Název „sacharidy“ se zachoval z dob, kdy ještě nebyla známa struktura těchto sloučenin, ale bylo stanoveno jejich složení, které odpovídá vzorci Cn(H 2 O) m. Proto byly sacharidy klasifikovány jako hydráty uhlíku, tzn. na sloučeniny uhlíku a vody – „sacharidy“. V dnešní době se většina sacharidů vyjadřuje vzorcem C n H 2n O n.
1. Sacharidy se používaly od pradávna – vůbec prvním sacharidem (přesněji směsí sacharidů), se kterým se člověk seznámil, byl med.
2. Cukrová třtina pochází ze severozápadní Indie-Bengálska. Evropané se s třtinovým cukrem seznámili díky tažením Alexandra Velikého v roce 327 před Kristem.
3. Řepný cukr v čisté formě objevil až v roce 1747 německý chemik A. Marggraf.
4. Škrob znali již staří Řekové.
5. Celulóza, jako složka dřeva, se používala již od starověku.
6. Výraz „sladký“ a koncovku – osa – pro sladké látky navrhl francouzský chemik J. Dula v roce 1838. Historicky byla sladkost hlavním znakem, podle kterého byla určitá látka klasifikována jako sacharid.
7. V roce 1811 ruský chemik Kirchhoff poprvé získal glukózu hydrolýzou škrobu a švédský chemik J. Bertzemus v roce 1837 poprvé navrhl správný empirický vzorec pro glukózu. C 6 H 12 O 6
8. Syntézu sacharidů z formaldehydu v přítomnosti Ca(OH) 2 provedl A.M. Butlerov v roce 1861
Glukóza je bifunkční sloučenina, protože obsahuje funkční skupiny – jednu aldehydovou a 5 hydroxylových. Glukóza je tedy vícemocný aldehydalkohol.
Strukturní vzorec glukózy je:
Zkrácený vzorec je:
Molekula glukózy může existovat ve třech izomerních formách, z nichž dvě jsou cyklické, jedna je lineární.
Všechny tři izomerní formy jsou ve vzájemné dynamické rovnováze:
cyklický [(alfa forma) (37%)]<-->lineární (0,0026 %)<-->cyklický [(beta forma) (63%)]
Cyklické alfa a beta formy glukózy jsou prostorové izomery, které se liší polohou poloacetalového hydroxylu vzhledem k rovině kruhu. V alfa-glukóze je tento hydroxyl v trans poloze k hydroxymethylové skupině -CH 2 OH, v beta-glukóze - v cis poloze.
Chemické vlastnosti glukózy:
Vlastnosti díky přítomnosti aldehydové skupiny:
1. Oxidační reakce:
a) s Cu(OH)2:
C 6 H 12 O 6 + Cu(OH) 2 ↓ ------> jasně modrý roztok
2. Reakce zotavení:
s vodíkem H2:
Této reakce se může zúčastnit pouze lineární forma glukózy.
Vlastnosti díky přítomnosti několika hydroxylových skupin (OH):
1. Reaguje s karboxylovými kyselinami za vzniku esterů(pět hydroxylových skupin glukózy reaguje s kyselinami):
2. Jak vícemocný alkohol reaguje s hydroxidem měďnatým (II) za vzniku alkoholu měďnatého (II):
Specifické vlastnosti
Velká důležitost mají procesy fermentace glukózy, které se vyskytují pod vlivem organických katalyzátorů-enzymů (jsou produkovány mikroorganismy).
a) alkoholové kvašení (pod vlivem kvasinek):
b) kvašení mléčného kvašení (pod vlivem bakterií mléčného kvašení):
d) fermentace kyselinou citronovou:
e) aceton-butanolová fermentace:
Získání glukózy
1. Syntéza glukózy z formaldehydu v přítomnosti hydroxidu vápenatého (Butlerova reakce):
2. Hydrolýza škrobu (Kirhoffova reakce):
Biologický význam glukózy, její využití
Glukóza- základní složka potravy, jeden z hlavních účastníků metabolismu v těle, velmi výživná a lehce stravitelná. Při jeho oxidaci se uvolňuje více než třetina energetického zdroje použitého v těle – tuků, ale role tuků a glukózy v energii různých orgánů je odlišná. Srdce využívá jako palivo mastné kyseliny. Kosterní svaly potřebují glukózu, aby se „nastartovaly“, ale nervové buňky, včetně mozkových, fungují pouze na glukózu. Jejich potřeba je 20-30% vyrobené energie. Nervové buňky Energie je potřeba každou vteřinu a tělo přijímá glukózu při jídle. Glukóza se v těle snadno vstřebává, proto se používá v lékařství jako posilující prostředek. lék. Specifické oligosacharidy určují krevní skupinu. V cukrářství k výrobě marmelády, karamelu, perníku atd. Velký význam mají procesy fermentace glukózy. Takže například při nakládání zelí, okurek a mléka dochází k mléčnému kvašení glukózy a také při silážování krmiva. V praxi se alkoholové kvašení glukózy využívá také například při výrobě piva.
Sacharidy jsou skutečně nejrozšířenějšími organickými látkami na Zemi, bez kterých je existence živých organismů nemožná. V živém organismu se během metabolismu glukóza oxiduje a uvolňuje velké množství energie:
Žijeme z energie našeho těla, které zajišťuje všechny potřebné životní pochody. Jen díky ní máme možnost dýchat, smát se, užívat si každý nový den a šťastné chvíle našeho života. Bez energie je provoz elektrotechniky, počítačů a našich každodenních věcí nemožný, a co je nejdůležitější, bez této součásti nemůže existovat živý organismus.
Zdrojem právě této energie, jejím dodavatelem v našem těle, je sloučenina zvaná glukóza – zástupce monosacharidů. Struktura, vlastnosti a aplikace látky budou diskutovány v našem článku.
Co je glukóza?
Glukóza se také nazývá „hroznový cukr“, protože její největší množství se nachází v hroznové šťávě. Poměrně vysoký obsah je také ve všech zralých plodech a bobulích, glukóza je navíc obsažena v cukru a medu.
"Hroznový cukr" je bezbarvá krystalická sloučenina ve formě prášku, vysoce rozpustná ve vodě a má sladkou chuť. Teplota tání se pohybuje od 146 stupňů. Tato sloučenina patří do skupiny vícesytných alkoholů a monosacharidů, to znamená těch skupin látek, které se po hydrolýze (rozpuštění ve vodě) nerozkládají na jednodušší molekuly.
Využití glukózy je velmi široké.
Glukóza vzniká při fotosyntéze v zelených částech rostlin a z ní se zase syntetizuje glykogen, který se při interakci s kreatinfosfátem přeměňuje na kyselinu adenosintrifosforečnou (ATP), která je hlavním dodavatelem energie.
Výhody "hroznového cukru" pro tělo
Podívejme se na chemické vlastnosti glukózy a její použití v různých oblastech.
Jelikož se jedná o monosacharid, ihned po požití glukózy se rychle vstřebává ve střevech, poté probíhají procesy zaměřené na jeho oxidaci, aby se uvolnila pro naše tělo tolik potřebná energie. Navíc je velmi výživný a je hlavním zdrojem energie pro správné fungování mozku. Ve skutečnosti energie, která se vyrábí v procesu oxidace, představuje asi jednu třetinu celkové energie živého organismu.
Glukóza: vlastnosti a aplikace
Jako u všeho, i zde je však potřeba rovnováhy. Všeho je dobré s mírou: například s nedostatkem energie upadáme do letargie, ztrácíme koncentraci, klesá naše pozornost. Naopak, když se jeho hladina zvyšuje, zvyšuje se syntéza hlavního hormonálního antagonisty glukózy, pankreatického hormonu inzulínu, což vede ke snížení hladiny koncentrace cukru v krvi. Když jsou tyto interakce narušeny, rozvine se to endogenní onemocnění jako cukrovka.
Jako malá sloučenina se přírodní cukr podílí na tvorbě složitějších sloučenin, jako je škrob a glykogen. Právě tyto polysacharidy tvoří základ pro tkáň chrupavky, vaziva a vlasy.
Jak se hromadí?
Naše tělo je poměrně šetrné, a tak si glykogen (hlavní sacharidovou zásobu) „odkládá“ pro nepředvídané situace (například těžká fyzická aktivita). Glukóza se hromadí v svalová tkáň, v krvi (s koncentrací rovnou 0,1-0,12 % celkového cukru) a v jednotlivých buňkách. Nyní je zcela zřejmé, že hladina cukru se zvyšuje po jídle a klesá během cvičení a půstu. To vede k rozvoji patologického stavu, jako je hypoglykémie, s rozvojem a zvýšením stupně excitability, úzkosti, doprovázené svalovým třesem a mdlobou.
