуждата от глюкоза намалява със заседнал начин на живот, склонност към захарен диабет, наднормено тегло. IN в такъв случайЗа да произвежда енергия, тялото няма да използва лесно смилаеми захариди, а мастни резерви.
Не забравяйте, че глюкозата в умерени дози е лекарство и гориво за вътрешни органи, системи. В същото време прекомерната консумация на сладкиши го превръща в отрова, превръщайки полезните му свойства във вреда.
Хипергликемия и хипогликемия
При здрав човек нивото на кръвната захар на гладно е 3,3 – 5,5 милимола на литър, а след хранене се повишава до 7,8.
Ако този показател е по-нисък от нормата, се развива хипогликемия, ако този показател е по-висок - се развива хипергликемия. Всяко отклонение от допустимата стойност причинява смущения в тялото, често необратими нарушения.
Повишената кръвна захар увеличава производството на инсулин, което води до интензивна работапанкреас "за износване". В резултат на това органът започва да се изтощава, има риск от развитие на диабет и имунната система страда. Когато концентрацията на глюкоза в кръвта достигне 10 милимола на литър, черният дроб престава да се справя с функциите си и функционирането му се нарушава. кръвоносна система. Излишната захар се превръща в триглицериди ( мастни клетки), които провокират появата коронарна болест, атеросклероза, хипертония, инфаркт, мозъчен кръвоизлив.
Основната причина за развитието на хипергликемия е нарушение на функционирането на панкреаса.
Храни, които понижават кръвната захар:
- овесена каша;
- омари, омари, раци;
- сок от боровинки;
- домати, ерусалимски артишок, касис;
- соево сирене;
- маруля, тиква;
- зелен чай;
- авокадо;
- месо, риба, пиле;
- лимон, грейпфрут;
- бадеми, кашу, фъстъци;
- бобови растения;
- диня;
- чесън и лук.
Спадът на кръвната захар води до недостатъчно хранене на мозъка, отслабване на тялото, което рано или късно води до припадък. Човек губи силата си, появява се мускулна слабост, апатия, физическата активност е трудна, координацията се влошава, има чувство на тревожност, объркване. Клетките са в състояние на глад, тяхното делене и регенерация се забавят и рискът от смърт на тъканите се увеличава.
Причини за хипогликемия: алкохолно отравяне, липса на сладки храни в диетата, онкологични заболявания, дисфункция на щитовидната жлеза.
За да поддържате кръвната захар в нормални граници, обърнете внимание на работата на инсулиновото устройство, обогатете дневно менюздравословни натурални сладки, съдържащи монозахарид. Не забравяйте, че ниските нива на инсулин пречат на съединението да се абсорбира напълно, което води до хипогликемия. В същото време адреналинът, напротив, ще помогне да се увеличи.
Ползи и вреди
Основните функции на глюкозата са хранителна и енергийна. Благодарение на тях той поддържа сърдечния ритъм, дишането, мускулните контракции, работата на мозъка, нервната система и регулира телесната температура.
Стойността на глюкозата в човешкото тяло:
- Участва в метаболитните процеси и е най-усвоимият енергиен ресурс.
- Подпомага работоспособността на организма.
- Подхранва мозъчните клетки, подобрява паметта и ученето.
- Стимулира сърцето.
- Бързо утолява чувството на глад.
- Облекчава стреса, коригира психическото състояние.
- Ускорява възстановяването на мускулната тъкан.
- Помага на черния дроб да неутрализира токсичните вещества.
От колко години се използва глюкоза за интоксикация на организма при хипогликемия? Монозахаридът е част от кръвни заместители, противошокови лекарства, използвани за лечение на заболявания на черния дроб и централната нервна система.
В допълнение към положителните си ефекти, глюкозата може да навреди на тялото на хора в напреднала възраст, пациенти с нарушен метаболизъм и да доведе до следните последствия:
- затлъстяване;
- развитие на тромбофлебит;
- претоварване на панкреаса;
- появата на алергични реакции;
- повишен холестерол;
- появата на възпалителни, сърдечни заболявания, нарушения на коронарната циркулация;
- артериална хипертония;
- увреждане на ретината на окото;
- ендотелна дисфункция.
Не забравяйте, че доставката на монозахарид в тялото трябва да бъде напълно компенсирана от разхода на калории за енергийни нужди.
Източници
Монозахаридът се намира в животински мускулен гликоген, нишесте, горски плодове и плодове. Човек получава 50% от необходимата на тялото енергия от гликоген (депозиран в черния дроб и мускулната тъкан) и консумацията на храни, съдържащи глюкоза.
Основният естествен източник на съединението е медът (80%), съдържа и друг здравословен въглехидрат - фруктозата.
| Име на продукта | Съдържание на монозахариди на 100 грама, грама |
|---|---|
| Рафинирана захар | 99,7 |
| пчелен мед | 80,1 |
| мармалад | 79,2 |
| Меденки | 77,6 |
| паста | 70,5 |
| Сладка сламка | 69,1 |
| Дати | 69,0 |
| Перлен ечемик | 66,8 |
| Сушени кайсии | 66,1 |
| стафиди | 65,6 |
| Сладко от ябълки | 65,0 |
| Шоколад | 63,2 |
| Ориз | 62,2 |
| Овесена каша | 61,7 |
| царевица | 61,3 |
| елда | 60,3 |
| бял хляб | 52,8 |
| ръжен хляб | 44,2 |
| Сладолед | 21,2 |
| картофи | 8,0 |
| Ябълки | 7,8 |
| Гроздов | 7,7 |
| Цвекло | 6,6 |
| Морков | 5,6 |
| Череша | 5,4 |
| череши | 5,4 |
| Мляко | 4,4 |
| цариградско грозде | 4,3 |
| тиква | 4,1 |
| Бобови растения | 4,1 |
| зеле | 4,0 |
| малини | 3,8 |
| домати | 3,3 |
| Извара | 3,2 |
| Сметана | 3,0 |
| сливи | 3,0 |
| Черен дроб | 2,7 |
| Ягода | 2,6 |
| Червена боровинка | 2,4 |
| диня | 2,3 |
| портокали | 2,3 |
| 2,1 | |
| Мандарини | 2,0 |
| Сирене | 2,0 |
| Праскови | 2,0 |
| Круша | 1,7 |
| касис | 1,4 |
| краставици | 1,2 |
| Масло | 0,4 |
| яйца | 0,3 |
Глюкоза в медицината: форма на освобождаване
Глюкозните препарати се класифицират като детоксикиращи и метаболитни средства. Техният спектър на действие е насочен към подобряване на метаболитните и окислително-възстановителните процеси в организма. Активна съставкаТези лекарства са декстроза монохидрат (сублимирана глюкоза в комбинация с ексципиенти).
