Глюкоза ферменты

Глюкоза ферменты

Глюкоза ферменты

Химические свойства моносахаридов обусловлены наличием:

  • карбонильной группы (ациклическая форма моносахарида)
  • полуацетального гидроксила (циклическая форма моносахарида)
  • спиртовых ОН групп

Восстановление

  • Продукты восстановления: многоатомные спирты –глициты
  • Восстановитель: NaBH4 или каталитическое гидрирование.

Глициты используются в качестве заменителей сахара.

При восстановлении альдоз происходит “уравнивание” функциональных групп на концах цепи. В результате из некоторых альдоз (эритрозы, рибозы, ксилозы, аллозы, галактозы) образуются оптически неактивные мезо-соединения, например. При восстановлении кетоз из карбонильной группы возникает новый хиральный центр и образуется смесь неравных количеств диастереомерных спиртов (эпимеров по С2):

Эта реакция доказывает, что D-фруктоза, D-глюкоза и D-манноза имеют одинаковые конфигурации хиральных центров С2, С3, и С4.

Окисление

Окислению могут подвергаться:

  • карбонильная группа
  • оба конца углеродной цепи (карбонильная группа и гидроксогруппа у шестого атома углерода)
  • гидроксогруппа у шестого атома углерода независимо от карбонильной

Вид окисления зависит от природы окислителя.

Мягкое окисление. Гликоновые кислоты

  • Окислитель: бромная вода
  • Что окисляется: карбонильная группа альдоз. Кетозы в этих условиях не окисляются и могут быть таким образом выделены из смесей с альдозами.
  • Продукты окисления: гликоновые кислоты (из ациклических моносахаридов), пяти- и шестичленные лактоны (из циклических).

Восстанавливающие моносахариды. Качественная реакция на альдегидную группу

  • Окислитель: катионы металлов Ag+ ([Ag(NH3)2]OH – реактив Толенса) и Cu2+ (комплекс Cu2+ с тартрат-ионом – реактив Фелинга) в щелочной среде
  • Что окисляется: карбонильная группа альдоз и кетоз
  • Продукты окисления: гликоновые кислоты и продукты деструктивного распада

Альдоза + [Ag(NH3)2]+ → гликоновая кислота + Ag + продукты деструктивного окисления

Альдоза + Cu2+ → гликоновая кислота + Cu2O + продукты деструктивного окисления

Восстанавливающие углеводы – углеводы, способные восстанавливать реактивы Толенса и Фелинга. Кетозы проявляют восстанавливающие свойства за счет изомеризации в щелочной среде в альдозы, которые и взаимодействуют далее с окислителем.

Процесс превращения кетозы в альдозу происходит в результате енолизации. Образующийся из кетозы енол является общим для нее и 2-х альдоз (эпимеров по С-2). Так, в слабощелочном растворе в равновесии с D-фруктозой находятся ендиол, D-глюкоза и D-манноза.

Эпимеризация – взаимопревращения между альдозами, эпимерами по С2 в щелочном растворе.

Жесткое окисление. Гликаровые кислоты

  • Окислитель: разбавленная азотная кислота
  • Что окисляется: оба конца углеродной цепи. Окисление кетоз азотной кислотой протекает с расщеплением С-С связей.
  • Продукты окисления: гликаровые кислоты

При образовании гликаровых кислот, происходит “уравнивание” функциональных групп на концах цепи и из некоторых альдоз образуются мезо-соединения.

Ферментативное окисление в организме. Гликуроновые кислоты

  • Окислитель: ферменты в организме. В лабораторных условиях для защиты карбонильной группы проводят многостадийный синтез.
  • Что окисляется: гидроксогруппа у шестого атома углерода независимо от карбонильной
  • Продукты окисления: гликуроновые кислоты

Гликуроновые кислоты входят в состав полисахаридов (пектиновые вещества, гепарин).

Важная биологическая роль D-глюкуроновой кислоты состоит в том, что многие токсичные вещества выводятся из организма с мочой в виде растворимых глюкуронидов.

Реакции полуацетального гидроксила. Гликозиды

Моносахариды способны присоединять соединения различной природы с образованием гликозидов. Гликозид – молекула, в которой остаток углевода связан с другой функциональной группой посредством гликозидной связи.

В присутствии кислот моносахариды взаимодействуют с соединениями, содержащими гидроксогруппу. В результате образуются циклические ацетали – O-гликозиды.

Строение гликозидов

Молекула гликозида состоит из двух частей – углеводная компонента и агликон:

По типу связи углеводного остатка и агликона различают:

  • O-гликозиды
  • N-гликозиды
  • C-гликозиды
  • S-гликозиды

По размеру цикла гликозиды:

По природе углевода:

  • глюкозиды (ацетали глюкозы)
  • рибозиды (ацетали рибозы)
  • фруктозиды (ацетали фруктозы)

и т. д.