Využití glukózy ve sportu
Používá se jako prostředek ke zvýšení úrovně vytrvalosti, zajišťuje nejvyšší úroveň výkonu sportovců a atletů, protože jeho obsah kalorií je téměř dvakrát nižší než u tučných jídel. Zároveň však mnohem rychleji oxiduje, čímž zajišťuje poměrně rychlý tok „rychlých sacharidů“ do krve, který je tak nezbytný po vyčerpávajícím tréninku nebo závodech. K dosažení těchto cílů se používá glukóza ve formě tablet, infuzních a injekčních roztoků nebo izotonického roztoku (rozpuštěného ve vodě).
Indikace pro použití glukózy se budou lišit.
Glukóza je pro kulturisty velmi důležitá, protože její nedostatek má za následek nejen ztrátu síly, zhoršení buněčného a v důsledku toho i tkáňového metabolismu, ale také výrazně snižuje možnost přibírání na váze. Proč se tohle děje?
Koneckonců, sportovec v této situaci vědomě používá velké množství cukr, tak proč potom vidíme hubnutí? Paradoxem je, že zároveň kulturisté hodně trénují. Kromě toho velké dávky glukózy významně zvyšují hladinu cholesterolu a také přispívají k rozvoji endokrinních patologií, jako je diabetes. Glukóza se ukládá ve formě mastných sloučenin, proti čemuž ve skutečnosti sportovec bojuje.
Struktura, vlastnosti a použití glukózy byly studovány po dlouhou dobu.
Pravidla použití
Pro konzumaci tohoto cukru platí pravidla: před zahájením tréninku byste si neměli dopřávat slazené nápoje, protože to může vést k mdlobám v důsledku prudkého poklesu koncentrace glukózy v důsledku tvorby inzulínu. Nejoptimálnější příjem glukózy je bezprostředně po tréninku, v období tzv. sacharidového okna. K přípravě výše uvedeného izotonického nápoje je třeba užít 14 tablet glukózy, každá o hmotnosti 0,5 gramu, a litr jednoduchého čištěného vařící voda. Dále je třeba zředit cukr v kapalině a brát ho každých 15-20 minut po dobu jedné hodiny.
Průmyslové aplikace
- Potravinářský průmysl: jako náhrada sacharózy, jako surovina pro výrobu dietních produktů.
- Cukrářský průmysl: zahrnuto ve složení sladkostí, čokolády, koláčů; výroba melasy potřebné k výrobě marmelády a perníku.
- Výroba zmrzliny je založena na schopnosti glukózy snížit úroveň tuhnutí daného produktu a zároveň zvýšit jeho hustotu a tvrdost.
- Výroba pekařských potravinářských výrobků: vytváří příznivé podmínky pro fermentační procesy, což znamená zlepšení nejen chuťových, ale i organoleptických vlastností.
Jaká jsou další použití glukózových tablet?
Aplikace v lékařství
Přírodní cukr má detoxikační a metabolické vlastnosti, na čemž je založeno jeho využití v lékařské praxi.
Monosacharid je dostupný v následujících formách:
- Glukózové tablety. Návod k použití uvádí, že obsahuje 0,5 gramu sušiny dextrózy. Při perorálním podání (ústy) má vazodilatační a sedativní účinek, doplňuje energetické zásoby těla, čímž pomáhá zvyšovat intelektuální úroveň rozvoje a fyzická aktivita osoba.
- Ve formě infuzního roztoku. Jeden litr 5% roztoku glukózy obsahuje 50,0 g sušiny dextrózy, 10% roztok obsahuje 100,0 g a 20 % směsi obsahuje 200,0 g účinné látky. Je nutné počítat s tím, že 5% roztok sacharidů je izotonický s krevní plazmou, proto jeho podávání formou infuze pomáhá normalizovat acidobazickou rovnováhu a rovnováhu voda-elektrolyt.
- Řešení ve formě intravenózní injekce pomáhá zvýšit osmotický tlak krve, rozšířit cévy, zvýšit odtok tekutiny z tkání, zvýšit tvorbu moči, což zase zajišťuje aktivaci metabolických procesů v játrech a normalizaci kontraktilní aktivity srdečního svalu .
Indikace pro použití
Návod k použití glukózy naznačuje, že indikace pro použití jsou:
- Nízká koncentrace cukru v krvi (hypoglykémie, hypoglykemické kóma).
- Značná psychická (intelektuální) a fyzická zátěž.
- Pro rychlé zotavení během rehabilitačního období po chirurgické zákroky nebo dlouhodobé nemoci.
- Tak jako komplexní terapie při dekompenzaci patologické procesy projevující se ve formě srdečního selhání, střevních patologií, hemoragické diatézy nebo onemocnění postihujících játra nebo ledviny.
- Kolaptoidní stav.
- Šok jakéhokoli původu.
- Dehydratace bez ohledu na zdroj původu.
- Období intoxikace omamnými látkami a různými chemickými sloučeninami.
- U těhotných žen ke zvýšení přírůstku hmotnosti u plodu.
speciální instrukce
Pro glukózu návod k použití potvrzuje, že koncentrované roztoky (10%, 25%, 40%) se používají pouze pro intravenózní podání ne více než 20-50 mililitrů najednou, s výjimkou nouzové situace ve formě masivní ztráty krve, hypoglykémie. V těchto případech se podává až 300 mililitrů denně. Lékař si musí pamatovat a pacient musí vzít v úvahu synergickou interakci (vzájemně se zesilující vliv) glukózy a kyselina askorbová. Tabletové léky se užívají v dávce 1-2 kusy, v závislosti na potřebě se zvyšují na 10.
Je nutné vzít v úvahu, že dextróza má schopnost oslabit účinek glykosidů na srdce jejich inaktivací a oxidací. V souladu s tím musíte mezi užíváním těchto léků udělat přestávku. Glukóza také snižuje účinnost následujících léků:
- nystatin;
- analgetika;
- streptomycin;
- adrenomimetika.
Pokud má člověk hyponatrémii a selhání ledvin, pak je nutné brát glukózu s opatrností a neustále sledovat centrální hemodynamické parametry. Podle indikací je předepsán během těhotenství a kojení. Dětem do 5 let není předepsána tabletová forma z toho důvodu, že ještě neumí tabletu rozpustit pod jazykem. Glukóza se často předepisuje při intoxikaci alkoholem a různých otravách.
Kontraindikace pro použití glukózy
Droga není předepsána, pokud má osoba:
- diabetes;
- žádný patologický stav, doprovázené poklesem hladiny cukru v krvi;
- případy individuální nesnášenlivosti (vývoj lékových nebo potravinových alergií).
Závěr
Musíte pochopit, že je nezbytná rozumná konzumace glukózy a všech potravinářských výrobků. léky. Jinak hrozí zejména selhání regulace endokrinní systém, snížení úrovně nejen výkonnosti a pohybové aktivity, ale i kvality života.
Vyšetřili jsme glukózu, zástupce monosacharidů. Chemická struktura, vlastnosti, aplikace jsou podrobně popsány.
Glukóza (dextróza) je monosacharid, který je pro člověka univerzálním zdrojem energie. Jedná se o konečný produkt hydrolýzy di- a polysacharidů. Sloučeninu objevil anglický lékař William Prout v roce 1802.
Glukóza neboli hroznový cukr je základní živinou pro centrální nervový systém člověka. Zajišťuje normální fungování těla při silné fyzické, emocionální, intelektuální zátěži a rychlou reakci mozku na situace vyšší moci. Jinými slovy, glukóza je letecké palivo, které podporuje všechny životní procesy na buněčné úrovni.
Strukturní vzorec sloučeniny je C6H12O6.
Glukóza je krystalická látka sladké chuti, bez zápachu, vysoce rozpustná ve vodě, koncentrovaných roztocích kyseliny sírové, chloridu zinečnatého a Schweitzerova činidla. V přírodě vzniká jako výsledek fotosyntézy rostlin, v průmyslu - hydrolýzou celulózy.
Molární hmotnost sloučeniny je 180,16 gramů na mol.
Sladkost glukózy je poloviční než u sacharózy.
Používá se ve vaření a lékařském průmyslu. Přípravky založené na něm se používají ke zmírnění intoxikace a stanovení přítomnosti diabetes mellitus.
Podívejme se na hyperglykémii/hypoglykémii – co to je, výhody a poškození glukózy, kde se nachází a její použití v medicíně.
Denní norma
Aby člověk vyživoval mozkové buňky, červené krvinky, příčně pruhované svaly a dodal tělu energii, potřebuje jíst „svou“ individuální normu. Chcete-li jej vypočítat, vynásobte svou skutečnou tělesnou hmotnost faktorem 2,6. Výsledná hodnota je denní potřeba vašeho těla na monosacharid.
Zároveň by se měla zvýšit denní norma pro znalostní pracovníky (zaměstnanci kanceláře) provádějící výpočetní a plánovací operace, sportovce a osoby se silnou fyzickou aktivitou. Protože tyto operace vyžadují více energie.
Potřeba glukózy klesá se sedavým způsobem života, sklonem k cukrovce a nadváhou. V v tomto případě K výrobě energie tělo nevyužije lehce stravitelný sacharid, ale tukové zásoby.
Pamatujte, že glukóza v mírných dávkách je lékem a „palivem“ pro vnitřní orgány a systémy. Zároveň je nadměrná konzumace sladkostí proměňuje v jed, čímž se jeho prospěšné vlastnosti proměňují v poškození.
Hyperglykémie a hypoglykémie
U zdravého člověka je hladina glukózy v krvi nalačno 3,3 - 5,5 milimolu na litr a po jídle stoupne na 7,8.
Pokud je tento indikátor nižší než normální, rozvíjí se hypoglykémie, pokud je tento indikátor vyšší, rozvíjí se hyperglykémie. Jakékoli odchylky od přípustné hodnoty způsobují v organismu poruchy, často nevratné poruchy.
Zvýšená hladina glukózy v krvi zvyšuje produkci inzulínu, což vede k intenzivní práce slinivky břišní „na opotřebení“. V důsledku toho se orgán začne vyčerpat, hrozí vznik cukrovky a imunitní systém trpí. Když koncentrace glukózy v krvi dosáhne 10 milimolů na litr, játra přestanou zvládat své funkce a jejich fungování je narušeno. oběhový systém. Přebytečný cukr se přeměňuje na triglyceridy (např. tukové buňky), které vyvolávají výskyt koronárního onemocnění, aterosklerózy, hypertenze, srdečního infarktu a mozkových krvácení.
Hlavním důvodem rozvoje hyperglykémie je narušení fungování slinivky břišní.
Potraviny, které snižují hladinu cukru v krvi:
- ovesné vločky;
- humři, humři, krabi;
- borůvkový džus;
- rajčata, topinambur, černý rybíz;
- sójový sýr;
- salát, dýně;
- zelený čaj;
- avokádo;
- maso, ryby, kuře;
- citron, grapefruit;
- mandle, kešu oříšky, arašídy;
- luštěniny;
- vodní meloun;
- česnek a cibuli.
Pokles glykémie vede k nedostatečné výživě mozku, oslabení organismu, což dříve nebo později vede k mdlobám. Objevuje se muž, který ztrácí sílu svalová slabost, apatie, fyzická aktivita je obtížná, zhoršuje se koordinace, objevuje se pocit úzkosti, zmatenost. Buňky jsou ve stavu hladovění, zpomaluje se jejich dělení a regenerace a zvyšuje se riziko odumření tkání.
Příčiny hypoglykémie: otrava alkoholem, nedostatek sladkých potravin ve stravě, onkologická onemocnění, dysfunkce štítné žlázy.
Pro udržení glykémie v normálních mezích věnujte pozornost provozu inzulínového zařízení, obohaťte denní menu zdravé přírodní sladkosti obsahující monosacharid. Pamatujte, že nízké hladiny inzulínu brání úplnému vstřebání sloučeniny, což vede k hypoglykémii. Adrenalin ji přitom naopak pomůže zvýšit.
Výhody a škody
Hlavní funkce glukózy jsou nutriční a energetické. Díky nim udržuje tep, dýchání, svalovou kontrakci, činnost mozku, nervovou soustavu a reguluje tělesnou teplotu.
Hodnota glukózy v lidském těle:
- Podílí se na metabolických procesech a je nejstravitelnějším zdrojem energie.
- Podporuje výkonnost organismu.
- Vyživuje mozkové buňky, zlepšuje paměť a učení.
- Stimuluje srdce.
- Rychle zažene pocit hladu.
- Uvolňuje stres, upravuje psychický stav.
- Urychluje obnovu svalové tkáně.
- Pomáhá játrům neutralizovat toxické látky.
Kolik let se glukóza používá k intoxikaci těla při hypoglykémii? Monosacharid je součástí krevních náhrad, protišokových léků používaných k léčbě onemocnění jater a centrálního nervového systému.
Kromě pozitivních účinků může glukóza poškodit organismus lidí ve stáří, pacientů s narušeným metabolismem a vést k následujícím následkům:
- obezita;
- rozvoj tromboflebitidy;
- přetížení slinivky břišní;
- výskyt alergických reakcí;
- zvýšený cholesterol;
- výskyt zánětlivých, srdečních onemocnění, poruch koronárního oběhu;
- arteriální hypertenze;
- poškození sítnice oka;
- endoteliální dysfunkce.
Pamatujte, že dodávka monosacharidu do těla musí být plně kompenzována výdejem kalorií na energetické potřeby.
Prameny
Monosacharid se nachází v živočišném svalovém glykogenu, škrobu, bobulích a ovoci. Člověk přijímá 50 % energie potřebné pro tělo z glykogenu (uloženého v játrech a svalové tkáni) a konzumace potravin obsahujících glukózu.
Hlavním přírodním zdrojem sloučeniny je med (80 %), obsahuje i další zdravý sacharid – fruktózu.
| Jméno výrobku | Obsah monosacharidů na 100 gramů, gramů |
|---|---|
| Rafinovaný cukr | 99,7 |
| Včelí med | 80,1 |
| Marmeláda | 79,2 |
| Perník | 77,6 |
| Těstoviny | 70,5 |
| Sladká sláma | 69,1 |
| Termíny | 69,0 |
| Kroupy | 66,8 |
| Sušené meruňky | 66,1 |
| Rozinka | 65,6 |
| Jablečný džem | 65,0 |
| Čokoláda | 63,2 |
| Rýže | 62,2 |
| Ovesné vločky | 61,7 |
| Kukuřice | 61,3 |
| Pohanka | 60,3 |
| bílý chléb | 52,8 |
| Žitný chléb | 44,2 |
| Zmrzlina | 21,2 |
| Brambor | 8,0 |
| jablka | 7,8 |
| Hroznová | 7,7 |
| Řepa | 6,6 |
| Mrkev | 5,6 |
| Třešeň | 5,4 |
| Třešně | 5,4 |
| Mléko | 4,4 |
| Angrešt | 4,3 |
| Dýně | 4,1 |
| Luštěniny | 4,1 |
| Zelí | 4,0 |
| Maliny | 3,8 |
| Rajčata | 3,3 |
| Tvaroh | 3,2 |
| Zakysaná smetana | 3,0 |
| švestky | 3,0 |
| Játra | 2,7 |
| Jahoda | 2,6 |
| Brusinka | 2,4 |
| Vodní meloun | 2,3 |
| Pomeranče | 2,3 |
| 2,1 | |
| Mandarinky | 2,0 |
| Sýr | 2,0 |
| Broskve | 2,0 |
| Hruška | 1,7 |
| Černý rybíz | 1,4 |
| okurky | 1,2 |
| Olej | 0,4 |
| Vejce | 0,3 |
Glukóza v medicíně: forma uvolňování
Přípravky obsahující glukózu jsou klasifikovány jako detoxikační a metabolické látky. Jejich spektrum účinku je zaměřeno na zlepšení metabolických a redoxních procesů v těle. Aktivní složka Tyto léky jsou monohydrát dextrózy (sublimovaná glukóza v kombinaci s pomocnými látkami).
Uvolňovací formuláře a farmakologické vlastnosti monosacharid:
- Tablety obsahující 0,5 gramu suché dextrózy. Při perorálním podání má glukóza vazodilatační a sedativní účinek (středně výrazný). Kromě toho droga doplňuje energetické zásoby, zvyšuje intelektuální a fyzickou produktivitu.
- Infuzní roztok. V litru 5% glukózy je 50 gramů bezvodé dextrózy, v 10% složení - 100 gramů látky, ve 20% směsi - 200 gramů, ve 40% koncentrátu - 400 gramů sacharidu. Vzhledem k tomu, že 5% roztok sacharidu je izotonický s ohledem na krevní plazmu, zavedení léku do krevního řečiště pomáhá normalizovat acidobazickou a vodně-elektrolytovou rovnováhu v těle.
- Roztok pro intravenózní injekci. Mililitr 5% koncentrátu obsahuje 50 miligramů sušené dextrózy, 10 % - 100 miligramů, 25 % - 250 miligramů, 40 % - 400 miligramů. Na intravenózní podání Glukóza zvyšuje osmotický krevní tlak, rozšiřuje cévy, zvyšuje tvorbu moči, zlepšuje odtok tekutiny z tkání, aktivuje metabolické procesy v játrech a normalizuje kontraktilní funkci myokardu.
Kromě toho se sacharid používá pro umělé terapeutická výživa včetně enterálních a parenterálních.
V jakých případech a v jaké dávce je předepsána „lékařská“ glukóza?
Indikace k použití:
- hypoglykémie (nízká koncentrace cukru v krvi);
- nedostatek uhlohydrátové výživy (s duševním a fyzickým přetížením);
- rehabilitační období po vleklých onemocněních, včetně infekčních (jako doplňková výživa);
- dekompenzace srdeční aktivity, střevní infekční patologie, onemocnění jater, hemoragická diatéza (v komplexní terapii);
- kolaps (náhlý pokles krevního tlaku);
- dehydratace způsobená zvracením, průjmem nebo chirurgickým zákrokem;
- intoxikace nebo otravy (včetně léků, arsenu, kyselin, oxidu uhelnatého, fosgenu);
- ke zvýšení velikosti plodu během těhotenství (v případě podezření na nízkou hmotnost).
Kromě toho se k ředění používá „tekutá“ glukóza léky podávané parenterálně.
Izotonický roztok glukózy (5%) se podává následujícími způsoby:
- subkutánně (jedna porce - 300 - 500 mililitrů);
- intravenózní kapání (maximální rychlost podávání - 400 mililitrů za hodinu, denní norma pro dospělé – 500 – 3000 mililitrů, denní dávka pro děti – 100 – 170 mililitrů roztoku na kilogram hmotnosti dítěte, u novorozenců je toto číslo sníženo na 60);
- ve formě klystýru (jednotlivá dávka látky se pohybuje od 300 do 2000 mililitrů v závislosti na věku a stavu pacienta).
Hypertonické koncentráty glukózy (10 %, 25 % a 40 %) se používají pouze pro intravenózní injekce. Navíc se najednou nepodává více než 20–50 mililitrů roztoku. Při velkých krevních ztrátách nebo hypoglykémii se však používá k infuzi hypertonická tekutina (100 - 300 mililitrů denně).
Pamatujte, že farmakologické vlastnosti glukózy jsou zvýšeny (1%), inzulínu, methylenové modři (1%).
Tablety glukózy se užívají perorálně, 1 až 2 tablety denně (v případě potřeby se denní dávka zvýší na 10 tablet).
Kontraindikace užívání glukózy:
- diabetes;
- patologie doprovázené zvýšením koncentrace cukru v krvi;
- individuální nesnášenlivost glukózy.
Vedlejší efekty:
- nadměrná hydratace (v důsledku zavedení objemových částí izotonického roztoku);
- snížená chuť k jídlu;
- nekróza podkoží(pokud je zasažen hypertonický roztok pod kůží);
- akutní srdeční selhání;
- zánět žil, trombóza (kvůli rychlému podání roztoku);
- dysfunkce ostrovního aparátu.
Pamatujte si, že příliš rychlé podávání glukózy je plné hyperglykémie, osmotické diurézy, hypervolemie a hyperglukosurie.
Závěr
Glukóza je důležitou živinou pro lidský organismus.
Spotřeba monosacharidů by měla být přiměřená. Nadměrný nebo nedostatečný příjem podkopává imunitní systém, narušuje látkovou výměnu, způsobuje zdravotní problémy (narušuje rovnováhu fungování srdečního, endokrinního, nervového systému, snižuje mozkovou činnost).
Aby bylo tělo na vysoké úrovni výkonnosti a dostávalo dostatek energie, vyvarujte se vyčerpávající fyzické aktivity, stresu, sledujte činnost jater a slinivky břišní, jezte zdravé sacharidy (obiloviny, ovoce, zelenina, sušené ovoce, med). Zároveň se vyhněte přijímání „prázdných“ kalorií, jako jsou koláče, pečivo, sladkosti, sušenky a vafle.
Glukóza je druh jednoduchého cukru (monosacharidu). Název pochází ze starověkého řeckého slova pro „sladký“. Říká se mu také hroznový cukr nebo descrose. V přírodě se tato látka nachází ve šťávě mnoha bobulí a ovoce. Glukóza je také jedním z hlavních produktů fotosyntézy.
Molekuly glukózy jsou součástí složitějších cukrů: polysacharidů (celulóza, škrob, glykogen) a některých disacharidů (maltóza, laktóza a sacharóza). A je konečným produktem hydrolýzy (rozkladu) nejsložitějších cukrů. Například disacharidy, když se dostanou do našeho žaludku, se rychle rozloží na glukózu a fruktózu.
Vlastnosti glukózy
Ve své čisté formě je tato látka ve formě krystalů, bez výrazné barvy nebo zápachu, sladké chuti a vysoce rozpustná ve vodě. Existují látky, které jsou sladší než glukóza, například sacharóza je sladší až 2x!
Jaké jsou výhody glukózy?
Glukóza je hlavním a nejuniverzálnějším zdrojem energie pro metabolické procesy v těle člověka a zvířat. I náš mozek nutně potřebuje glukózu a při jejím nedostatku začne aktivně vysílat signály v podobě pocitu hladu. Tělo lidí a zvířat ho ukládá ve formě glykogenu a rostliny ve formě škrobu. Více než polovinu veškeré biologické energie získáváme z procesů přeměny glukózy! K tomu dochází v našem těle k hydrolýze, v jejímž důsledku se jedna molekula glukózy přemění na dvě molekuly kyseliny pyrohroznové (děsivý název, ale velmi důležitá látka). A tady začíná zábava!
Různé přeměny glukózy na energii
Další transformace glukózy probíhá různými způsoby v závislosti na podmínkách, za kterých k ní dochází:
- Aerobní dráha. Při dostatku kyslíku se kyselina pyrohroznová přeměňuje na speciální enzym, který se účastní Krebsova cyklu (proces katabolismu a tvorby různých látek).
- Anaerobní cesta. Při nedostatku kyslíku je odbourávání kyseliny pyrohroznové doprovázeno uvolňováním laktátu (kyseliny mléčné). Podle všeobecného přesvědčení je to právě laktát, který způsobuje, že naše svaly po cvičení bolí. (Ve skutečnosti to není pravda).
Hladinu glukózy v krvi reguluje speciální hormon - inzulín.
Použití čisté glukózy
V lékařství se glukóza používá ke zmírnění intoxikace těla, protože má univerzální antitoxický účinek. A s jeho pomocí mohou endokrinologové určit přítomnost a typ diabetes mellitus u pacienta, k tomu se provádí zátěžový test se zavedením vysokého množství glukózy do těla. Stanovení glukózy v krvi je povinným krokem při diagnostice diabetes mellitus.
Normální hladina glukózy v krvi
Přibližné hladiny glukózy v krvi jsou normální pro různé věkové kategorie:
- u dětí do 14 let - 3,3–5,5 mmol/l
- u dospělých od 14 do 60 let - 3,5–5,8 mmol/l
S přibývajícím věkem a během těhotenství se může hladina glukózy v krvi zvýšit. Pokud jsou podle výsledků rozboru vaše hladiny cukru výrazně překročeny, pak se ihned poraďte s lékařem!
Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář
Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.
Vloženo na http://www.allbest.ru/
Ministerstvo školství a vědy Ruské federace
Federální státní rozpočtová vzdělávací instituce vysokého školství
Tambovský Státní univerzita pojmenovaný po G.R. Deržhavina
na téma: Biologická role glukózy v těle
Dokončeno:
Shamsidinov Shokhiyorzhon Fazliddin uhlí
Tambov 2016
1. Glukóza
1.1 Vlastnosti a funkce
2.1 Katabolismus glukózy
2.4 Syntéza glukózy v játrech
2.5 Syntéza glukózy z laktátu
Použité literatury
1. Glukóza
1.1 Vlastnosti a funkce
Glukóza (ze starořeckého glkhket sweet) (C 6 H 12 O 6), neboli hroznový cukr nebo dextróza, se nachází ve šťávě mnoha druhů ovoce a bobulovin, včetně hroznů, odkud pochází i název tohoto druhu cukru. z. Je to monosacharid a šesti-hydroxycukr (hexóza). Jednotka glukózy je součástí polysacharidů (celulóza, škrob, glykogen) a řady disacharidů (maltóza, laktóza a sacharóza), které se například v trávicím traktu rychle rozkládají na glukózu a fruktózu.
Glukóza patří do skupiny hexóz a může existovat ve formě b-glukózy nebo b-glukózy. Rozdíl mezi těmito prostorovými izomery je v tom, že na prvním atomu uhlíku b-glukózy je hydroxylová skupina umístěna pod rovinou kruhu, zatímco u b-glukózy je nad rovinou.
Glukóza je bifunkční sloučenina, protože obsahuje funkční skupiny – jednu aldehydovou a 5 hydroxylových. Glukóza je tedy vícemocný aldehydalkohol.
Strukturní vzorec glukózy je:
Zkrácený vzorec
1.2 Chemické vlastnosti a struktura glukózy
Experimentálně bylo zjištěno, že molekula glukózy obsahuje aldehydové a hydroxylové skupiny. V důsledku interakce karbonylové skupiny s jednou z hydroxylových skupin může glukóza existovat ve dvou formách: otevřený řetězec a cyklická.
V roztoku glukózy jsou tyto formy ve vzájemné rovnováze.
Například v vodný roztok glukóza má následující struktury:
Cyklické b- a c-formy glukózy jsou prostorové izomery, které se liší polohou poloacetalového hydroxylu vzhledem k rovině kruhu. U b-glukózy je tento hydroxyl v poloze trans k hydroxymethylové skupině -CH 2 OH, u b-glukózy je v poloze cis. S přihlédnutím k prostorové struktuře šestičlenného kruhu mají vzorce těchto izomerů tvar:
V pevné skupenství glukóza má cyklickou strukturu. Obyčejná krystalická glukóza je b-forma. V roztoku je b-forma stabilnější (v ustáleném stavu tvoří více než 60 % molekul). Podíl aldehydové formy v rovnováze je nevýznamný. To vysvětluje nedostatek interakce s kyselinou fuchsinovou (kvalitativní reakce aldehydů).
Kromě fenoménu tautomerie je glukóza charakterizována strukturní izomerií s ketony (glukóza a fruktóza jsou strukturní mezitřídní izomery)
Chemické vlastnosti glukózy:
Glukóza má chemické vlastnosti, charakteristické pro alkoholy a aldehydy. Kromě toho má také některé specifické vlastnosti.
1. Glukóza je vícesytný alkohol.
Glukóza s Cu(OH) 2 poskytuje modrý roztok (glukonát měďnatý)
2. Glukóza je aldehyd.
a) Reaguje s roztokem amoniaku oxidu stříbrného za vzniku stříbrného zrcadla:
CH 2 OH-(CHOH) 4 -CHO+Ag 2 O > CH 2 OH-(CHOH) 4 -COOH + 2Ag
kyselina glukonová
b) S hydroxidem měďnatým dává červenou sraženinu Cu 2 O
CH 2 OH-(CHOH) 4 -CHO + 2Cu(OH) 2 > CH 2 OH-(CHOH) 4 -COOH + Cu 2 Ov + 2H 2 O
kyselina glukonová
c) Redukuje se vodíkem za vzniku hexahydrického alkoholu (sorbitol)
CH2OH-(CHOH)4-CHO + H2 > CH2OH-(CHOH)4-CH2OH
3. Fermentace
a) Alkoholové kvašení (k výrobě alkoholických nápojů)
C 6H 12O 6 > 2CH 3-CH 2OH + 2CO 2^
ethanol
b) Mléčné kvašení (kyselé mléko, nakládání zeleniny)
C6H12O6 > 2CH3-CHOH-COOH
kyselina mléčná
1.3 Biologický význam glukózy
Glukóza je nezbytnou složkou potravy, jedním z hlavních účastníků metabolismu v těle, je velmi výživná a lehce stravitelná. Při jeho oxidaci se uvolňuje více než třetina energetického zdroje použitého v těle – tuků, ale role tuků a glukózy v energii různých orgánů je odlišná. Srdce využívá jako palivo mastné kyseliny. Kosterní svaly potřebují glukózu, aby se „nastartovaly“, ale nervové buňky, včetně mozkových, fungují pouze na glukózu. Jejich potřeba je 20-30% vyrobené energie. Nervové buňky potřebují energii každou vteřinu a tělo přijímá glukózu při jídle. Glukóza se v těle snadno vstřebává, proto se používá v lékařství jako posilující prostředek. Specifické oligosacharidy určují krevní skupinu. V cukrářství k výrobě marmelády, karamelu, perníku atd. Velký význam mají procesy fermentace glukózy. Takže například při nakládání zelí, okurek a mléka dochází k mléčnému kvašení glukózy a také při silážování krmiva. V praxi se alkoholové kvašení glukózy využívá také například při výrobě piva. Celulóza je výchozí surovinou pro výrobu hedvábí, vaty a papíru.
Sacharidy jsou skutečně nejrozšířenějšími organickými látkami na Zemi, bez kterých je existence živých organismů nemožná.
V živém organismu se během metabolismu glukóza oxiduje a uvolňuje velké množství energie:
C 6H 12O 6 + 6O 2??? 6CO 2 + 6H 2 O + 2920 kJ
2. Biologická úloha glukózy v organismu
Glukóza je hlavním produktem fotosyntézy a vzniká v Calvinově cyklu. V lidském a zvířecím těle je glukóza hlavním a nejuniverzálnějším zdrojem energie pro metabolické procesy.
2.1 Katabolismus glukózy
Katabolismus glukózy je hlavním dodavatelem energie pro životně důležité procesy těla.
Aerobní rozklad glukózy je její extrémní oxidace na CO 2 a H 2 O. Tento proces, který je hlavní cestou katabolismu glukózy v aerobní organismy, lze vyjádřit následující souhrnnou rovnicí:
C 6H 12O 6 + 6O 2 > 6CO 2 + 6H 2 O + 2820 kJ/mol
Aerobní rozklad glukózy zahrnuje několik fází:
* aerobní glykolýza je proces oxidace glukózy s tvorbou dvou molekul pyruvátu;
* obecná cesta katabolismu, včetně přeměny pyruvátu na acetyl-CoA a jeho další oxidace v citrátovém cyklu;
* řetězec přenosu elektronů na kyslík spojený s dehydrogenačními reakcemi probíhajícími během rozkladu glukózy.
V určité situace zásobování tkání kyslíkem nemusí splňovat jejich potřeby. Například na počáteční fáze intenzivní svalová práce ve stresu, srdeční stahy nemusí dosáhnout požadované frekvence a potřeby svalů kyslíku pro aerobní odbourávání glukózy jsou vysoké. V takových případech se aktivuje proces, který probíhá bez kyslíku a končí tvorbou laktátu z kyseliny pyrohroznové.
Tento proces se nazývá anaerobní rozklad nebo anaerobní glykolýza. Anaerobní štěpení glukózy je energeticky neúčinné, ale tento proces se může stát jediným zdrojem energie pro svalová buňka v popsané situaci. Později, když je přísun kyslíku do svalů dostatečný v důsledku přepnutí srdce na zrychlený rytmus, přechází anaerobní odbourávání na aerobní.
Aerobní glykolýza je proces oxidace glukózy na kyselinu pyrohroznovou, ke kterému dochází za přítomnosti kyslíku. Všechny enzymy, které katalyzují reakce tohoto procesu, jsou lokalizovány v cytosolu buňky.
1. Etapy aerobní glykolýzy
Aerobní glykolýzu lze rozdělit do dvou stupňů.
1. Přípravná fáze, během níž je glukóza fosforylována a štěpena na dvě molekuly fosfotriózy. Tato série reakcí probíhá pomocí 2 molekul ATP.
2. Fáze spojená se syntézou ATP. Prostřednictvím této série reakcí se fosfotriózy přeměňují na pyruvát. Energie uvolněná v této fázi je využita k syntéze 10 mol ATP.
2. Aerobní glykolýzní reakce
Přeměna glukóza-6-fosfátu na 2 molekuly glyceraldehyd-3-fosfátu
Glukóza-6-fosfát, vzniklý jako výsledek fosforylace glukózy za účasti ATP, se v další reakci přemění na fruktóza-6-fosfát. Tato reverzibilní izomerizační reakce probíhá působením enzymu glukózofosfátizomerázy.
Cesty katabolismu glukózy. 1 - aerobní glykolýza; 2, 3 - obecná cesta katabolismu; 4 - aerobní odbourávání glukózy; 5 - anaerobní štěpení glukózy (v rámci); 2 (zakroužkováno) - stechiometrický koeficient.
Konverze glukóza-6-fosfátu na triózafosfáty.
Konverze glyceraldehyd-3-fosfátu na 3-fosfoglycerát.
Tato část aerobní glykolýzy zahrnuje reakce spojené se syntézou ATP. Nejsložitější reakcí v této sérii reakcí je přeměna glyceraldehyd-3-fosfátu na 1,3-bisfosfoglycerát. Tato přeměna je první oxidační reakcí během glykolýzy. Reakce je katalyzována glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázou, což je enzym závislý na NAD. Význam této reakce spočívá nejen v tom, že vzniká redukovaný koenzym, jehož oxidace v dýchacím řetězci je spojena se syntézou ATP, ale také v tom, že se volná energie oxidace koncentruje ve vysoké -energetická vazba reakčního produktu. Glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenáza obsahuje v aktivním centru cysteinový zbytek, jehož sulfhydrylová skupina se přímo účastní katalýzy. Oxidace glyceraldehyd-3-fosfátu vede k redukci NAD a vzniku za účasti H 3 PO 4 vysokoenergetické anhydridové vazby v 1,3-bisfosfoglycerátu v poloze 1. V další reakci se v. -energetický fosfát se přenáší na ADP za vzniku ATP
Tvorba ATP tímto způsobem není spojena s dýchacím řetězcem a nazývá se substrátová fosforylace ADP. Vzniklý 3-fosfoglycerát již neobsahuje vysokoenergetickou vazbu. V následujících reakcích dochází k intramolekulárním přeskupením, což znamená, že se nízkoenergetický fosfoester přemění na sloučeninu obsahující vysokoenergetický fosfát. Intramolekulární transformace zahrnují přenos fosfátového zbytku z polohy 3 ve fosfoglycerátu do polohy 2. Poté se z výsledného 2-fosfoglycerátu za účasti enzymu enolázy odštěpí molekula vody. Název dehydratačního enzymu je dán reverzní reakcí. V důsledku reakce vzniká substituovaný enol - fosfoenolpyruvát. Vzniklý fosfoenolpyruvát je vysokoenergetická sloučenina, jejíž fosfátová skupina je v další reakci převedena na ADP za účasti pyruvátkinázy (enzym je také pojmenován podle reverzní reakce, při které dochází k fosforylaci pyruvátu, i když taková reakce neprobíhá v této podobě).
Konverze 3-fosfoglycerátu na pyruvát.
3. Oxidace cytoplazmatického NADH v mitochondriálním dýchacím řetězci. Kyvadlové systémy
NADH, vzniklý oxidací glyceraldehyd-3-fosfátu v aerobní glykolýze, podléhá oxidaci přenosem atomů vodíku do mitochondriálního dýchacího řetězce. Cytosolický NADH však není schopen přenést vodík do dýchacího řetězce, protože mitochondriální membrána je pro něj nepropustná. K přenosu vodíku přes membránu dochází pomocí speciálních systémů nazývaných „shuttle“. V těchto systémech je vodík transportován přes membránu za účasti párů substrátů vázaných odpovídajícími dehydrogenázami, tzn. Na obou stranách mitochondriální membrány je specifická dehydrogenáza. Existují 2 známé kyvadlové systémy. V prvním z těchto systémů je vodík z NADH v cytosolu převeden na dihydroxyacetonfosfát enzymem glycerol-3-fosfátdehydrogenázou (enzym závislý na NAD, pojmenovaný pro reverzní reakci). Při této reakci vzniklý glycerol-3-fosfát je dále oxidován enzymem vnitřní mitochondriální membrány – glycerol-3-fosfátdehydrogenázou (FAD-dependentní enzym). Poté se protony a elektrony z FADH 2 přesunou do ubichinonu a dále podél CPE.
Glycerolfosfátový kyvadlový systém funguje v bílých svalových buňkách a hepatocytech. Mitochondriální glycerol-3-fosfátdehydrogenáza však v buňkách srdečního svalu chybí. Druhý kyvadlový systém, který zahrnuje malátové, cytosolické a mitochondriální malátdehydrogenázy, je univerzálnější. V cytoplazmě NADH redukuje oxaloacetát na malát, který za účasti transportéru přechází do mitochondrií, kde je NAD-dependentní malátdehydrogenázou oxidován na oxaloacetát (reakce 2). NAD redukovaný během této reakce daruje vodík do mitochondriálního CPE. Oxalacetát vytvořený z malátu však nemůže sám opustit mitochondrie do cytosolu, protože mitochondriální membrána je pro něj nepropustná. Oxalacetát je tedy přeměněn na aspartát, který je transportován do cytosolu, kde je opět přeměněn na oxalacetát. Přeměny oxalacetátu na aspartát a naopak jsou spojeny s přidáním a odstraněním aminoskupiny. Tento kyvadlový systém se nazývá malát-aspartát. Výsledkem jeho práce je regenerace cytoplazmatického NAD+ z NADH.
Oba systémy raketoplánů se významně liší v množství syntetizovaného ATP. V prvním systému je poměr P/O 2, protože vodík je zaváděn do CPE na úrovni KoQ. Druhý systém je energeticky účinnější, protože přenáší vodík do CPE přes mitochondriální NAD+ a poměr P/O se blíží 3.
4. Rovnováha ATP při aerobní glykolýze a rozkladu glukózy na CO 2 a H 2 O.
Uvolňování ATP během aerobní glykolýzy
Tvorba fruktóza-1,6-bisfosfátu z jedné molekuly glukózy vyžaduje 2 molekuly ATP. Reakce spojené se syntézou ATP nastávají po rozpadu glukózy na 2 molekuly fosfotriózy, tzn. ve druhé fázi glykolýzy. V této fázi probíhají 2 substrátové fosforylační reakce a jsou syntetizovány 2 molekuly ATP. Navíc je jedna molekula glyceraldehyd-3-fosfátu dehydrogenována (reakce 6) a NADH přenáší vodík do mitochondriálního CPE, kde jsou oxidativní fosforylací syntetizovány 3 molekuly ATP. V tomto případě závisí množství ATP (3 nebo 2) na typu kyvadlový systém. V důsledku toho je oxidace jedné molekuly glyceraldehyd-3-fosfátu na pyruvát spojena se syntézou 5 molekul ATP. Vzhledem k tomu, že z glukózy vznikají 2 molekuly fosfotriózy, je třeba výslednou hodnotu vynásobit 2 a poté odečíst 2 molekuly ATP vynaložené v první fázi. Výtěžek ATP během aerobní glykolýzy je tedy (5H2) - 2 = 8 ATP.
Uvolněním ATP při aerobním rozkladu glukózy na konečné produkty v důsledku glykolýzy vzniká pyruvát, který se v OPC dále oxiduje na CO 2 a H 2 O. Nyní můžeme vyhodnotit energetickou účinnost glykolýzy a OPC, které dohromady tvoří proces aerobního rozkladu glukózy na konečné produkty.Výtěžek ATP z oxidace 1 molu glukózy na CO 2 a H 2 O je tedy 38 mol ATP. Při aerobním štěpení glukózy dochází k 6 dehydrogenačním reakcím. Jeden z nich se vyskytuje v glykolýze a 5 v OPC Substráty pro specifické NAD-dependentní dehydrogenázy: glyceraldehyd-3-fosfát, mastná kyselina, isocitrát, b-ketoglutarát, malát. Jedna dehydrogenační reakce v citrátovém cyklu sukcinátdehydrogenázou probíhá za účasti koenzymu FAD. Celkový ATP syntetizovaný oxidativní fosforylací je 17 mol ATP na 1 mol glyceraldehydfosfátu. K tomu je třeba připočítat 3 moly ATP syntetizovaného fosforylací substrátu (dvě reakce v glykolýze a jedna v citrátovém cyklu) Vzhledem k tomu, že se glukóza rozkládá na 2 fosfotriózy a stechiometrický koeficient dalších přeměn je 2, musí být výsledná hodnota vynásobíme 2 a od výsledku odečteme 2 mol ATP použitého v první fázi glykolýzy.
Anaerobní štěpení glukózy (anaerobní glykolýza).
Anaerobní glykolýza je proces štěpení glukózy za vzniku laktátu jako konečného produktu. Tento proces probíhá bez použití kyslíku a je tedy nezávislý na mitochondriálním dýchacím řetězci. ATP se tvoří v důsledku reakcí fosforylace substrátu. Celková rovnice procesu:
C6H1206 + 2 H3P04 + 2 ADP = 2 C3H603 + 2 ATP + 2 H20.
Anaerobní glykolýza.
Během anaerobní glykolýzy probíhá v cytosolu všech 10 reakcí shodných s aerobní glykolýzou. Pro anaerobní glykolýzu je specifická pouze 11. reakce, kdy je pyruvát redukován cytosolickým NADH. Redukce pyruvátu na laktát je katalyzována laktátdehydrogenázou (reakce je reverzibilní a enzym je pojmenován podle reverzní reakce). Tato reakce zajišťuje regeneraci NAD+ z NADH bez účasti mitochondriálního dýchacího řetězce v situacích zahrnujících nedostatečné zásobení buněk kyslíkem.
2.2 Význam katabolismu glukózy
Hlavním fyziologickým účelem katabolismu glukózy je využití energie uvolněné při tomto procesu pro syntézu ATP
Aerobní štěpení glukózy probíhá v mnoha orgánech a tkáních a slouží jako hlavní, i když ne jediný zdroj energie pro život. Některé tkáně jsou nejvíce závislé na katabolismu glukózy jako zdroje energie. Například mozkové buňky spotřebují až 100 g glukózy denně a aerobně ji oxidují. Nedostatečný přísun glukózy do mozku nebo hypoxie se proto projevuje příznaky svědčícími pro poruchu mozkových funkcí (závratě, křeče, ztráta vědomí).
Anaerobní odbourávání glukózy probíhá ve svalech, v prvních minutách svalové práce, v červených krvinkách (které postrádají mitochondrie) a také v různých orgánech za podmínek omezeného přísunu kyslíku, včetně nádorových buněk. Metabolismus nádorových buněk je charakterizován zrychlením aerobní i anaerobní glykolýzy. Ale převažující anaerobní glykolýza a zvýšení syntézy laktátu slouží jako indikátor zvýšené rychlosti buněčného dělení, když nejsou dostatečně zásobeny cévním systémem.
Kromě energetické funkce může proces katabolismu glukózy plnit i funkce anabolické. Metabolity glykolýzy se používají k syntéze nových sloučenin. Fruktóza-6-fosfát a glyceraldehyd-3-fosfát se tedy podílejí na tvorbě ribóza-5-fosfátu - konstrukční součást nukleotidy; 3-fosfoglycerát může být zahrnut do syntézy aminokyselin, jako je serin, glycin, cystein (viz část 9). V játrech a tukové tkáni se acetyl-CoA, tvořený z pyruvátu, používá jako substrát pro biosyntézu mastné kyseliny cholesterol a dihydroxyacetonfosfát jako substrát pro syntézu glycerol-3-fosfátu.
Redukce pyruvátu na laktát.
2.3 Regulace katabolismu glukózy
Protože hlavním významem glykolýzy je syntéza ATP, musí její rychlost korelovat s výdejem energie v těle.
Většina glykolytických reakcí je reverzibilní, s výjimkou tří, katalyzovaných hexokinázou (nebo glukokinázou), fosfofruktokinázou a pyruvátkinázou. Regulační faktory, které mění rychlost glykolýzy, a tím i tvorby ATP, jsou zaměřeny na nevratné reakce. Ukazatelem spotřeby ATP je akumulace ADP a AMP. Ten vzniká reakcí katalyzovanou adenylátkinázou: 2 ADP - AMP + ATP
I malá spotřeba ATP vede ke znatelnému zvýšení AMP. Poměr hladiny ATP k ADP a AMP charakterizuje energetický stav buňky a její složky slouží jako alosterické regulátory rychlosti jako společná cesta katabolismus a glykolýza.
Změna aktivity fosfofruktokinázy je nezbytná pro regulaci glykolýzy, protože tento enzym, jak již bylo zmíněno dříve, katalyzuje nejpomalejší reakci procesu.
Fosfofruktokináza je aktivována AMP, ale inhibována ATP. AMP vazbou na alosterické centrum fosfofruktokinázy zvyšuje afinitu enzymu k fruktóza-6-fosfátu a zvyšuje rychlost jeho fosforylace. Účinek ATP na tento enzym je příkladem homotropního aschusterismu, protože ATP může interagovat s alosterickým i aktivním místem, v druhém případě jako substrát.
S fyziologickým hodnoty ATP Aktivní centrum fosfofruktokinázy je vždy nasyceno substráty (včetně ATP). Zvýšení hladiny ATP vzhledem k ADP snižuje reakční rychlost, protože ATP za těchto podmínek působí jako inhibitor: váže se na alosterické centrum enzymu, způsobuje konformační změny a snižuje afinitu k jeho substrátům.
Změny v aktivitě fosfofruktokinázy přispívají k regulaci rychlosti fosforylace glukózy hexokinázou. Snížení aktivity fosfofruktokinázy při vysokých hladinách ATP vede k akumulaci jak fruktóza-6-fosfátu, tak glukóza-6-fosfátu, který inhibuje hexokinázu. Je třeba připomenout, že hexokináza v mnoha tkáních (s výjimkou jater a β-buněk pankreatu) je inhibována glukózo-6-fosfátem.
Když jsou hladiny ATP vysoké, rychlost cyklu kyseliny citronové a dýchacího řetězce se snižuje. Za těchto podmínek se také zpomaluje proces glykolýzy. Je třeba připomenout, že alosterická regulace enzymů OPC a dýchacího řetězce je také spojena se změnami v koncentracích klíčových produktů, jako jsou NADH, ATP a některé metabolity. NADH, který se hromadí, pokud nestihne oxidovat v dýchacím řetězci, inhibuje některé alosterické enzymy citrátového cyklu
Regulace katabolismu glukózy v kosterním svalstvu.
2.4 Syntéza glukózy v játrech (glukoneogeneze)
Některé tkáně, jako například mozek, vyžadují neustálý přísun glukózy. Při nedostatečném příjmu sacharidů v potravě se hladina glukózy v krvi udržuje po určitou dobu v normálních mezích v důsledku rozkladu glykogenu v játrech. Zásoby glykogenu v játrech jsou však nízké. Výrazně se snižují o 6-10 hodin hladovění a po každodenním půstu jsou téměř úplně vyčerpaní. V tomto případě začíná de novo syntéza glukózy v játrech – glukoneogeneze.
Glukoneogeneze je proces syntézy glukózy z nesacharidových látek. Jeho hlavní funkcí je udržovat hladinu glukózy v krvi během období dlouhodobého hladovění a intenzivní fyzické aktivity. Proces probíhá především v játrech a méně intenzivně v kůře ledvin a také ve střevní sliznici. Tyto tkáně mohou poskytnout syntézu 80-100 g glukózy denně. Během půstu tvoří většinu tělesné potřeby glukózy mozek. To se vysvětluje tím, že mozkové buňky nejsou schopny, na rozdíl od jiných tkání, uspokojovat energetické potřeby oxidací mastných kyselin. Kromě mozku potřebují glukózu tkáně a buňky, ve kterých je aerobní odbourávací cesta nemožná nebo omezená, například červené krvinky (nemají mitochondrie), buňky sítnice, dřeně nadledvin atd.
Primárními substráty glukoneogeneze jsou laktát, aminokyseliny a glycerol. Zařazení těchto substrátů do glukoneogeneze závisí na fyziologickém stavu organismu.
Laktát je produktem anaerobní glykolýzy. Tvoří se za jakýchkoliv podmínek těla v červených krvinkách a pracujících svalech. Laktát je tedy neustále využíván v glukoneogenezi.
Glycerol se uvolňuje při hydrolýze tuků v tukové tkáni při hladovění nebo dlouhodobé fyzické aktivitě.
Aminokyseliny vznikají jako důsledek rozkladu svalových bílkovin a jsou součástí glukoneogeneze při delším hladovění nebo dlouhodobé svalové práci.
2.5 Syntéza glukózy z laktátu
Laktát vznikající při anaerobní glykolýze není konečným produktem metabolismu. Užívání laktátu je spojeno s jeho přeměnou v játrech na pyruvát. Laktát jako zdroj pyruvátu není důležitý ani tak při půstu, jako při normálním fungování těla. Jeho přeměna na pyruvát a jeho další použití je způsob, jak využít laktát. Laktát vznikající v intenzivně pracujících svalech nebo v buňkách s převažujícím anaerobním způsobem katabolismu glukózy se dostává do krve a následně do jater. V játrech je poměr NADH/NAD+ nižší než u kontrahovaného svalu, takže reakce laktátdehydrogenázy probíhá v opačném směru, tzn. směrem k tvorbě pyruvátu z laktátu. Dále je pyruvát zahrnut do glukoneogeneze a výsledná glukóza vstupuje do krve a je absorbována kosterní svalstvo. Tento sled událostí se nazývá „glukózo-laktátový cyklus“ nebo „Coriho cyklus“. Coreyho cyklus končí 2 základní funkce: 1 - zajišťuje využití laktátu; 2 - zabraňuje hromadění laktátu a v důsledku toho nebezpečnému poklesu pH (laktátová acidóza). Část pyruvátu vzniklého z laktátu je v játrech oxidována na CO 2 a H 2 O. Energii oxidace lze využít pro syntézu ATP, nezbytného pro glukoneogenezní reakce.
Coriho cyklus (glukosolaktátový cyklus). 1 - vstup laloku ze kontrahujícího se svalu s průtokem krve do jater; 2 - syntéza glukózy z laktátu v játrech; 3 - tok glukózy z jater krevním řečištěm do pracujícího svalu; 4 - využití glukózy jako energetického substrátu stahujícím se svalem a tvorbou laktátu.
Laktátová acidóza. Pod pojmem "acidóza" se rozumí zvýšení kyselosti tělesného prostředí (snížení pH) na hodnoty nad normální limity. Při acidóze se buď zvyšuje produkce protonů, nebo se snižuje vylučování protonů (v některých případech obojí). Metabolická acidóza nastává, když se koncentrace meziproduktů metabolismu (kyselé povahy) zvýší v důsledku zvýšení jejich syntézy nebo snížení rychlosti odbourávání nebo vylučování. Při narušení acidobazického stavu těla se rychle zapnou nárazníkové systémy kompenzace (po 10-15 minutách). Plicní kompenzace zajišťuje stabilizaci poměru HCO 3 -/H 2 CO 3, který běžně odpovídá 1:20 a s acidózou klesá. Plicní kompenzace je dosaženo zvýšením objemu ventilace, a tedy zrychlením odvodu CO 2 z těla. Hlavní roli při kompenzaci acidózy však hrají renální mechanismy zahrnující amoniakový pufr. Jednou z příčin metabolické acidózy může být hromadění kyseliny mléčné. Normálně je laktát v játrech přeměněn zpět na glukózu prostřednictvím glukoneogeneze nebo oxidován. Kromě jater jsou dalšími konzumenty laktátu ledviny a srdeční sval, kde může být laktát oxidován na CO 2 a H 2 O a využit jako zdroj energie, zejména při fyzická práce. Hladina laktátu v krvi je výsledkem rovnováhy mezi procesy jeho tvorby a využití. Krátkodobě kompenzovaná laktátová acidóza je poměrně častá i v zdravých lidí při intenzivní svalové práci. U netrénovaných lidí se laktátová acidóza při fyzické práci vyskytuje v důsledku relativního nedostatku kyslíku ve svalech a rozvíjí se poměrně rychle. Kompenzace se provádí hyperventilací.
Při nekompenzované laktátové acidóze se obsah laktátu v krvi zvyšuje na 5 mmol/l (běžně do 2 mmol/l). V tomto případě může být pH krve 7,25 nebo méně (normálně 7,36-7,44). Zvýšení hladiny laktátu v krvi může být důsledkem poruchy metabolismu pyruvátu
Poruchy metabolismu pyruvátu při laktátové acidóze. 1 - porušení použití pyruvátu v glukoneogenezi; 2 - porušení oxidace pyruvátu. biologický katabolismus glukózy glukoneogeneze
Při hypoxii, ke které dochází v důsledku poruchy zásobování tkání kyslíkem nebo krví, se tedy snižuje aktivita pyruvátdehydrogenázového komplexu a snižuje se oxidační dekarboxylace pyruvátu. Za těchto podmínek je rovnováha pyruvát-laktátové reakce posunuta směrem k tvorbě laktátu. Během hypoxie se navíc snižuje syntéza ATP, což následně vede ke snížení rychlosti glukoneogeneze, další cesty utilizace laktátu. Zvýšení koncentrace laktátu a snížení intracelulárního pH negativně ovlivňuje aktivitu všech enzymů včetně pyruvátkarboxylázy, která katalyzuje počáteční reakci glukoneogeneze.
Výskyt laktátové acidózy usnadňují také poruchy glukoneogeneze při selhání jater různého původu. Kromě toho může být laktátová acidóza doprovázena hypovitaminózou B1, protože derivát tohoto vitaminu (thiamindifosfát) plní funkci koenzymu jako součást MDC při oxidativní dekarboxylaci pyruvátu. Nedostatek thiaminu se může objevit například u alkoholiků se špatnou stravou.
Důvody pro akumulaci kyseliny mléčné a rozvoj laktátové acidózy tedy mohou být:
aktivace anaerobní glykolýzy v důsledku tkáňové hypoxie různého původu;
poškození jater (toxické dystrofie, cirhóza atd.);
zhoršené využití laktátu v důsledku dědičných defektů enzymů glukoneogeneze, nedostatek glukózo-6-fosfatázy;
narušení MPC v důsledku enzymových defektů nebo hypovitaminózy;
užívání řady léků, například biguanidů (blokátory glukoneogeneze používané při léčbě diabetu).
2.6 Syntéza glukózy z aminokyselin
V podmínkách hladovění se některé proteiny svalové tkáně rozkládají na aminokyseliny, které jsou pak zahrnuty do katabolického procesu. Aminokyseliny, které se během katabolismu přeměňují na pyruvát nebo metabolity citrátového cyklu, lze považovat za potenciální prekurzory glukózy a glykogenu a nazývají se glykogenní. Například oxalacetát, vytvořený z kyseliny asparagové, je meziproduktem jak citrátového cyklu, tak glukoneogeneze.
Ze všech aminokyselin vstupujících do jater je přibližně 30 % alanin. Vysvětluje se to tím, že štěpením svalových bílkovin vznikají aminokyseliny, z nichž mnohé se přeměňují přímo na pyruvát nebo nejprve na oxaloacetát a poté na pyruvát. Ten se mění na alanin a získává aminoskupinu z jiných aminokyselin. Alanin ze svalů je krví transportován do jater, kde je opět přeměněn na pyruvát, který je částečně oxidován a částečně zahrnut do glukózogeneze. Existuje tedy následující sled událostí (cyklus glukóza-alanin): svalová glukóza > svalový pyruvát > svalový alanin > jaterní alanin > glukóza v játrech > svalová glukóza. Celý cyklus nezvyšuje množství glukózy ve svalech, ale řeší problémy s transportem aminového dusíku ze svalů do jater a zabraňuje laktátové acidóze.
Cyklus glukóza-alanin
2.7 Syntéza glukózy z glycerolu
Glycerol mohou používat pouze tkáně, které obsahují enzym glycerolkinázu, jako jsou játra a ledviny. Tento ATP-dependentní enzym katalyzuje přeměnu glycerolu na b-glycerofosfát (glycerol-3-fosfát).Pokud je glycerol-3-fosfát zahrnut do glukoneogeneze, je dehydrogenován NAD-dependentní dehydrogenázou za vzniku dihydroxyacetonfosfátu, který se dále přeměňuje do glukózy.
Konverze glycerolu na dihydroxyacetonfosfát
Můžeme tedy říci, že biologická role glukózy v těle je velmi důležitá. Glukóza je jedním z hlavních zdrojů energie v našem těle. Je lehce stravitelným zdrojem hodnotné výživy, která zvyšuje energetické zásoby organismu a zlepšuje jeho funkce. Hlavní význam v těle spočívá v tom, že je nejuniverzálnějším zdrojem energie pro metabolické procesy.
V lidském těle použití hypertonického roztoku glukózy podporuje vazodilataci, zvýšenou kontraktilitu srdečního svalu a zvýšení objemu moči. Glukóza se používá jako obecné tonikum chronická onemocnění které jsou doprovázeny fyzickým vyčerpáním. Detoxikační vlastnosti glukózy jsou způsobeny její schopností aktivovat funkce jater k neutralizaci jedů a také snížením koncentrace toxinů v krvi v důsledku zvýšení objemu cirkulující tekutiny a zvýšeného močení. Kromě toho se u zvířat ukládá ve formě glykogenu, v rostlinách - ve formě škrobu, polymeru glukózy - celulóza je hlavní složkou buněčných stěn všech vyšších rostlin. U zvířat pomáhá glukóza přežít mrazy.
Stručně řečeno, glukóza je jednou z životně důležitých látek v životě živých organismů.
Seznam použité literatury
1. Biochemie: učebnice pro vysoké školy / ed. E.S. Severina - 5. vyd., - 2014. - 301-350 čl.
2. T.T. Berezov, B.F. Korovkin "Biologická chemie".
3. Klinická endokrinologie. Průvodce / N. T. Stárková. - 3. vydání, přepracované a rozšířené. - Petrohrad: Petr, 2002. - s. 209-213. - 576 str.
Publikováno na Allbest.ru
...Podobné dokumenty
Klasifikace a rozdělení sacharidů, jejich význam pro život člověka. Využití refraktometrie při analýze glukózy. Analýza glukózy jako aldehydalkoholu, vliv alkálií, oxidačních činidel a kyselin na přípravky. Stabilizace roztoků glukózy.
práce v kurzu, přidáno 13.02.2010
Vlastnosti distribuce glukózy v krvi. stručný popis podstatou hlavních moderních metod stanovení glykémie. Metody pro zlepšení procesu měření hladiny glukózy v krvi. Stanovení glykémie v diagnostice diabetes mellitus.
článek, přidáno 03.08.2011
Fyzikální vlastnosti glukóza. Základní potravinářské výrobky nasycený sacharidy. Základem je správný poměr sacharidů, tuků a bílkovin Zdravé stravování. Udržování hladiny glukózy v krvi, imunitní funkce. Zvýšená hladina inzulínu v krvi.
prezentace, přidáno 15.02.2014
Spotřeba kyslíku a glukózy mozkem. Aerobní oxidace glukózy v mozku a mechanismy její regulace. Cyklus trikarboxylové kyseliny a mechanismy, které řídí jeho rychlost v mozku. Energetické zásobení specifických funkcí nervové tkáně.
práce v kurzu, přidáno 26.08.2009
Zvážení struktury molekuly inzulínu a aminokyselinových vazeb. Studium vlastností syntézy proteinový hormon do krve, popis transformačního schématu. Regulace sekrece inzulínu v těle. Působení tohoto hormonu na snížení hladiny glukózy v krvi.
prezentace, přidáno 2.12.2016
Stanovení glykémie pomocí analyzátoru glukózy ECO TWENTY. Stanovení kreatininu, urey, bilirubinu v krvi pomocí biochemického analyzátoru ROKI. Studium změn biochemických krevních parametrů během těhotenství. Vyhodnocení získaných dat.
zpráva z praxe, přidáno 2.10.2011
Stavba a funkce ledvin, teorie tvorby moči. Vlastnosti struktury nefronu. Fyzikální vlastnosti moči a klinický diagnostický význam. Typy proteinurie, metody kvalitativní a kvantifikace bílkoviny v moči. Stanovení glukózy v moči.
cheat sheet, přidáno 24.06.2010
Epidemiologie diabetes mellitus, metabolismus glukózy v lidském těle. Etiologie a patogeneze, pankreatická a extrapankreatická insuficience, patogeneze komplikací. Klinické příznaky diabetes mellitus, jeho diagnostika, komplikace a léčba.
prezentace, přidáno 06.03.2010
Studium radionuklidové tomografické metody pro studium vnitřních orgánů lidí a zvířat. Analýza distribuce aktivních látek značených radioizotopy v těle. Popisy metod pro hodnocení metabolismu glukózy v srdci, plicích a mozku.
abstrakt, přidáno 15.06.2011
Příčiny diabetického (ketoacidotického) kómatu - stav, který se vyvíjí v důsledku nedostatku inzulínu v těle u pacientů s diabetem. Prvotní projevy jeho dekompenzace. Homeostáza glukózy u lidí. Etiologie a projevy hypoglykémie.