Формуляри за освобождаване и фармакологични свойствамонозахарид:
- Таблетки, съдържащи 0,5 грама суха декстроза. Когато се приема перорално, глюкозата има вазодилататорен и седативен ефект (умерено изразен). В допълнение, лекарството попълва енергийните резерви, повишава интелектуалната и физическата производителност.
- Инфузионен разтвор. В литър 5% глюкоза има 50 грама безводна декстроза, в 10% състав - 100 грама от веществото, в 20% смес - 200 грама, в 40% концентрат - 400 грама захарид. Като се има предвид, че 5% разтвор на захарид е изотоничен по отношение на кръвната плазма, въвеждането на лекарството в кръвния поток спомага за нормализиране на киселинно-алкалния и водно-електролитния баланс в организма.
- Разтвор за интравенозно инжектиране. Един милилитър 5% концентрат съдържа 50 милиграма изсушена декстроза, 10% - 100 милиграма, 25% - 250 милиграма, 40% - 400 милиграма. При венозно приложениеглюкозата повишава осмотичните кръвно налягане, разширява кръвоносните съдове, увеличава образуването на урина, засилва изтичането на течност от тъканите, активира метаболитни процесив черния дроб, нормализира контрактилната функция на миокарда.
В допълнение, захаридът се използва за изкуствени терапевтично хранене, включително ентерално и парентерално.
В какви случаи и в каква дозировка се предписва "медицинска" глюкоза?
Показания за употреба:
- хипогликемия (ниска концентрация на кръвна захар);
- липса на въглехидратно хранене (с умствено и физическо претоварване);
- рехабилитационен период след продължителни заболявания, включително инфекциозни (като допълнително хранене);
- сърдечна декомпенсация, чревни инфекциозни патологии, чернодробни заболявания, хеморагична диатеза(в комплексна терапия);
- колапс (внезапно спадане на кръвното налягане);
- дехидратация, причинена от повръщане, диария или операция;
- интоксикация или отравяне (включително лекарства, арсен, киселини, въглероден окис, фосген);
- за увеличаване на размера на плода по време на бременност (при съмнение за ниско тегло).
В допълнение, "течна" глюкоза се използва за разреждане лекарства, прилаган парентерално.
Изотоничен разтвор на глюкоза (5%) се прилага по следните начини:
- подкожно (еднократна порция - 300 - 500 милилитра);
- интравенозно капково (максимална скорост на приложение - 400 милилитра на час, дневна нормаза възрастни - 500 - 3000 милилитра, дневна дозаза деца - 100 - 170 милилитра разтвор на килограм тегло на детето, за новородени тази цифра се намалява до 60);
- под формата на клизми (единична порция от веществото варира от 300 до 2000 милилитра, в зависимост от възрастта и състоянието на пациента).
Хипертоничните глюкозни концентрати (10%, 25% и 40%) се използват само за интравенозни инжекции. Освен това не се прилагат повече от 20-50 милилитра разтвор наведнъж. Въпреки това, в случай на големи кръвозагуби или хипогликемия, хипертонична течност се използва за инфузия (100 - 300 милилитра на ден).
Не забравяйте, че фармакологичните свойства на глюкозата се подобряват (1%), инсулинът, метиленово синьо (1%).
Таблетките глюкоза се приемат перорално по 1-2 таблетки на ден (при необходимост дневната доза се увеличава до 10 таблетки).
Противопоказания за приемане на глюкоза:
- диабет;
- патологии, придружени от повишаване на концентрацията на кръвната захар;
- индивидуална непоносимост към глюкоза.
Странични ефекти:
- свръххидратация (поради въвеждането на обемни порции изотоничен разтвор);
- намален апетит;
- некроза подкожна тъкан(при удар хипертоничен разтворпод кожата);
- остра сърдечна недостатъчност;
- възпаление на вените, тромбоза (поради бързо приложение на разтвора);
- дисфункция на инсуларния апарат.
Не забравяйте, че твърде бързото прилагане на глюкоза е изпълнено с хипергликемия, осмотична диуреза, хиперволемия и хиперглюкозурия.
Заключение
Глюкозата е важен хранителен елемент за човешкото тяло.
Консумацията на монозахариди трябва да бъде разумна. Прекомерният или недостатъчен прием подкопава имунната система, нарушава метаболизма, причинява здравословни проблеми (нарушава баланса на сърдечната, ендокринната, нервната система, намалява мозъчната активност).
Така че тялото е включено високо нивоработоспособност и получена достатъчно енергия, избягвайте изтощението физическа дейност, стрес, наблюдавайте функционирането на черния дроб и панкреаса, яжте здравословни въглехидрати (зърнени храни, плодове, зеленчуци, сушени плодове, мед). В същото време избягвайте приема на „празни“ калории като торти, сладкиши, сладкиши, бисквити и вафли.
Глюкозата е вид проста захар (монозахарид). Името идва от древногръцката дума за „сладък“. Нарича се още гроздова захар или дескроза. В природата това вещество се намира в сока от много горски плодове и плодове. Глюкозата също е един от основните продукти на фотосинтезата.
Молекулите на глюкозата са част от по-сложни захари: полизахариди (целулоза, нишесте, гликоген) и някои дизахариди (малтоза, лактоза и захароза). И е крайният продукт от хидролизата (разграждането) на повечето сложни захари. Например дизахаридите, когато попаднат в стомаха ни, бързо се разпадат на глюкоза и фруктоза.
Свойства на глюкозата
В чист вид това вещество е под формата на кристали, без изразен цвят и мирис, сладко на вкус и силно разтворимо във вода. Има вещества, които са по-сладки от глюкозата, например захарозата е цели 2 пъти по-сладка!
Какви са ползите от глюкозата?
Глюкозата е основният и най-универсален източник на енергия за обменните процеси в организма на човека и животните. Дори нашият мозък има остра нужда от глюкоза и започва активно да изпраща сигнали под формата на чувство на глад, когато има дефицит. Тялото на хората и животните го съхранява под формата на гликоген, а растенията го съхраняват под формата на нишесте. Ние получаваме повече от половината от цялата биологична енергия от процесите на преобразуване на глюкозата! За целта тялото ни се подлага на хидролиза, в резултат на което една молекула глюкоза се превръща в две молекули пирогроздена киселина (страшно име, но много важно вещество). И тук започва забавлението!