По природе агликона:

  • фенологликозиды
  • антрахиноновые гликозиды

и т. д.

Получение гликозидов

Распространенный способ получения гликозидов – пропускание газообразного хлороводорода (катализатор) через раствор моносахарида в спирте:

Гидролиз гликозидов

Гликозиды легко гидролизуются в кислой среде, устойчивы к гидролизу в слабощелочной среде. Фуранозиды из-за напряженности цикла гидролизуются легче пиранозидов. В результате гидролиза гликозидов образуется соответствующее гидроксосодержащее соединение (спирт, фенол и т. д.) и моносахарид.

Образование простых эфиров

При взаимодействии спиртовых гидроксогрупп с алкилгалогенидами образуются простые эфиры. Простые эфиры устойчивы к гидролизу, а гликозидная связь гидролизуется в кислой среде:

Образование сложных эфиров

Моносахариды вступают в реакцию ацилирования с ангидридами органических кислород. В результате образуются сложные эфиры. Сложные эфиры гидролизуются как в кислой, так и в щелочной средах:

Дегидратация

Дегидратация углеводов происходит при нагревании с минеральными кислотами:

Источник: studentoriy.ru

Источник: https://naturalpeople.ru/gljukoza-fermenty/

Глюконеогенез – это что такое? Регуляция процесса, ферменты

Глюкоза ферменты

Одним из значимых процессов в организме является глюконеогенез. Это название метаболического пути, который приводит к тому, что из неуглеводных соединений (пирувата, в частности) образуется глюкоза.

Каковы его особенности? Как данный процесс регулируется? Есть множество важных нюансов, касающихся данной темы, и сейчас стоит уделить им внимание.

Определение

Итак, глюконеогенез – это процесс синтеза глюкозы из веществ, имеющих не углеводную природу происхождения. Протекает он преимущественно в печени, чуть менее интенсивно – в почечном корковом веществе и кишечной слизистой оболочке.

Данный процесс включает все обратимые реакции гликолиза с особыми обходными путями. Выражаясь простым языком, он повторяет реакции окисления глюкозы не полностью. Что получается? Глюконеогенез – это процесс, способный протекать во всех тканях. Исключение составляет только 6-фосфатазная реакция. Она протекает лишь в почках и печени.

Общие особенности

Глюконеогенез – это процесс, который происходит у микроорганизмов, грибов, растений и животных. Интересно, что его реакции одинаковы для всех биологических видов и тканей.

Важнейшие предшественники глюкозы у животных – это трехуглеродные соединения. К таковым относится глицерол, пируват, лактат и аминокислоты.

[attention type=yellow]

Образованная в процессе глюконеогенеза глюкоза транспортируется в кровь, а оттуда – к другим тканям. Что дальше? После физических нагрузок, которым был подвержен организм, образованный в скелетных мышцах лактат снова отправляется в печень. Там он превращается в глюкозу. Она, в свою очередь, опять поступает в мышцы, либо преобразуется в гликоген.

[/attention]

Весь описанный круговорот именуется циклом Кори. Это своеобразная совокупность ферментативных биохимических процессов, в ходе которых лактат транспортируется из мышц в печень и далее превращается в глюкозу.

Субстраты

Обсуждая специфику регуляции гликолиза и глюконеогенеза, нужно затронуть вниманием и эту тему. Субстраты – это реагенты, образующие питательную среду. В случае с глюконеогенезом в их роли выступают:

  • Пировиноградная кислота (ПВК). Без нее невозможно переваривание углеводов и обмен аминокислот.
  • Глицерин. Отличается сильным дегидратирующим свойством.
  • Молочная кислота. Является важнейшим участником регуляторных обменных процессов.
  • Аминокислоты. Они являются главным строительным материалом любого живого организма, в том числе и человеческого.

Включение этих элементов в процесс глюконеогенеза зависит от того, в каком физиологическом состоянии пребывает организм.

Они, на самом деле, полностью повторяют стадии гликолиза (окисление глюкозы), но только в обратном направлении. Катализация осуществляется теми же ферментами.

Исключение составляют четыре реакции – превращения пирувата в оксалоацетат, глюкозо-6-фосфата в чистую глюкозу, фруктозо-1,6-дифосфата в фруктозо-6-фосфат, а также оксалоацетата в фосфоенолпируват.

Хочется оговориться, что оба процесса регулируются реципрокно. То есть если клетка в достаточной степени снабжена энергией, то гликолиз останавливается. Что происходит после этого? Запускается глюконеогенез! То же самое и в обратном направлении. Когда активируется гликолиз, останавливается глюконеогенез в печени и почках.