Различни превръщания на глюкозата в енергия
По-нататъшната трансформация на глюкозата се извършва по различни начини, в зависимост от условията, при които се случва:
- Аеробен път. Когато има достатъчно кислород, пирогроздената киселина се превръща в специален ензим, който участва в цикъла на Кребс (процесът на катаболизъм и образуването на различни вещества).
- Анаеробен път. Ако няма достатъчно кислород, разграждането на пирогроздената киселина се придружава от освобождаване на лактат (млечна киселина). Според общоприетото схващане лактатът е причината за болка в мускулите след тренировка. (Всъщност това не е вярно).
Нивата на кръвната захар се регулират от специален хормон - инсулин.
Използване на чиста глюкоза
В медицината глюкозата се използва за облекчаване на интоксикацията на тялото, тъй като има универсален антитоксичен ефект. И с негова помощ ендокринолозите могат да определят наличието и вида на захарен диабет при пациент, за това се провежда стрес тест с въвеждането на голямо количество глюкоза в тялото. Определянето на кръвната захар е задължителен етап при диагностицирането на захарен диабет.
Нормално ниво на кръвната захар
Приблизителните нива на кръвната захар са нормални за различните възрасти:
- при деца под 14 години - 3,3–5,5 mmol/l
- при възрастни от 14 до 60 години - 3,5–5,8 mmol/l
С напредване на възрастта и по време на бременност нивата на кръвната Ви захар може да се повишат. Ако според резултатите от анализа нивата на захарта ви са значително превишени, незабавно се консултирайте с лекар!
Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу
Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.
публикувано на http://www.allbest.ru/
Министерство на образованието и науката на Руската федерация
Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше образование
Тамбовски Държавен университетна името на G.R. Державина
на тема: Биологичната роля на глюкозата в организма
Завършено:
Шамсидинов Шохийоржон Фазлиддин въглища
Тамбов 2016 г
1. Глюкоза
1.1 Характеристики и функции
2.1 Катаболизъм на глюкозата
2.4 Синтез на глюкоза в черния дроб
2.5 Синтез на глюкоза от лактат
Използвана литература
1. Глюкоза
1.1 Характеристики и функции
Глюкозата (от древногръцки glkhket сладък) (C 6 H 12 O 6), или гроздова захар, или декстроза, се намира в сока на много плодове и плодове, включително грозде, откъдето идва името на този вид захар от. Това е монозахарид и шест-хидрокси захар (хексоза). Глюкозната единица е част от полизахаридите (целулоза, нишесте, гликоген) и редица дизахариди (малтоза, лактоза и захароза), които напр. храносмилателен трактбързо се разграждат до глюкоза и фруктоза.
Глюкозата принадлежи към групата на хексозите и може да съществува под формата на b-глюкоза или b-глюкоза. Разликата между тези пространствени изомери е, че при първия въглероден атом на b-глюкозата хидроксилната група е разположена под равнината на пръстена, докато за b-глюкозата е над равнината.
Глюкозата е бифункционално съединение, тъй като съдържа функционални групи - една алдехидна и 5 хидроксилна. По този начин глюкозата е поливалентен алдехиден алкохол.
Структурната формула на глюкозата е:
Съкратена формула
1.2 Химични свойства и структура на глюкозата
Експериментално е установено, че молекулата на глюкозата съдържа алдехидни и хидроксилни групи. В резултат на взаимодействието на карбонилна група с една от хидроксилните групи, глюкозата може да съществува в две форми: отворена верига и циклична.
В разтвор на глюкоза тези форми са в равновесие една с друга.
Например в воден разтворглюкозата има следните структури:
Цикличните b- и c-форми на глюкозата са пространствени изомери, които се различават по позицията на полуацеталния хидроксил спрямо равнината на пръстена. В b-глюкозата този хидроксил е в транс позиция спрямо хидроксиметиловата група -CH 2 OH, в b-глюкозата е в цис позиция. Като се вземе предвид пространствената структура на шестчленния пръстен, формулите на тези изомери имат формата:
IN в твърдо състояниеГлюкозата има циклична структура. Обикновената кристална глюкоза е b-формата. В разтвор b-формата е по-стабилна (в стационарно състояние тя представлява повече от 60% от молекулите). Делът на алдехидната форма в равновесие е незначителен. Това обяснява липсата на взаимодействие с фуксинова киселина (качествена реакция на алдехиди).
В допълнение към феномена на тавтомерията, глюкозата се характеризира със структурна изомерия с кетони (глюкоза и фруктоза са структурни междукласови изомери)
Химични свойства на глюкозата:
Глюкозата има химични свойства, характерни за алкохолите и алдехидите. В допълнение, той има и някои специфични свойства.
1. Глюкозата е поливалентен алкохол.
Глюкозата с Cu(OH) 2 дава син разтвор (меден глюконат)
2. Глюкозата е алдехид.
а) Реагира с амонячен разтвор на сребърен оксид, за да образува сребърно огледало:
CH 2 OH-(CHOH) 4 -CHO+Ag 2 O > CH 2 OH-(CHOH) 4 -COOH + 2Ag
глюконова киселина
б) С меден хидроксид дава червена утайка Cu 2 O
CH 2 OH-(CHOH) 4 -CHO + 2Cu(OH) 2 > CH 2 OH-(CHOH) 4 -COOH + Cu 2 Ov + 2H 2 O
глюконова киселина
в) Редуцира се с водород до образуване на шествалентен алкохол (сорбитол)
CH 2 OH-(CHOH) 4 -CHO + H 2 > CH 2 OH-(CHOH) 4 -CH 2 OH
3. Ферментация
а) Алкохолна ферментация (за производство на алкохолни напитки)
C 6 H 12 O 6 > 2CH 3 -CH 2 OH + 2CO 2 ^
етанол
б) Млечнокисела ферментация (кис.мляко, мариноване на зеленчуци)
C 6 H 12 O 6 > 2CH 3 -CHOH-COOH
млечна киселина
1.3 Биологично значениеглюкоза
Глюкозата е необходим компонент на храната, един от основните участници в метаболизма в организма, тя е много питателна и лесно смилаема. При неговото окисляване се освобождава повече от една трета от енергийния ресурс, използван в тялото - мазнини, но ролята на мазнините и глюкозата в енергията на различните органи е различна. Сърцето използва мастни киселини като гориво. Скелетните мускули се нуждаят от глюкоза, за да „стартират“, но нервните клетки, включително мозъчните клетки, работят само с глюкоза. Тяхната нужда е 20-30% от генерираната енергия. Нервните клетки се нуждаят от енергия всяка секунда, а тялото получава глюкоза при хранене. Глюкозата се усвоява лесно от тялото, така че се използва в медицината като укрепващо средство. Специфични олигозахариди определят кръвната група. В сладкарството за приготвяне на мармалад, карамел, меденки и др. Процесите на ферментация на глюкозата са от голямо значение. Така например при ецване на зеле, краставици и мляко се получава млечнокисела ферментация на глюкоза, както и при силажиране на фураж. В практиката се използва и алкохолна ферментация на глюкоза, например при производството на бира. Целулозата е изходен материал за производството на коприна, памучна вата и хартия.
Въглехидратите наистина са най-разпространените органични вещества на Земята, без които съществуването на живите организми е невъзможно.
В живия организъм, по време на метаболизма, глюкозата се окислява, освобождавайки голямо количество енергия:
C6H12O6+6O2??? 6CO 2 +6H 2 O+2920kJ
2. Биологична роля на глюкозата в организма
Глюкозата е основният продукт на фотосинтезата и се образува в цикъла на Калвин. В организма на човека и животните глюкозата е основният и най-универсален източник на енергия за метаболитните процеси.
2.1 Катаболизъм на глюкозата
Катаболизмът на глюкозата е основният доставчик на енергия за жизнените процеси на тялото.
Аеробното разграждане на глюкозата е нейното екстремно окисляване до CO 2 и H 2 O. Този процес, който е основният път на глюкозния катаболизъм в аеробни организми, може да се изрази чрез следното обобщено уравнение:
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 > 6CO 2 + 6H 2 O + 2820 kJ/mol
Аеробното разграждане на глюкозата включва няколко етапа:
* аеробната гликолиза е процесът на окисление на глюкозата с образуването на две молекули пируват;
* общ път на катаболизъм, включително превръщането на пирувата в ацетил-КоА и по-нататъшното му окисление в цитратния цикъл;
* верига на пренос на електрони към кислород, съчетана с реакции на дехидрогениране, възникващи по време на разграждането на глюкозата.
IN определени ситуацииснабдяването на тъканите с кислород може да не отговаря на техните нужди. Например на начални етапиинтензивна мускулна работа при стрес, сърдечните контракции може да не достигнат желаната честота и нуждите на мускулите от кислород за аеробно разграждане на глюкозата са високи. В такива случаи се активира процес, който протича без кислород и завършва с образуването на лактат от пирогроздена киселина.
Този процес се нарича анаеробно разграждане или анаеробна гликолиза. Анаеробното разграждане на глюкозата е енергийно неефективно, но този процес може да стане единственият източник на енергия за мускулна клеткав описаната ситуация. По-късно, когато снабдяването на мускулите с кислород е достатъчно в резултат на преминаването на сърцето към ускорен ритъм, анаеробното разграждане преминава към аеробно.
Аеробната гликолиза е процесът на окисление на глюкозата до пирогроздена киселина, който протича в присъствието на кислород. Всички ензими, които катализират реакциите на този процес, са локализирани в цитозола на клетката.
1. Етапи на аеробна гликолиза
Аеробната гликолиза може да бъде разделена на два етапа.
1. Подготвителен етап, по време на който глюкозата се фосфорилира и разделя на две фосфотриозни молекули. Тази поредица от реакции протича с помощта на 2 молекули АТФ.
2. Етап, свързан със синтеза на АТФ. Чрез тази поредица от реакции фосфотриозите се превръщат в пируват. Освободената на този етап енергия се използва за синтезиране на 10 mol АТФ.
2. Реакции на аеробна гликолиза
Превръщане на глюкозо-6-фосфат в 2 молекули глицералдехид-3-фосфат
Глюкозо-6-фосфатът, образуван в резултат на фосфорилирането на глюкозата с участието на АТФ, се превръща във фруктозо-6-фосфат в следващата реакция. Тази обратима реакция на изомеризация протича под действието на ензима глюкозофосфат изомераза.
Пътища на катаболизъм на глюкозата. 1 - аеробна гликолиза; 2, 3 - общ път на катаболизъм; 4 - аеробно разграждане на глюкоза; 5 - анаеробно разграждане на глюкоза (в рамката); 2 (оградено) - стехиометричен коефициент.
Превръщане на глюкозо-6-фосфат в триозофосфати.
Превръщане на глицералдехид 3-фосфат в 3-фосфоглицерат.
Тази част от аеробната гликолиза включва реакции, свързани със синтеза на АТФ. Най-сложната реакция в тази поредица от реакции е превръщането на глицералдехид-3-фосфат в 1,3-бисфосфоглицерат. Тази трансформация е първата окислителна реакция по време на гликолизата. Реакцията се катализира от глицералдехид-3-фосфат дехидрогеназа, която е NAD-зависим ензим. Значението на тази реакция се състои не само във факта, че се образува редуциран коензим, чието окисление в дихателната верига е свързано със синтеза на АТФ, но и във факта, че свободната енергия на окисление се концентрира във високо -енергийна връзка на реакционния продукт. Глицералдехид-3-фосфат дехидрогеназата съдържа цистеинов остатък в активния център, чиято сулфхидрилна група участва пряко в катализата. Окисляването на глицералдехид-3-фосфат води до намаляване на NAD и образуване, с участието на H 3 PO 4, на високоенергийна анхидридна връзка в 1,3-бисфосфоглицерат в позиция 1. В следващата реакция високата -енергийният фосфат се прехвърля в ADP с образуването на ATP
Образуването на АТФ по този начин не е свързано с дихателната верига и се нарича субстратно фосфорилиране на АДФ. Образуваният 3-фосфоглицерат вече не съдържа високоенергийна връзка. В следващите реакции възникват вътрешномолекулни пренареждания, чийто смисъл е, че нискоенергиен фосфоестер се превръща в съединение, съдържащо високоенергиен фосфат. Вътрешномолекулярните трансформации включват прехвърляне на фосфатен остатък от позиция 3 във фосфоглицерат към позиция 2. След това водната молекула се отцепва от получения 2-фосфоглицерат с участието на ензима енолаза. Името на дехидратиращия ензим е дадено от обратната реакция. В резултат на реакцията се образува заместен енол - фосфоенолпируват. Полученият фосфоенолпируват е високоенергийно съединение, чиято фосфатна група се прехвърля в следващата реакция към ADP с участието на пируват киназа (ензимът е кръстен и на обратната реакция, при която се получава фосфорилиране на пируват, въпреки че такава реакция не се провежда в тази форма).
Превръщане на 3-фосфоглицерат в пируват.
3. Окисляване на цитоплазмения NADH в митохондриалната дихателна верига. Совалкови системи
NADH, образуван от окисляването на глицералдехид-3-фосфат при аеробна гликолиза, претърпява окисление чрез прехвърляне на водородни атоми към митохондриалната дихателна верига. Цитозолният NADH обаче не е в състояние да пренесе водород към дихателната верига, тъй като митохондриалната мембрана е непропусклива за него. Преносът на водород през мембраната се осъществява с помощта на специални системи, наречени "совалка". В тези системи водородът се транспортира през мембраната с участието на двойки субстрати, свързани от съответните дехидрогенази, т.е. От двете страни на митохондриалната мембрана има специфична дехидрогеназа. Известни са 2 совалкови системи. В първата от тези системи водородът от NADH в цитозола се прехвърля към дихидроксиацетон фосфат чрез ензима глицерол-3-фосфат дехидрогеназа (NAD-зависим ензим, наречен на обратната реакция). Глицерол-3-фосфатът, образуван по време на тази реакция, се окислява допълнително от ензима на вътрешната митохондриална мембрана - глицерол-3-фосфат дехидрогеназа (FAD-зависим ензим). След това протони и електрони от FADH 2 се преместват към убихинон и по-нататък по CPE.
Совалковата система на глицерол фосфат действа в белите мускулни клетки и хепатоцитите. Въпреки това митохондриалната глицерол-3-фосфат дехидрогеназа отсъства в клетките на сърдечния мускул. Втората совалкова система, която включва малатни, цитозолни и митохондриални малат дехидрогенази, е по-универсална. В цитоплазмата NADH редуцира оксалоацетата до малат, който с участието на транспортер преминава в митохондриите, където се окислява до оксалоацетат от NAD-зависима малат дехидрогеназа (реакция 2). NAD, намален по време на тази реакция, отдава водород на митохондриалния CPE. Въпреки това, оксалоацетатът, образуван от малат, не може сам да напусне митохондриите в цитозола, тъй като митохондриалната мембрана е непропусклива за него. Следователно оксалоацетатът се превръща в аспартат, който се транспортира до цитозола, където отново се превръща в оксалоацетат. Трансформациите на оксалоацетат в аспартат и обратно са свързани с добавянето и елиминирането на аминогрупа. Тази совалкова система се нарича малат-аспартат. Резултатът от неговата работа е регенерирането на цитоплазмения NAD+ от NADH.
И двете совалкови системи се различават значително по количеството на синтезирания АТФ. В първата система съотношението P/O е 2, тъй като водородът се въвежда в CPE на ниво KoQ. Втората система е енергийно по-ефективна, тъй като пренася водород към CPE чрез митохондриален NAD+ и съотношението P/O е близо до 3.
4. ATP баланс по време на аеробна гликолиза и разграждането на глюкозата до CO 2 и H 2 O.
Освобождаване на АТФ по време на аеробна гликолиза
Образуването на фруктозо-1,6-бисфосфат от една молекула глюкоза изисква 2 молекули АТФ. Реакциите, свързани със синтеза на АТФ, възникват след разпадането на глюкозата на 2 молекули фосфотриоза, т.е. във втория етап на гликолизата. На този етап протичат 2 реакции на субстратно фосфорилиране и се синтезират 2 АТФ молекули. В допълнение, една молекула глицералдехид-3-фосфат се дехидрогенира (реакция 6) и NADH пренася водород към митохондриалния CPE, където 3 молекули ATP се синтезират чрез окислително фосфорилиране. В този случай количеството на АТФ (3 или 2) зависи от вида совалкова система. Следователно, окисляването на една молекула глицералдехид-3-фосфат до пируват е свързано със синтеза на 5 молекули АТФ. Като се има предвид, че 2 молекули фосфотриоза се образуват от глюкоза, получената стойност трябва да се умножи по 2 и след това да се извадят 2 молекули АТФ, изразходвани в първия етап. По този начин добивът на АТФ по време на аеробна гликолиза е (5H2) - 2 = 8 АТФ.
Освобождаването на АТФ по време на аеробното разграждане на глюкозата до крайни продукти в резултат на гликолиза произвежда пируват, който допълнително се окислява до CO 2 и H 2 O в OPA. Сега можем да оценим енергийната ефективност на гликолизата и OPC, които заедно представляват процеса на аеробно разграждане на глюкозата до крайни продукти.Така добивът на АТФ от окисляването на 1 mol глюкоза до CO 2 и H 2 O е 38 mol от АТФ. По време на аеробното разграждане на глюкозата възникват 6 реакции на дехидрогениране. Един от тях се среща в гликолизата, а 5 в OPC.Субстрати за специфични NAD-зависими дехидрогенази: глицералдехид-3-фосфат, мастна киселина, изоцитрат, b-кетоглутарат, малат. Една реакция на дехидрогениране в цитратния цикъл под действието на сукцинат дехидрогеназа протича с участието на коензима FAD. Обща сумаАТФ, синтезиран чрез окислително фосфорилиране, е 17 mol АТФ на 1 mol глицералдехид фосфат. Към това трябва да се добавят 3 мола АТФ, синтезиран чрез субстратно фосфорилиране (две реакции в гликолизата и една в цитратния цикъл).Като се има предвид, че глюкозата се разпада на 2 фосфотриози и че стехиометричният коефициент на по-нататъшни трансформации е 2, получената стойност трябва да бъде умножете по 2 и от резултата извадете 2 mol ATP, използван в първия етап на гликолизата.
Анаеробно разграждане на глюкозата (анаеробна гликолиза).
Анаеробната гликолиза е процесът на разграждане на глюкозата до образуване на лактат като краен продукт. Този процес протича без използването на кислород и следователно е независим от митохондриалната дихателна верига. АТФ се образува поради реакции на фосфорилиране на субстрата. Общо уравнение на процеса:
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.
Анаеробна гликолиза.
По време на анаеробната гликолиза всичките 10 реакции, идентични на аеробната гликолиза, протичат в цитозола. Само 11-та реакция, при която пируватът се редуцира от цитозолния NADH, е специфична за анаеробната гликолиза. Редукцията на пируват до лактат се катализира от лактат дехидрогеназа (реакцията е обратима и ензимът е кръстен на обратната реакция). Тази реакция осигурява регенерирането на NAD+ от NADH без участието на митохондриалната дихателна верига в ситуации, свързани с недостатъчно снабдяване на клетките с кислород.
2.2 Значение на глюкозния катаболизъм
Основната физиологична цел на катаболизма на глюкозата е да използва енергията, освободена в този процес, за синтеза на АТФ.
Аеробното разграждане на глюкозата се извършва в много органи и тъкани и служи като основен, макар и не единствен източник на енергия за живота. Някои тъкани са най-зависими от катаболизма на глюкозата като източник на енергия. Например мозъчните клетки консумират до 100 g глюкоза на ден, окислявайки я аеробно. Следователно недостатъчното снабдяване на мозъка с глюкоза или хипоксията се проявява чрез симптоми, показващи нарушена мозъчна функция (замаяност, конвулсии, загуба на съзнание).
Анаеробното разграждане на глюкозата се случва в мускулите, в първите минути на мускулната работа, в червените кръвни клетки (които нямат митохондрии), както и в различни органи при условия на ограничено снабдяване с кислород, включително туморни клетки. Метаболизмът на туморните клетки се характеризира с ускоряване както на аеробната, така и на анаеробната гликолиза. Но преобладаващата анаеробна гликолиза и увеличаването на синтеза на лактат служат като индикатор повишена скоростклетъчно делене, когато те са недостатъчно снабдени със система от кръвоносни съдове.
В допълнение към енергийната функция, процесът на катаболизъм на глюкозата може да изпълнява и анаболни функции. Метаболитите на гликолизата се използват за синтезиране на нови съединения. Така фруктозо-6-фосфатът и глицералдехид-3-фосфатът участват в образуването на рибозо-5-фосфат - структурен компонентнуклеотиди; 3-фосфоглицератът може да бъде включен в синтеза на аминокиселини като серин, глицин, цистеин (вижте раздел 9). В черния дроб и мастната тъкан ацетил-КоА, образуван от пируват, се използва като субстрат за биосинтеза мастни киселини, холестерол и дихидроксиацетон фосфат като субстрат за синтеза на глицерол-3-фосфат.
Редукция на пируват до лактат.
2.3 Регулиране на катаболизма на глюкозата
Тъй като основното значение на гликолизата е синтезът на АТФ, нейната скорост трябва да корелира с енергийния разход в тялото.
Повечето гликолитични реакции са обратими, с изключение на три, катализирани от хексокиназа (или глюкокиназа), фосфофруктокиназа и пируват киназа. Регулаторните фактори, които променят скоростта на гликолизата, а оттам и образуването на АТФ, са насочени към необратими реакции. Индикатор за потреблението на АТФ е натрупването на АДФ и АМФ. Последният се образува в реакция, катализирана от аденилат киназа: 2 ADP - AMP + ATP
Дори малка консумация на АТФ води до забележимо увеличение на АМФ. Съотношението на нивото на АТФ към АДФ и АМФ характеризира енергийния статус на клетката, а нейните компоненти служат като алостерични регулатори на скоростта като общ пъткатаболизъм и гликолиза.
Промяната в активността на фосфофруктокиназата е от съществено значение за регулирането на гликолизата, тъй като този ензим, както беше споменато по-рано, катализира най-бавната реакция на процеса.
Фосфофруктокиназата се активира от AMP, но се инхибира от ATP. AMP, чрез свързване към алостеричния център на фосфофруктокиназата, повишава афинитета на ензима към фруктозо-6-фосфат и увеличава скоростта на неговото фосфорилиране. Ефектът на АТФ върху този ензим е пример за хомотропен ашустеризъм, тъй като АТФ може да взаимодейства както с алостеричното, така и с активното място, във втория случай като субстрат.
С физиологични стойности на АТФАктивният център на фосфофруктокиназата винаги е наситен със субстрати (включително АТФ). Увеличаването на нивото на АТФ спрямо АДФ намалява скоростта на реакцията, тъй като АТФ при тези условия действа като инхибитор: свързва се с алостеричния център на ензима, причинява конформационни промени и намалява афинитета към неговите субстрати.
Промените в активността на фосфофруктокиназата допринасят за регулирането на скоростта на фосфорилиране на глюкоза от хексокиназа. Намаляването на активността на фосфофруктокиназата при високи нива на АТФ води до натрупване както на фруктозо-6-фосфат, така и на глюкозо-6-фосфат, като последният инхибира хексокиназата. Трябва да се припомни, че хексокиназата в много тъкани (с изключение на β-клетките на черния дроб и панкреаса) се инхибира от глюкозо-6-фосфат.
Когато нивата на АТФ са високи, скоростта на цикъла на лимонената киселина и дихателната верига намаляват. При тези условия процесът на гликолиза също се забавя. Трябва да се припомни, че алостеричната регулация на OPC ензимите и дихателната верига също е свързана с промени в концентрациите на ключови продукти като NADH, ATP и някои метаболити. Така NADH, натрупвайки се, ако няма време да се окисли в дихателната верига, инхибира някои алостерични ензими на цитратния цикъл
Регулиране на катаболизма на глюкозата в скелетните мускули.
2.4 Синтез на глюкоза в черния дроб (глюконеогенеза)
Някои тъкани, като мозъка, изискват постоянно снабдяване с глюкоза. Когато приемът на въглехидрати с храната е недостатъчен, нивото на кръвната захар се поддържа известно време в нормални граници поради разграждането на гликогена в черния дроб. Въпреки това запасите от гликоген в черния дроб са ниски. Те намаляват значително с 6-10 часа гладуване и са почти напълно изтощени след ежедневно гладуване. В този случай започва de novo синтеза на глюкоза в черния дроб - глюконеогенеза.
Глюконеогенезата е процесът на синтез на глюкоза от невъглехидратни вещества. Основната му функция е да поддържа нивата на кръвната захар по време на периоди на продължително гладуване и интензивна физическа активност. Процесът протича предимно в черния дроб и по-малко интензивно в кората на бъбреците, както и в чревната лигавица. Тези тъкани могат да осигурят синтеза на 80-100 g глюкоза на ден. По време на гладуване мозъкът отговаря за по-голямата част от нуждата на тялото от глюкоза. Това се обяснява с факта, че мозъчните клетки не са способни, за разлика от други тъкани, да задоволяват енергийните нужди чрез окисляване на мастни киселини. В допълнение към мозъка, тъканите и клетките, в които аеробният път на разпадане е невъзможен или ограничен, например червените кръвни клетки (те нямат митохондрии), клетките на ретината, надбъбречната медула и т.н., се нуждаят от глюкоза.
Основните субстрати на глюконеогенезата са лактат, аминокиселини и глицерол. Включването на тези субстрати в глюконеогенезата зависи от физиологично състояниетяло.
Лактатът е продукт на анаеробна гликолиза. Той се образува при всякакви условия на тялото в червените кръвни клетки и работещите мускули. Така лактатът постоянно се използва в глюконеогенезата.
Глицеролът се освобождава при хидролизата на мазнините в мастната тъкан по време на гладуване или продължителна физическа активност.
Аминокиселините се образуват в резултат на разграждането на мускулните протеини и се включват в глюконеогенезата при продължително гладуване или продължителна мускулна работа.
2.5 Синтез на глюкоза от лактат
Лактатът, образуван при анаеробна гликолиза, не е крайният продукт на метаболизма. Използването на лактат е свързано с превръщането му в черния дроб в пируват. Лактатът като източник на пируват е важен не толкова по време на гладуване, колкото по време на нормалното функциониране на тялото. Превръщането му в пируват и по-нататъшното използване на последния е начин за използване на лактат. Лактатът, образуван в интензивно работещи мускули или в клетки с преобладаващ анаеробен метод на катаболизъм на глюкозата, навлиза в кръвта и след това в черния дроб. В черния дроб съотношението NADH/NAD+ е по-ниско, отколкото в свиващия се мускул, така че лактатдехидрогеназната реакция протича в обратна посока, т.е. към образуването на пируват от лактат. След това пируватът се включва в глюконеогенезата и получената глюкоза навлиза в кръвта и се абсорбира скелетни мускули. Тази последователност от събития се нарича "глюкозо-лактатен цикъл" или "цикъл на Кори". Цикълът на Кори завършва 2 основни функции: 1 - осигурява оползотворяване на лактат; 2 - предотвратява натрупването на лактат и, като следствие, опасно намаляване на pH (лактатна ацидоза). Част от пирувата, образуван от лактат, се окислява от черния дроб до CO 2 и H 2 O. Енергията на окисление може да се използва за синтеза на АТФ, необходим за реакциите на глюконеогенезата.
Цикъл на Кори (глюкозолактатен цикъл). 1 - влизане на лаюгат от свиващия се мускул с кръвния поток към черния дроб; 2 - синтез на глюкоза от лактат в черния дроб; 3 - потокът на глюкоза от черния дроб през кръвния поток в работещия мускул; 4 - използването на глюкозата като енергиен субстрат от свиващия се мускул и образуването на лактат.
Лактатна ацидоза. Терминът "ацидоза" означава повишаване на киселинността на околната среда на тялото (намаляване на pH) до стойности над нормалните граници. При ацидоза или производството на протони се увеличава, или отделянето на протони намалява (в някои случаи и двете). Метаболитната ацидоза възниква, когато концентрацията на междинни метаболитни продукти (киселинни по природа) се увеличи поради увеличаване на техния синтез или намаляване на скоростта на разграждане или екскреция. Когато киселинно-алкалното състояние на тялото е нарушено, те бързо се включват буферни системикомпенсация (след 10-15 минути). Белодробната компенсация осигурява стабилизиране на съотношението HCO 3 -/H 2 CO 3, което обикновено съответства на 1:20, и намалява с ацидоза. Белодробната компенсация се постига чрез увеличаване на обема на вентилация и следователно ускоряване на отстраняването на CO 2 от тялото. Основната роля в компенсирането на ацидозата обаче играят бъбречните механизми, включващи амонячния буфер. Една от причините за метаболитна ацидоза може да бъде натрупването на млечна киселина. Обикновено лактатът в черния дроб се превръща обратно в глюкоза чрез глюконеогенеза или се окислява. В допълнение към черния дроб, други потребители на лактат са бъбреците и сърдечния мускул, където лактатът може да се окисли до CO 2 и H 2 O и да се използва като източник на енергия, особено когато физическа работа. Нивото на лактат в кръвта е резултат от баланс между процесите на неговото образуване и използване. Краткосрочната компенсирана лактатна ацидоза е доста често срещана дори при здрави хорапо време на интензивна мускулна работа. При нетренирани хора лактатната ацидоза по време на физическа работа възниква в резултат на относителна липса на кислород в мускулите и се развива доста бързо. Компенсацията се извършва чрез хипервентилация.
При некомпенсирана лактатна ацидоза съдържанието на лактат в кръвта се повишава до 5 mmol/l (обикновено до 2 mmol/l). В този случай рН на кръвта може да бъде 7,25 или по-малко (обикновено 7,36-7,44). Увеличаването на лактат в кръвта може да бъде следствие от нарушен метаболизъм на пируват
Нарушения на метаболизма на пирувата при лактатна ацидоза. 1 - нарушение на използването на пируват в глюконеогенезата; 2 - нарушение на окислението на пируват. глюкозен биологичен катаболизъм глюконеогенеза
По този начин, по време на хипоксия, която възниква в резултат на нарушаване на доставката на кислород или кръв към тъканите, активността на комплекса пируват дехидрогеназа намалява и окислителното декарбоксилиране на пирувата намалява. При тези условия равновесието на реакцията пируват-лактат се измества към образуването на лактат. В допълнение, по време на хипоксия, синтезът на АТФ намалява, което впоследствие води до намаляване на скоростта на глюконеогенезата, друг път за използване на лактат. Увеличаването на концентрацията на лактат и намаляването на вътреклетъчното рН влияят отрицателно върху активността на всички ензими, включително пируват карбоксилазата, която катализира първоначалната реакция на глюконеогенезата.
Появата на лактатна ацидоза също се улеснява от нарушения в глюконеогенезата при чернодробна недостатъчност. от различен произход. В допълнение, лактатната ацидоза може да бъде придружена от хиповитаминоза В1, тъй като производно на този витамин (тиамин дифосфат) изпълнява коензимна функция като част от MDC по време на окислителното декарбоксилиране на пируват. Дефицит на тиамин може да възникне например при алкохолици с лоша диета.
Така че причините за натрупването на млечна киселина и развитието на лактатна ацидоза могат да бъдат:
активиране на анаеробна гликолиза поради тъканна хипоксия от различен произход;
увреждане на черния дроб (токсични дистрофии, цироза и др.);
нарушено използване на лактат поради наследствени дефекти в ензимите на глюконеогенезата, глюкозо-6-фосфатазен дефицит;
нарушаване на MPC поради ензимни дефекти или хиповитаминоза;
употребата на редица лекарства, например бигуаниди (блокери на глюконеогенезата, използвани при лечението на диабет).
2.6 Синтез на глюкоза от аминокиселини
При условия на глад някои протеини на мускулната тъкан се разграждат до аминокиселини, които след това се включват в катаболния процес. Аминокиселините, които по време на катаболизма се превръщат в пируват или метаболити от цитратния цикъл, могат да се считат за потенциални прекурсори на глюкоза и гликоген и се наричат гликогенни. Например, оксалоацетатът, образуван от аспарагинова киселина, е междинен продукт както на цитратния цикъл, така и на глюконеогенезата.
От всички аминокиселини, влизащи в черния дроб, приблизително 30% са аланин. Това се обяснява с факта, че разграждането на мускулните протеини произвежда аминокиселини, много от които се превръщат директно в пируват или първо в оксалоацетат и след това в пируват. Последният се превръща в аланин, придобивайки аминогрупа от други аминокиселини. Аланинът от мускулите се транспортира от кръвта до черния дроб, където отново се превръща в пируват, който частично се окислява и частично се включва в глюкозоогенезата. Следователно има следната последователност от събития (глюкозо-аланинов цикъл): мускулна глюкоза > мускулен пируват > мускулен аланин > черен дроб аланин > чернодробна глюкоза > мускулна глюкоза. Целият цикъл не увеличава количеството глюкоза в мускулите, но решава проблемите с транспортирането на аминен азот от мускулите към черния дроб и предотвратява лактатната ацидоза.
Глюкозо-аланинов цикъл
2.7 Синтез на глюкоза от глицерол
Глицеролът може да се използва само от тъкани, които съдържат ензима глицерол киназа, като черния дроб и бъбреците. Този ATP-зависим ензим катализира превръщането на глицерол в b-глицерофосфат (глицерол-3-фосфат).Когато глицерол-3-фосфат се включи в глюконеогенезата, той се дехидрогенира от NAD-зависима дехидрогеназа, за да образува дихидроксиацетон фосфат, който се преобразува допълнително в глюкоза.
Превръщане на глицерол в дихидроксиацетон фосфат
По този начин можем да кажем, че биологичната роля на глюкозата в организма е много важна. Глюкозата е един от основните източници на енергия в нашето тяло. Той е лесно усвоим източник на ценни хранителни вещества, които увеличават енергийните резерви на организма и подобряват неговите функции. Основното значение в организма е, че той е най-универсалният източник на енергия за метаболитните процеси.
В човешкото тяло употребата на хипертоничен разтвор на глюкоза насърчава вазодилатацията, повишената контрактилност на сърдечния мускул и увеличаването на обема на урината. Глюкозата се използва като общ тоник за хронични болестикоито са съпроводени с физическо изтощение. Детоксикиращите свойства на глюкозата се дължат на способността й да активира функциите на черния дроб за неутрализиране на отровите, както и намаляване на концентрацията на токсини в кръвта в резултат на увеличаване на обема на циркулиращата течност и повишено уриниране. Освен това при животните се отлага под формата на гликоген, в растенията - под формата на нишесте, полимерът на глюкозата - целулозата е основният компонент на клетъчните стени на всички висши растения. При животните глюкозата помага да оцелеят при студове.
Накратко, глюкозата е едно от жизненоважните вещества в живота на живите организми.
Списък на използваната литература
1. Биохимия: учебник за ВУЗ / изд. Е. С. Северина - 5 изд., - 2014 г. - 301-350 чл.
2. Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин "Биологична химия".
3. Клинична ендокринология. Ръководство / Н. Т. Старкова. - 3-то издание, преработено и допълнено. - Санкт Петербург: Питър, 2002. - стр. 209-213. - 576 стр.
Публикувано на Allbest.ru
...Подобни документи
Класификация и разпределение на въглехидратите, тяхното значение за живота на човека. Използване на рефрактометрия при анализ на глюкоза. Анализ на глюкозата като алдехиден алкохол, въздействието на основи, окислители и киселини върху препаратите. Стабилизиране на глюкозни разтвори.
курсова работа, добавена на 13.02.2010 г
Характеристики на разпределението на глюкозата в кръвта. кратко описание насъщността на основното съвременни методиопределяне на глюкоза в кръвта. Методи за подобряване на процеса на измерване на нивата на кръвната захар. Оценка на гликемията при диагностициране на захарен диабет.
статия, добавена на 03/08/2011
Физични свойстваглюкоза. Основен хранителни продуктинаситени с въглехидрати. Правилното съотношение на въглехидрати, мазнини и протеини като основа здравословно хранене. Поддържане на нивата на кръвната захар, имунната функция. Повишени нива на инсулин в кръвта.
презентация, добавена на 15.02.2014 г
Консумация на кислород и глюкоза от мозъка. Аеробно окисление на глюкозата в мозъка и механизми на неговото регулиране. Цикълът на трикарбоксилната киселина и механизмите, които контролират нейната скорост в мозъка. Енергийно осигуряване на специфични функции на нервната тъкан.
курсова работа, добавена на 26.08.2009 г
Разглеждане на структурата на инсулиновата молекула и аминокиселинните връзки. Изучаване на характеристиките на синтеза протеинов хормонв кръв, описание на схемата на трансформация. Регулиране на инсулиновата секреция в организма. Действието на този хормон намалява нивата на кръвната захар.
презентация, добавена на 12.02.2016 г
Определяне на кръвна захар с помощта на глюкозен анализатор ECO TWENTY. Определяне на креатинин, урея, билирубин в кръвта с биохимичен анализатор ROKI. Изследване на промените в биохимичните показатели на кръвта по време на бременност. Оценка на получените данни.
доклад от практиката, добавен на 10.02.2011 г
Структурата и функцията на бъбреците, теорията за образуване на урина. Характеристики на структурата на нефрона. Физични свойства на урината и клинично диагностично значение. Видове протеинурия, методи за качествено и количествено определянебелтък в урината. Определяне на глюкоза в урината.
cheat sheet, добавен на 24.06.2010 г
Епидемиология на захарния диабет, метаболизъм на глюкозата в човешкото тяло. Етиология и патогенеза, панкреатична и екстрапанкреасна недостатъчност, патогенеза на усложненията. Клинични признаци на захарен диабет, диагностика, усложнения и лечение.
презентация, добавена на 06/03/2010
Изследване на радионуклидния томографски метод за изследване на вътрешните органи на хора и животни. Анализ на разпределението на белязаните с радиоизотопи активни съединения в организма. Описания на методи за оценка на метаболизма на глюкозата в сърцето, белите дробове и мозъка.
резюме, добавено на 15.06.2011 г
Причини за диабетна (кетоацидотична) кома - състояние, което се развива в резултат на липса на инсулин в организма при пациенти с диабет. Първоначални прояви на неговата декомпенсация. Хомеостаза на глюкоза при хора. Етиология и прояви на хипогликемия.