Регуляция

Еще один важнейший нюанс рассматриваемой темы. Что можно сказать о регуляции глюконеогенеза? Если бы он происходил одновременно с гликолизом на большой скорости, то в результате бы сильно увеличился расход АТР, и началось бы образовываться тепло.

Эти процессы взаимосвязаны. Если, например, увеличивается поток глюкозы, проходящий через гликолиз, то количество пирувата, идущего через глюконеогенез, спадает.

Отдельно нужно поговорить о глюкозо-6-фосфате. У этого элемента, к слову, есть и другое название. Также его именуют фосфолированной глюкозой. Во всех клетках данное вещество образуется в процессе гексокиназной реакции, а в печени – в ходе фосфоролиза. Также оно может появиться в результате ГНГ (в тонком кишечнике, мышцах) или по итогам унификации моносахаридов (печени).

Как используется глюкозо-6-фосфат? Сначала синтезируется гликоген. Потом он дважды окисляется: первый раз в анаэробных или аэробных условиях, а второй – в пентозофосфатном пути. И уже после этого превращается непосредственно в глюкозу.

Роль в организме

О функции глюконеогенеза необходимо рассказать в отдельности. Как всем известно, в человеческом организме при голодании активно используются запасы питательных веществ. К таковым относятся жирные кислоты и гликоген. Эти вещества расщепляются до неуглеводных соединений, кетокислот и аминокислот.

Большая часть этих соединений из организма не выводится. Происходит реутилизация. Кровью эти вещества транспортируются из других тканей в печень, а затем используются в процессе глюконеогенеза, чтобы синтезировалась глюкоза. А она является ключевым источником энергии.

Какой вывод? Функция глюконеогенеза – поддержание в организме нормального уровня глюкозы при интенсивных нагрузках и долгом голодании. Постоянное поступление данного вещества необходимо эритроцитам и нервной ткани. Если вдруг запасы организма истощатся, то выручит глюконеогенез. Ведь этот процесс – основной поставщик энергетических субстратов.

Алкоголь и глюконеогенез

Данному сочетанию необходимо уделить внимание, раз тема изучается с медицинской и биологической точек зрения.

Если человек употребляет большое количество алкоголя, то происходящий в печени глюконеогенез сильно замедляется. Результатом становится уменьшение содержащейся в крови глюкозы. Данное состояние именуется гипогликемией.

[attention type=red]

Выпив спиртное на пустой желудок, либо после тяжелых физических нагрузок, можно спровоцировать понижение уровня глюкозы до 30 % от нормы.

[/attention]

Разумеется, это состояние негативно отразится на мозговой функции. Оно очень опасно, в особенности для тех областей, которые держат под контролем температурные показатели тела. Ведь из-за гипогликемии они могут понизиться на 2 °С и больше, а это очень серьезная динамика. Но если человеку в таком состоянии дать раствор глюкозы, то температура быстро нормализуется.

Голодание

Примерно через 6 часов после его начала, глюконеогенез начинает стимулироваться глюкагоном (одноцепочечный полипептид, который составляет 29 аминокислотных остатков).

Но активным данный процесс становится лишь на 32-й час. Просто в этот момент к нему подключается кортизол (катаболический стероид). После этого начинают расщепляться белки мышц и прочие ткани. Они превращаются в аминокислоты, являющиеся предшественниками глюкозы в процессе глюконеогенеза.Это атрофия мышц.

Для организма она является вынужденной мерой, на которую ему приходится идти, дабы мозг получил определенную порцию глюкозы, необходимую для функционирования. Именно поэтому очень важно, чтобы больные люди, восстанавливающиеся после операций и болезней, получали хорошее дополнительное питание.

Если этого не будет, то мышцы и ткани начнут истощаться.

Клиническое значение

Выше было вкратце рассказано о реакциях глюконеогенеза и прочих особенностях данного процесса. Напоследок стоит обсудить клиническое значение.

Если снизится использование лактата в качестве субстрата, необходимого для глюконеогенеза, то будут последствия: понижение рН крови и последующее развитие лактатацидоза. Произойти это может из-за дефекта ферментов глюконеогенеза.

Следует оговориться, что недолговременный лактоацидоз может одолеть и здоровых людей. Случается это при условии интенсивной мышечной работы. Но тогда данное состояние быстро компенсируется гипервентиляцией легких и выведением из организма углекислого газа.

К слову, на глюконеогенез оказывает влияние и этанол. Его катаболизм чреват увеличением количества NADH, а это отражается на равновесии в лактатдегидрогеназной реакции. Оно просто смещается в сторону образования лактата. Также из-за этого снижается образование пирувата. Итогом становится замедление всего процесса глюконеогенеза.

Источник: https://FB.ru/article/466688/glyukoneogenez---eto-chto-takoe-regulyatsiya-protsessa-fermentyi

Будь здоров
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: