Acasă
Conductă
Semnificația biologică a glucozei, aplicarea acesteia. Ce este glucoza? Obținerea glucozei și proprietățile acesteia

Semnificația biologică a glucozei, aplicarea acesteia. Ce este glucoza? Obținerea glucozei și proprietățile acesteia

Denumirea „carbohidrați” s-a păstrat încă de pe vremea când structura acestor compuși nu era încă cunoscută, dar a fost stabilită compoziția lor, care corespunde formulei Cn (H 2 O) m. Prin urmare, carbohidrații au fost denumiți hidrați de carbon, adică. la compuși ai carbonului și apei - „carbohidrați”. În prezent, majoritatea carbohidraților sunt exprimați prin formula C n H 2n O n.
1. Carbohidrații au fost folosiți din cele mai vechi timpuri - primul carbohidrat (mai precis, un amestec de carbohidrați) pe care o persoană l-a întâlnit a fost mierea.
2. Locul de naștere al trestiei de zahăr este nord-vestul Indiei-Bengala. Europenii s-au familiarizat cu trestia de zahăr datorită campaniilor lui Alexandru cel Mare din 327 î.Hr.
3. Zahărul pur din sfeclă a fost descoperit abia în 1747 de către chimistul german A. Marggraf.
4. Amidonul era cunoscut grecilor antici.
5. Celuloza, ca parte integrantă a lemnului, a fost folosită din cele mai vechi timpuri.
6. Termenul pentru cuvântul „dulce” și terminația - oză- pentru substanțele zaharoase a fost propus de chimistul francez J. Dula în 1838. Din punct de vedere istoric, dulceața a fost principala trăsătură prin care cutare sau cutare substanță a fost atribuită carbohidraților.
7. În 1811, chimistul rus Kirchhoff a fost primul care a obținut glucoză prin hidroliza amidonului, iar pentru prima dată chimistul suedez J. Berzemus a propus formula empirică corectă pentru glucoză în 1837. C 6 H 12 O 6
8. Sinteza carbohidraților din formaldehidă în prezența Ca(OH)2 a fost efectuată de A.M. Butlerov în 1861
Glucoza este un compus bifuncțional, deoarece. conține grupe funcționale - o aldehidă și 5 hidroxil. Astfel, glucoza este un alcool aldehidic polihidric.

Formula structurală a glucozei este:

Formula prescurtată este:

Molecula de glucoză poate exista în trei forme izomerice, dintre care două sunt ciclice și una este liniară.

Toate cele trei forme izomerice sunt în echilibru dinamic între ele:
ciclic [(forma alfa) (37%)]<-->liniar (0,0026%)<-->ciclic [(forma beta) (63%)]
Formele ciclice alfa și beta ale glucozei sunt izomeri spațiali care diferă în poziția hidroxilului hemiacetal față de planul inelului. În alfa-glucoză, acest hidroxil se află în poziţia trans faţă de gruparea hidroximetil -CH 2 OH, în beta-glucoză - în poziţia cis.

Proprietățile chimice ale glucozei:

Proprietăți datorate prezenței unei grupări aldehide:

1. Reacții de oxidare:
a) cu Cu (OH) 2:
C 6 H 12 O 6 + Cu(OH) 2 ↓ ------> soluție albastru strălucitor


2. Reacție de recuperare:
cu hidrogen H2:

Doar forma liniară a glucozei poate lua parte la această reacție.

Proprietăți datorate prezenței mai multor grupări hidroxil (OH):


1. Reacționează cu acizii carboxilici pentru a forma esteri(cinci grupe hidroxil ale glucozei reacţionează cu acizii):

2. Cum reacționează un alcool polihidroxilic cu hidroxidul de cupru (II) pentru a forma alcool de cupru (II):


Proprietăți specifice

De mare importanță sunt procesele de fermentare a glucozei care au loc sub acțiunea catalizatorilor enzimatici organici (sunt produși de microorganisme).
a) fermentația alcoolică (sub acțiunea drojdiei):


b) fermentația lactică (sub acțiunea bacteriilor lactice):


d) fermentarea acidului citric:

e) fermentația acetonă-butanol:

Obținerea de glucoză

1. Sinteza glucozei din formaldehidă în prezența hidroxidului de calciu (reacția Butlerov):

2. Hidroliza amidonului (reacția Kirhoff):

Semnificația biologică a glucozei, aplicarea acesteia

Glucoză- o componentă necesară a alimentelor, unul dintre principalii participanți la metabolismul din organism, este foarte hrănitoare și ușor de digerat. Când se oxidează, se eliberează mai mult de o treime din energia folosită în organism - resursa - grăsimi, dar rolul grăsimilor și al glucozei în energia diferitelor organe este diferit. Inima folosește acizi grași drept combustibil. Mușchii scheletici au nevoie de glucoză pentru a „porni”, dar celulele nervoase, inclusiv celulele creierului, lucrează numai pe glucoză. Necesarul lor este de 20-30% din energia generată. Celulele nervoase au nevoie de energie în fiecare secundă, iar organismul primește glucoză atunci când mănâncă. Glucoza este ușor absorbită de organism, așa că este folosită în medicină ca remediu de întărire. Oligozaharidele specifice determină grupa sanguină. În afacerea de cofetărie pentru fabricarea marmeladei, caramelului, turtă dulce etc. De mare importanță sunt procesele de fermentare a glucozei. Deci, de exemplu, la murarea varzei, castraveților, laptelui, fermentația acidului lactic a glucozei are loc, precum și la însilozarea furajelor. În practică, fermentația alcoolică a glucozei este utilizată și, de exemplu, în producția de bere.
Carbohidrații sunt într-adevăr cele mai comune substanțe organice de pe Pământ, fără de care existența organismelor vii este imposibilă. Într-un organism viu, în procesul de metabolism, glucoza este oxidată cu eliberarea unei cantități mari de energie:

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse

Instituția de învățământ superior bugetară de stat federală

Universitatea de Stat Tambov numită după G.R. Derzhavin

pe tema: Rolul biologic al glucozei în organism

Efectuat:

Shamsidinov Shokhiyorjon Fazliddin ugli

Tambov 2016

1. Glucoză

1.1 Caracteristici și funcții

2.1 Catabolismul glucozei

2.4 Sinteza glucozei în ficat

2.5 Sinteza glucozei din lactat

Literatura folosita

1. Glucoză

1.1 Caracteristici și funcții

Glucomza (din alt grecesc glkhket dulce) (C 6 H 12 O 6), sau zahărul din struguri, sau dextroza, se găsește în sucul multor fructe și fructe de pădure, inclusiv struguri, de la care provine numele acestui tip de zahăr. Este o monozaharidă și un zahăr cu șase atomi (hexoză). Legătura de glucoză face parte din polizaharide (celuloză, amidon, glicogen) și o serie de dizaharide (maltoză, lactoză și zaharoză), care, de exemplu, sunt descompuse rapid în tractul digestiv în glucoză și fructoză.

Glucoza aparține grupului de hexoze, poate exista sub formă de β-glucoză sau β-glucoză. Diferența dintre acești izomeri spațiali constă în faptul că la primul atom de carbon din β-glucoză gruparea hidroxil este situată sub planul inelului, iar în β-glucoză este deasupra planului.

Glucoza este un compus bifuncțional, deoarece. conține grupe funcționale - o aldehidă și 5 hidroxil. Astfel, glucoza este un alcool aldehidic polihidric.

Formula structurală a glucozei este:

Formula scurta

1.2 Proprietăți chimice și structura glucozei

S-a stabilit experimental că grupările aldehide și hidroxil sunt prezente în molecula de glucoză. Ca urmare a interacțiunii grupării carbonil cu una dintre grupările hidroxil, glucoza poate exista sub două forme: cu lanț deschis și ciclică.

În soluția de glucoză, aceste forme sunt în echilibru între ele.

De exemplu, într-o soluție apoasă de glucoză, există următoarele structuri:

Formele b- și c-ciclice ale glucozei sunt izomeri spațiali care diferă în poziția hidroxilului hemiacetal față de planul inelului. În β-glucoză, acest hidroxil se află în poziția trans la grupa hidroximetil -CH2OH, în β-glucoză - în poziția cis. Luând în considerare structura spațială a inelului cu șase atomi, formulele acestor izomeri au forma:

În stare solidă, glucoza are o structură ciclică. Glucoza cristalină obișnuită este forma b. În soluție, forma s este mai stabilă (la echilibru, reprezintă mai mult de 60% din molecule). Proporția formei de aldehidă în echilibru este nesemnificativă. Aceasta explică lipsa interacțiunii cu acidul sulfuric fucsin (reacția calitativă a aldehidelor).

Pentru glucoză, pe lângă fenomenul de tautomerism, este caracteristică izomeria structurală cu cetone (glucoza și fructoza sunt izomeri structurali interclase)

Proprietățile chimice ale glucozei:

Glucoza are proprietăți chimice caracteristice alcoolilor și aldehidelor. În plus, are și unele proprietăți specifice.

1. Glucoza este un alcool polihidroxilic.

Glucoza cu Cu (OH) 2 dă o soluție albastră (gluconat de cupru)

2. Glucoză - aldehidă.

a) Reacționează cu o soluție de amoniac de oxid de argint pentru a forma o oglindă de argint:

CH2OH-(CHOH)4-CHO + Ag2O> CH2OH-(CHOH)4-COOH + 2Ag

acid gluconic

b) Cu hidroxid de cupru dă un precipitat roșu Cu 2 O

CH2OH-(CHOH)4-CHO + 2Cu(OH)2 > CH2OH-(CHOH)4-COOH + Cu 2Ov + 2H2O

acid gluconic

c) Se reduce cu hidrogen pentru a forma un alcool hidric cu șase (sorbitol)

CH2OH-(CHOH)4-CHO + H2 > CH2OH-(CHOH)4-CH2OH

3. Fermentarea

a) Fermentarea alcoolică (pentru a obține băuturi alcoolice)

C 6 H 12 O 6 > 2CH 3 -CH 2 OH + 2CO 2 ^

etanol

b) Fermentarea acidului lactic (acrirea laptelui, fermentarea legumelor)

C6H12O6 > 2CH3-CHOH-COOH

acid lactic

1.3 Semnificația biologică a glucozei

Glucoza este o componentă necesară a alimentelor, unul dintre principalii participanți la metabolismul organismului, este foarte hrănitoare și ușor de digerat. Când se oxidează, se eliberează mai mult de o treime din energia folosită în organism - resursa - grăsimi, dar rolul grăsimilor și al glucozei în energia diferitelor organe este diferit. Inima folosește acizi grași drept combustibil. Mușchii scheletici au nevoie de glucoză pentru a „porni”, dar celulele nervoase, inclusiv celulele creierului, lucrează numai pe glucoză. Necesarul lor este de 20-30% din energia generată. Celulele nervoase au nevoie de energie în fiecare secundă, iar organismul primește glucoză atunci când mănâncă. Glucoza este ușor absorbită de organism, așa că este folosită în medicină ca remediu de întărire. Oligozaharidele specifice determină grupa sanguină. În afacerea de cofetărie pentru fabricarea marmeladei, caramelului, turtă dulce etc. De mare importanță sunt procesele de fermentare a glucozei. Deci, de exemplu, la murarea varzei, castraveților, laptelui, fermentația acidului lactic a glucozei are loc, precum și la însilozarea furajelor. În practică, fermentația alcoolică a glucozei este utilizată și, de exemplu, în producția de bere. Celuloza este materia primă pentru producția de mătase, vată și hârtie.

Carbohidrații sunt într-adevăr cele mai comune substanțe organice de pe Pământ, fără de care existența organismelor vii este imposibilă.

Într-un organism viu, în procesul de metabolism, glucoza este oxidată cu eliberarea unei cantități mari de energie:

C6H12O6 + 6O2??? 6CO2+6H2O+2920kJ

2. Rolul biologic al glucozei în organism

Glucoza este principalul produs al fotosintezei și se formează în ciclul Calvin. La oameni și animale, glucoza este principala și cea mai versatilă sursă de energie pentru procesele metabolice.

2.1 Catabolismul glucozei

Catabolismul glucozei este principalul furnizor de energie pentru procesele vitale ale organismului.

Descompunerea aerobă a glucozei este oxidarea sa finală la CO 2 și H 2 O. Acest proces, care este calea principală pentru catabolismul glucozei în organismele aerobe, poate fi exprimat prin următoarea ecuație rezumativă:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 > 6CO 2 + 6H 2 O + 2820 kJ / mol

Defalcarea aerobă a glucozei include mai multe etape:

* glicoliză aerobă - procesul de oxidare a glucozei cu formarea a două molecule de piruvat;

* calea generală de catabolism, inclusiv conversia piruvatului în acetil-CoA și oxidarea ulterioară a acestuia în ciclul citratului;

* lanțul de transfer de electroni la oxigen, cuplat cu reacții de dehidrogenare care apar în timpul descompunerii glucozei.

În anumite situații, furnizarea de oxigen către țesuturi poate să nu satisfacă nevoile acestora. De exemplu, în etapele inițiale ale lucrului muscular intens sub stres, ritmul cardiac poate să nu atingă frecvența dorită, iar necesarul de oxigen al mușchilor pentru descompunerea glucozei aerobe este mare. În astfel de cazuri, este activat un proces care se desfășoară fără oxigen și se termină cu formarea de lactat din acid piruvic.

Acest proces se numește descompunere anaerobă sau glicoliză anaerobă. Defalcarea anaerobă a glucozei este ineficientă din punct de vedere energetic, dar tocmai acest proces poate deveni singura sursă de energie pentru o celulă musculară în situația descrisă. În viitor, atunci când furnizarea de oxigen a mușchilor este suficientă ca urmare a trecerii inimii la un ritm accelerat, dezintegrarea anaerobă trece la aerobă.

Glicoliza aerobă este procesul de oxidare a glucozei la acid piruvic în prezența oxigenului. Toate enzimele care catalizează reacțiile acestui proces sunt localizate în citosolul celulei.

1. Etapele glicolizei aerobe

În glicoliza aerobă se pot distinge 2 etape.

1. Etapa pregătitoare, în timpul căreia glucoza este fosforilată și împărțită în două molecule de fosfotrioză. Această serie de reacții are loc folosind 2 molecule de ATP.

2. Etapa asociată sintezei ATP. Ca rezultat al acestei serii de reacții, fosfotriozele sunt transformate în piruvat. Energia eliberată în această etapă este folosită pentru a sintetiza 10 moli de ATP.

2. Reacții de glicoliză aerobă

Conversia glucozei-6-fosfatului în 2 molecule de gliceraldehidă-3-fosfat

Glucoza-6-fosfat, formată ca rezultat al fosforilării glucozei asistată de ATP, este transformată în fructoză-6-fosfat în timpul următoarei reacții. Această reacție reversibilă de izomerizare are loc sub acțiunea enzimei glucozofosfat izomerazei.

Căile catabolismului glucozei. 1 - glicoliză aerobă; 2, 3 - calea generală de catabolism; 4 - descompunerea aerobă a glucozei; 5 - descompunerea anaerobă a glucozei (încadrată); 2 (încercuit) - coeficient stoichiometric.

Conversia glucozei-6-fosfatului în trioză fosfați.

Conversia gliceraldehidei-3-fosfatului în 3-fosfoglicerat.

Această parte a glicolizei aerobe include reacțiile asociate cu sinteza ATP. Cea mai complexă reacție din această serie de reacții este conversia gliceraldehidei-3-fosfatului în 1,3-bisfosfoglicerat. Această transformare este prima reacție de oxidare în timpul glicolizei. Reacția este catalizată de gliceraldehida-3-fosfat dehidrogenază, care este o enzimă dependentă de NAD. Semnificația acestei reacții constă nu numai în faptul că se formează o coenzimă redusă, a cărei oxidare în lanțul respirator este asociată cu sinteza ATP, ci și în faptul că energia liberă de oxidare este concentrată în macroergicul. legătura produsului de reacție. Gliceraldehida-3-fosfat dehidrogenaza conține un reziduu de cisteină în centrul activ, a cărui grupare sulfhidril este direct implicată în cataliză. Oxidarea gliceraldehidei-3-fosfatului duce la reducerea NAD și formarea, cu participarea H 3 PO 4, a unei legături anhidride de înaltă energie în 1,3-bisfosfoglicerat la poziția 1. În următoarea reacție, fosfat de înaltă energie este transferat în ADP cu formarea de ATP

Formarea de ATP în acest fel nu este asociată cu lanțul respirator și se numește fosforilarea ADP a substratului. 3-fosfogliceratul format nu mai conține o legătură macroergică. În următoarele reacții, apar rearanjamente intramoleculare, a căror semnificație se rezumă la faptul că un fosfoester cu energie scăzută trece într-un compus care conține un fosfat cu energie înaltă. Transformările intramoleculare constau în transferul unui reziduu de fosfat din poziția 3 în fosfoglicerat în poziția 2. Apoi o moleculă de apă este separată de 2-fosfogliceratul rezultat cu participarea enzimei enolaze. Denumirea enzimei de deshidratare provine de la reacția inversă. Ca rezultat al reacției, se formează un enol substituit - fosfoenolpiruvat. Fosfoenolpiruvatul rezultat este un compus macroergic, a cărui grupare fosfat este transferată în următoarea reacție la ADP cu participarea piruvat kinazei (enzima este numită și după reacția inversă în care piruvatul este fosforilat, deși o astfel de reacție nu ia loc în această formă).

Transformarea 3-fosfogliceratului în piruvat.

3. Oxidarea NADH citoplasmatică în lanțul respirator mitocondrial. Sisteme de navetă

NADH, format în timpul oxidării gliceraldehidei-3-fosfatului în glicoliză aerobă, suferă oxidare prin transferul atomilor de hidrogen în lanțul respirator mitocondrial. Cu toate acestea, NADH citosolic este incapabil să transfere hidrogen în lanțul respirator, deoarece membrana mitocondrială este impermeabilă la acesta. Transferul hidrogenului prin membrană are loc cu ajutorul unor sisteme speciale numite „navetă”. În aceste sisteme, hidrogenul este transportat prin membrană cu participarea perechilor de substraturi legate de dehidrogenazele corespunzătoare, adică. pe ambele părți ale membranei mitocondriale este o dehidrogenază specifică. Sunt cunoscute 2 sisteme de navetă. În primul dintre aceste sisteme, hidrogenul este transferat de la NADH în citosol la dihidroxiacetona fosfat de către enzima glicerol-3-fosfat dehidrogenază (enzima dependentă de NAD, numită după reacția inversă). Glicerol-3-fosfatul format în timpul acestei reacții este oxidat în continuare de enzima membranei mitocondriale interioare - glicerol-3-fosfat dehidrogenaza (enzima dependentă de FAD). Apoi protonii și electronii din FADH 2 trec la ubichinonă și mai departe de-a lungul CPE.

Sistemul de transfer de glicerol fosfat funcționează în celulele musculare albe și hepatocite. Cu toate acestea, glicerol-3-fosfat dehidrogenaza mitocondrială este absentă în celulele musculare cardiace. Al doilea sistem de navetă, care implică malat, citosol și malat dehidrogenaze mitocondriale, este mai universal. În citoplasmă, NADH reduce oxalacetatul la malat, care, cu participarea purtătorului, trece în mitocondrii, unde este oxidat la oxaloacetat de către malat dehidrogenaza dependentă de NAD (reacția 2). NAD redus în timpul acestei reacții donează hidrogen CPE mitocondrial. Cu toate acestea, oxalacetatul format din malat nu poate ieși singur din mitocondrii în citosol, deoarece membrana mitocondrială este impermeabilă la acesta. Prin urmare, oxaloacetatul este transformat în aspartat, care este transportat în citosol, unde este transformat din nou în oxalacetat. Conversia oxaloacetatului în aspartat și invers este asociată cu adăugarea și eliminarea unei grupări amino. Acest sistem de navetă se numește malat-aspartat. Rezultatul muncii ei este regenerarea NAD+ citoplasmatic din NADH.

Ambele sisteme de navetă diferă semnificativ în ceea ce privește cantitatea de ATP sintetizată. În primul sistem, raportul P/O este 2, deoarece hidrogenul este introdus în CPE la nivelul KoQ. Al doilea sistem este mai eficient din punct de vedere energetic, deoarece transferă hidrogen către CPE prin NAD+ mitocondrial, iar raportul P/O este aproape de 3.

4. Echilibrul ATP în timpul glicolizei aerobe și descompunerea glucozei în CO 2 și H 2 O.

Ieșirea de ATP în timpul glicolizei aerobe

Formarea fructozei-1,6-bisfosfatului dintr-o moleculă de glucoză necesită 2 molecule de ATP. Reacțiile asociate cu sinteza ATP apar după descompunerea glucozei în 2 molecule de fosfotrioză, adică. în a doua etapă a glicolizei. În această etapă, au loc 2 reacții de fosforilare a substratului și sunt sintetizate 2 molecule de ATP. În plus, o moleculă de gliceraldehidă-3-fosfat este dehidrogenată (reacția 6), iar NADH transferă hidrogen în CPE mitocondrial, unde 3 molecule de ATP sunt sintetizate prin fosforilare oxidativă. În acest caz, cantitatea de ATP (3 sau 2) depinde de tipul de sistem de navetă. Prin urmare, oxidarea la piruvat a unei molecule de gliceraldehidă-3-fosfat este asociată cu sinteza a 5 molecule de ATP. Avand in vedere ca din glucoza se formeaza 2 molecule de fosfotrioza, valoarea rezultata trebuie inmultita cu 2 si apoi scade 2 molecule de ATP consumate in prima etapa. Astfel, producția de ATP în timpul glicolizei aerobe este (5×2) - 2 = 8 ATP.

Eliberarea de ATP în timpul descompunerii aerobe a glucozei în produșii fini, ca rezultat al glicolizei, produce piruvat, care este oxidat în continuare la CO2 și H2O în OPC. Acum putem evalua eficiența energetică a glicolizei și a OPC, care împreună alcătuiesc procesul de descompunere aerobă a glucozei în produșii fini.Astfel, randamentul de ATP atunci când 1 mol de glucoză este oxidat la CO 2 și H 2 O este de 38 mol de ATP. În procesul de descompunere aerobă a glucozei, apar 6 reacții de dehidrogenare. Unul dintre ele apare în glicoliză și în GPC 5. Substraturi pentru dehidrogenaze NAD-dependente specifice: gliceraldehidă-3-fosfat, zhiruvat, izocitrat, β-cetoglutarat, malat. O reacție de dehidrogenare în ciclul citratului sub acțiunea succinat dehidrogenazei are loc cu participarea coenzimei FAD. Cantitatea totală de ATP sintetizată prin fosforilarea oxidativă este de 17 mol de ATP la 1 mol de fosfat de gliceraldehidă. La aceasta trebuie adaugati 3 moli de ATP sintetizat prin fosforilarea substratului (doua reactii in glicoliza si una in ciclul citratului).Avand in vedere ca glucoza se descompune in 2 fosfotrioze si ca coeficientul stoechiometric al transformarilor ulterioare este 2, valoarea rezultata trebuie sa fie înmulțit cu 2 și scădeți din rezultat 2 moli de ATP utilizat în prima etapă a glicolizei.

Defalcarea anaerobă a glucozei (glicoliză anaerobă).

Glicoliza anaerobă este procesul de descompunere a glucozei pentru a forma lactat ca produs final. Acest proces se desfășoară fără utilizarea oxigenului și, prin urmare, nu depinde de funcționarea lanțului respirator mitocondrial. ATP se formează prin reacții de fosforilare a substratului. Ecuația generală a procesului:

C 6 H 12 0 6 + 2 H 3 P0 4 + 2 ADP \u003d 2 C 3 H 6 O 3 + 2 ATP + 2 H 2 O.

glicoliză anaerobă.

În timpul glicolizei anaerobe, toate cele 10 reacții identice cu glicoliza aerobă au loc în citosol. Doar reacția 11, în care piruvatul este redus de NADH citosolic, este specifică pentru glicoliza anaerobă. Reducerea piruvatului la lactat este catalizată de lactat dehidrogenază (reacția este reversibilă, iar enzima poartă numele reacției inverse). Această reacție asigură regenerarea NAD+ din NADH fără participarea lanțului respirator mitocondrial în situații asociate cu furnizarea insuficientă de oxigen a celulelor.

2.2 Semnificația catabolismului glucozei

Principalul scop fiziologic al catabolismului glucozei este utilizarea energiei eliberate în acest proces pentru sinteza ATP.

Defalcarea aerobă a glucozei are loc în multe organe și țesuturi și servește drept principală, deși nu singura, sursă de energie pentru viață. Unele țesuturi sunt cel mai dependente de catabolismul glucozei pentru energie. De exemplu, celulele creierului consumă până la 100 g de glucoză pe zi, oxidând-o aerob. Prin urmare, aportul insuficient de glucoză a creierului sau hipoxia se manifestă prin simptome care indică o încălcare a funcțiilor creierului (amețeli, convulsii, pierderea conștienței).

Defalcarea anaerobă a glucozei are loc în mușchi, în primele minute de lucru musculare, în eritrocite (care nu au mitocondrii), precum și în diferite organe în condiții de aport limitat de oxigen, inclusiv celulele tumorale. Metabolismul celulelor tumorale se caracterizează prin accelerarea glicolizei aerobe și anaerobe. Dar glicoliza anaerobă predominantă și o creștere a sintezei lactatului servesc ca indicator al ratei crescute de diviziune celulară cu furnizarea insuficientă a acestora cu un sistem de vase de sânge.

Pe lângă funcția energetică, procesul de catabolism al glucozei poate îndeplini și funcții anabolice. Metaboliții de glicoliză sunt utilizați pentru a sintetiza noi compuși. Astfel, fructoza-6-fosfatul și gliceraldehida-3-fosfatul sunt implicate în formarea ribozei-5-fosfat, o componentă structurală a nucleotidelor; 3-fosfogliceratul poate fi implicat în sinteza aminoacizilor precum serina, glicina, cisteina (vezi secțiunea 9). În ficat și țesutul adipos, acetil-CoA, format din piruvat, este utilizat ca substrat pentru biosinteza acizilor grași și a colesterolului, iar fosfatul de dihidroxiacetonă ca substrat pentru sinteza glicerol-3-fosfatului.

Recuperarea piruvatului în lactat.

2.3 Reglarea catabolismului glucozei

Deoarece principala semnificație a glicolizei este sinteza ATP, rata sa ar trebui să se coreleze cu consumul de energie din organism.

Majoritatea reacțiilor de glicoliză sunt reversibile, cu excepția a trei catalizate de hexokinază (sau glucokinază), fosfofructokinază și piruvat kinază. Factorii de reglare care modifică viteza glicolizei și, prin urmare, formarea de ATP, vizează reacții ireversibile. Un indicator al consumului de ATP este acumularea de ADP și AMP. Acesta din urmă se formează într-o reacție catalizată de adenilat kinaza: 2 ADP - AMP + ATP

Chiar și un mic consum de ATP duce la o creștere vizibilă a AMP. Raportul dintre nivelul de ATP și ADP și AMP caracterizează starea energetică a celulei, iar componentele sale servesc ca regulatori alosterici ai vitezei atât a căii generale de catabolism, cât și a glicolizei.

Esențială pentru reglarea glicolizei este o modificare a activității fosfofructokinazei, deoarece această enzimă, așa cum am menționat mai devreme, catalizează cea mai lentă reacție a procesului.

Fosfofructokinaza este activată de AMP, dar inhibată de ATP. AMP, prin legarea de centrul alosteric al fosfofructokinazei, crește afinitatea enzimei pentru fructoză-6-fosfat și crește viteza de fosforilare a acesteia. Efectul ATP asupra acestei enzime este un exemplu de schüsterism homotrop, deoarece ATP poate interacționa atât cu situsul alosteric, cât și cu cel activ, în ultimul caz ca substrat.

La valorile fiziologice ale ATP, centrul activ al fosfofructokinazei este întotdeauna saturat cu substraturi (inclusiv ATP). O creștere a nivelului de ATP în raport cu ADP reduce viteza de reacție, deoarece în aceste condiții ATP acționează ca un inhibitor: se leagă de centrul alosteric al enzimei, provoacă modificări conformaționale și reduce afinitatea pentru substraturile sale.

Modificările activității fosfofructokinazei contribuie la reglarea ratei de fosforilare a glucozei de către hexokinaze. O scădere a activității fosfofructokinazei la un nivel ridicat de ATP duce la acumularea atât de fructoză-6-fosfat, cât și de glucoză-6-fosfat, iar aceasta din urmă inhibă hexokinaza. Trebuie amintit că hexokinaza din multe țesuturi (cu excepția celulelor β hepatice și pancreatice) este inhibată de glucoză-6-fosfat.

Nivelurile ridicate de ATP scad rata ciclului acidului citric și a lanțului respirator. În aceste condiții, procesul de glicoliză încetinește și el. Trebuie reamintit că reglarea alosterică a OPC și a enzimelor lanțului respirator este, de asemenea, asociată cu o modificare a concentrației unor astfel de produse cheie precum NADH, ATP și unii metaboliți. Deci, NADH, acumulându-se dacă nu are timp să se oxideze în lanțul respirator, inhibă unele enzime alosterice ale ciclului citratului.

Reglarea catabolismului glucozei în mușchii scheletici.

2.4 Sinteza glucozei în ficat (gluconeogeneză)

Unele țesuturi, cum ar fi creierul, au nevoie de un aport constant de glucoză. Atunci când aportul de carbohidrați în compoziția alimentelor nu este suficient, conținutul de glucoză din sânge se menține în intervalul normal pentru o perioadă de timp din cauza descompunerii glicogenului în ficat. Cu toate acestea, rezervele de glicogen din ficat sunt scăzute. Acestea scad semnificativ cu 6-10 ore de post si sunt aproape complet epuizate dupa un post zilnic. În acest caz, sinteza de novo a glucozei începe în ficat - gluconeogeneză.

Gluconeogeneza este procesul de sinteză a glucozei din substanțe non-carbohidrate. Funcția sa principală este menținerea nivelului de glucoză din sânge în perioadele de post prelungit și efort fizic intens. Procesul se desfășoară în principal în ficat și mai puțin intens în substanța corticală a rinichilor, precum și în mucoasa intestinală. Aceste țesuturi pot asigura sinteza a 80-100 g de glucoză pe zi. Creierul în timpul postului reprezintă cea mai mare parte a necesarului de glucoză al organismului. Acest lucru se datorează faptului că celulele creierului nu sunt capabile, spre deosebire de alte țesuturi, să asigure nevoile energetice din cauza oxidării acizilor grași. Pe lângă creier, țesuturile și celulele în care calea aerobă de degradare este imposibilă sau limitată, precum eritrocitele (le lipsesc mitocondriile), celulele retinei, medula suprarenală etc., au nevoie de glucoză.

Substraturile primare pentru gluconeogeneză sunt lactatul, aminoacizii și glicerolul. Includerea acestor substraturi în gluconeogeneză depinde de starea fiziologică a organismului.

Lactatul este un produs al glicolizei anaerobe. Se formează în toate condițiile corpului în celulele roșii din sânge și în mușchii care lucrează. Astfel, lactatul este utilizat constant în gluconeogeneză.

Glicerolul este eliberat în timpul hidrolizei grăsimilor din țesutul adipos în timpul postului sau în timpul efortului fizic prelungit.

Aminoacizii se formează ca urmare a defalcării proteinelor musculare și sunt incluși în gluconeogeneză în timpul postului prelungit sau al muncii musculare prelungite.

2.5 Sinteza glucozei din lactat

Lactatul format în glicoliză anaerobă nu este un produs final metabolic. Utilizarea lactatului este asociată cu conversia sa în ficat în piruvat. Lactatul ca sursă de piruvat este important nu numai în timpul postului, ci și în timpul funcționării normale a organismului. Conversia sa în piruvat și utilizarea ulterioară a acestuia din urmă este o modalitate de a utiliza lactatul. Lactatul, format în mușchii care lucrează intens sau în celulele cu un mod predominant anaerob de catabolism al glucozei, pătrunde în sânge și apoi în ficat. În ficat, raportul NADH/NAD+ este mai mic decât în ​​mușchiul contractant; prin urmare, reacția lactat dehidrogenazei se desfășoară în direcția opusă, adică. spre formarea piruvatului din lactat. În plus, piruvatul este inclus în gluconeogeneză, iar glucoza rezultată intră în fluxul sanguin și este absorbită de mușchii scheletici. Această secvență de evenimente este numită „ciclul glucoză-lactat” sau „ciclul Cori”. Ciclul Corey îndeplinește 2 funcții importante: 1 - asigură utilizarea lactatului; 2 - previne acumularea de lactat si, in consecinta, scaderea periculoasa a pH-ului (acidoza lactica). O parte din piruvatul format din lactat este oxidat de ficat la CO 2 și H 2 O. Energia de oxidare poate fi folosită pentru a sintetiza ATP, care este necesar pentru reacțiile de gluconeogeneză.

Ciclul Corey (ciclul lactatului de glucoză). 1 - primirea layugat de la mușchiul contractant cu flux de sânge către ficat; 2 - sinteza glucozei din lactat în ficat; 3 - fluxul de glucoză din ficat cu fluxul de sânge în mușchiul de lucru; 4 - utilizarea glucozei ca substrat energetic de către muşchiul contractual şi formarea lactatului.

Acidoza lactica. Termenul „acidoză” înseamnă o creștere a acidității mediului organismului (scăderea pH-ului) la valori care se află în afara intervalului normal. Acidoza fie crește producția de protoni, fie scade excreția de protoni (în unele cazuri ambele). Acidoza metabolică apare cu o creștere a concentrației produselor metabolice intermediare (de natură acidă) datorită creșterii sintezei acestora sau scăderii ratei de degradare sau excreție. Dacă starea acido-bazică a corpului este perturbată, sistemele de compensare tampon sunt activate rapid (după 10-15 minute). Compensarea pulmonară asigură stabilizarea raportului HCO 3 -/H 2 CO 3 , care corespunde în mod normal la 1:20, şi scade odată cu acidoză. Compensarea pulmonară se realizează prin creșterea volumului de ventilație și, în consecință, prin accelerarea eliminării CO 2 din organism. Cu toate acestea, rolul principal în compensarea acidozei este jucat de mecanismele renale cu participarea tamponului de amoniac. Una dintre cauzele acidozei metabolice poate fi acumularea de acid lactic. În mod normal, lactatul din ficat este transformat înapoi în glucoză prin gluconeogeneză sau oxidat. Pe lângă ficat, alți consumatori de lactat sunt rinichii și mușchiul inimii, unde lactatul poate fi oxidat în CO 2 și H 2 O și folosit ca sursă de energie, mai ales în timpul muncii fizice. Nivelul de lactat din sânge este rezultatul unui echilibru între procesele de formare și utilizare a acestuia. Acidoza lactică compensată pe termen scurt apare destul de des chiar și la persoanele sănătoase cu muncă musculară intensă. La persoanele neantrenate, acidoza lactică în timpul muncii fizice apare ca urmare a unei lipse relative de oxigen în mușchi și se dezvoltă destul de repede. Compensarea se realizează prin hiperventilație.

În cazul acidozei lactice necompensate, conținutul de lactat din sânge crește la 5 mmol / l (în mod normal până la 2 mmol / l). În acest caz, pH-ul sângelui poate fi de 7,25 sau mai puțin (în mod normal 7,36-7,44). O creștere a lactatului din sânge se poate datora unei tulburări în metabolismul piruvatului.

Tulburări ale metabolismului piruvatului în acidoza lactică. 1 - încălcarea utilizării piruvatului în gluconeogeneză; 2 - încălcarea oxidării piruvatului. catabolismul biologic al glucozei gluconeogeneza

Astfel, în timpul hipoxiei, care apare ca urmare a unei întreruperi în aprovizionarea țesuturilor cu oxigen sau sânge, activitatea complexului de piruvat dehidrogenază scade și scade decarboxilarea oxidativă a piruvatului. În aceste condiții, echilibrul reacției piruvat - lactat este deplasat spre formarea lactatului. În plus, în timpul hipoxiei, sinteza ATP scade, ceea ce duce, în consecință, la o scădere a ratei de gluconeogeneză, o altă cale de utilizare a lactatului. O creștere a concentrației de lactat și o scădere a pH-ului intracelular afectează negativ activitatea tuturor enzimelor, inclusiv piruvat carboxilază, care catalizează reacția inițială a gluconeogenezei.

Apariția acidozei lactice este, de asemenea, facilitată de încălcări ale gluconeogenezei în insuficiența hepatică de diferite origini. În plus, hipovitaminoza B1 poate fi însoțită de acidoză lactică, deoarece derivatul acestei vitamine (tiamină difosfat) îndeplinește o funcție de coenzimă în PDC în timpul decarboxilării oxidative a piruvatului. Deficitul de tiamină poate apărea, de exemplu, la alcoolicii cu o dietă perturbată.

Deci, motivele acumulării de acid lactic și dezvoltării acidozei lactice pot fi:

activarea glicolizei anaerobe din cauza hipoxiei tisulare de diverse origini;

afectarea ficatului (distrofie toxică, ciroză etc.);

încălcarea utilizării lactatului din cauza defectelor ereditare ale enzimelor gluconeogenezei, insuficienței glucozo-6-fosfatazei;

încălcarea MPC din cauza defectelor enzimelor sau hipovitaminozei;

utilizarea unui număr de medicamente, cum ar fi biguanidele (blocantele gluconeogenezei utilizate în tratamentul diabetului zaharat).

2.6 Sinteza glucozei din aminoacizi

În condiții de înfometare, o parte din proteinele din țesutul muscular se descompune în aminoacizi, care sunt apoi incluși în procesul de catabolism. Aminoacizii care se catabolizează în metaboliți ciclului piruvat sau citrat pot fi considerați potențiali precursori ai glucozei și glicogenului și sunt numiți glicogeni. De exemplu, oxalacetatul, format din acid aspartic, este un produs intermediar atât al ciclului citratului, cât și al gluconeogenezei.

Dintre toți aminoacizii care intră în ficat, aproximativ 30% este reprezentat de alanină. Acest lucru se datorează faptului că în timpul descompunerii proteinelor musculare se formează aminoacizi, dintre care mulți sunt transformați imediat în piruvat sau mai întâi în oxaloacetat și apoi în piruvat. Acesta din urmă se transformă în alanină, dobândind o grupă amino din alți aminoacizi. Alanina din mușchi este transportată de sânge către ficat, unde este din nou transformată în piruvat, care este parțial oxidat și parțial inclus în neogeneza glucozei. Prin urmare, există următoarea secvență de evenimente (ciclul glucoză-alanină): glucoză musculară > piruvat muscular > alanină musculară > alanină hepatică > glucoză hepatică > glucoză musculară. Întregul ciclu nu duce la creșterea cantității de glucoză în mușchi, dar rezolvă problemele transportului azotului aminic de la mușchi la ficat și previne acidoza lactică.

Ciclul glucoza-alanina

2.7 Sinteza glucozei din glicerol

Glicerolul poate fi utilizat numai în țesuturile care conțin enzima glicerol kinază, cum ar fi ficatul, rinichii. Această enzimă dependentă de ATP catalizează conversia glicerolului în β-glicerofosfat (glicerol-3-fosfat). Când glicerol-3-fosfatul este inclus în gluconeogeneză, este dehidrogenat de dehidrogenaza dependentă de NAD pentru a forma dihidroxiacetonă fosfat, care este apoi transformat. în glucoză.

Transformarea glicerolului în dihidroxiacetonă fosfat

Astfel, putem spune că rolul biologic al glucozei în organism este foarte mare. Glucoza este una dintre principalele surse de energie a corpului nostru. Este o sursă de nutriție valoroasă ușor digerabilă, care crește rezervele de energie ale organismului și îi îmbunătățește funcțiile. Valoarea principală a organismului este că este cea mai versatilă sursă de energie pentru procesele metabolice.

În corpul uman, utilizarea soluției hipertonice de glucoză promovează vasodilatația, creșterea activității contractile a mușchiului inimii și creșterea volumului urinei. Ca tonic general, glucoza este folosită în bolile cronice care sunt însoțite de epuizare fizică. Proprietățile de detoxifiere ale glucozei se datorează capacității sale de a activa funcțiile ficatului de a neutraliza otrăvurile, precum și scăderii concentrației de toxine în sânge ca urmare a creșterii volumului de lichid circulant și a urinării crescute. În plus, la animale se depune sub formă de glicogen, la plante - sub formă de amidon, polimerul de glucoză - celuloza este componenta principală a membranelor celulare ale tuturor plantelor superioare. La animale, glucoza ajută la supraviețuirea înghețurilor.

Pe scurt, glucoza este una dintre substanțele vitale din viața organismelor vii.

Lista literaturii folosite

1. Biochimie: un manual pentru universități / ed. E.S.Severina - ed. a V-a, - 2014. - 301-350 st.

2. T.T. Berezov, B.F. Chimie biologică Korovkin.

3. Endocrinologie clinică. Ghid / N. T. Starkova. - Ediția a 3-a, revizuită și extinsă. - Sankt Petersburg: Peter, 2002. - S. 209-213. - 576 p.

Găzduit pe Allbest.ru

...

Documente similare

    Clasificarea și distribuția carbohidraților, importanța lor pentru viața umană. Utilizarea refractometriei în analiza glucozei. Analiza glucozei ca alcool aldehidic, efectul alcaliilor, agenților oxidanți și acizilor asupra preparatelor. Stabilizarea soluțiilor de glucoză.

    lucrare de termen, adăugată 13.02.2010

    Caracteristici ale distribuției glucozei în sânge. O scurtă descriere a esenței principalelor metode moderne de determinare a glicemiei. Tehnici de îmbunătățire a procesului de măsurare a nivelului de glucoză din sânge. Evaluarea glicemiei în diagnosticul diabetului zaharat.

    articol, adăugat 03.08.2011

    Proprietățile fizice ale glucozei. Alimente de bază bogate în carbohidrați. Raportul corect de carbohidrați, grăsimi și proteine ​​ca bază a unei diete sănătoase. Menținerea nivelului de glucoză din sânge, funcția imunitară. O creștere a nivelului de insulină din sânge.

    prezentare, adaugat 15.02.2014

    Consumul de oxigen și glucoză de către creier. Oxidarea aerobă a glucozei în creier și mecanismele de reglare a acesteia. Ciclul acidului tricarboxilic și mecanismele care controlează rata acestuia în creier. Alimentarea cu energie a funcțiilor specifice ale țesutului nervos.

    lucrare de termen, adăugată 26.08.2009

    Luarea în considerare a structurii moleculei de insulină, a legăturilor de aminoacizi. Studiul caracteristicilor sintezei unui hormon proteic în sânge, o descriere a schemei de transformare. Reglarea secreției de insulină în organism. Acțiunea acestui hormon este de a reduce nivelul de glucoză din sânge.

    prezentare, adaugat 02.12.2016

    Determinarea glicemiei pe analizorul de glucoză ECO TWENTY. Determinarea creatininei, ureei, bilirubinei în sânge pe un analizor biochimic ROKI. Studiul modificărilor parametrilor biochimici ai sângelui în timpul sarcinii. Evaluarea datelor primite.

    raport de practică, adăugat la 02.10.2011

    Structura și funcția rinichilor, teoria formării urinei. Caracteristicile structurii nefronului. Proprietățile fizice ale urinei și semnificația clinică și diagnostică. Tipuri de proteinurie, metode de determinare calitativă și cantitativă a proteinelor în urină. Determinarea glucozei în urină.

    cheat sheet, adăugată 24.06.2010

    Epidemiologia diabetului zaharat, metabolismul glucozei în corpul uman. Etiologie și patogeneză, insuficiență pancreatică și extrapancreatică, patogenie a complicațiilor. Semnele clinice ale diabetului zaharat, diagnosticul, complicațiile și tratamentul acestuia.

    prezentare, adaugat 06.03.2010

    Studiul metodei tomografice cu radionuclizi pentru studierea organelor interne ale omului și animalelor. Analiza distribuției în organism a compușilor activi marcați cu radioizotopi. Descrieri ale metodelor de evaluare a metabolismului glucozei în inimă, plămâni și creier.

    rezumat, adăugat 15.06.2011

    Cauzele comei diabetice (cetoacidotice) - o afecțiune care se dezvoltă ca urmare a lipsei de insulină în organism la pacienții cu diabet zaharat. Manifestări inițiale ale decompensării sale. Homeostazia glucozei la om. Etiologia și manifestările hipoglicemiei.

Glucoza (sau dextroza) este cel mai important zahăr simplu, care face parte din toate polizaharidele importante (glicogen, celuloză, dextrină, amidon etc.) și este implicată în procesele metabolice ale organismului. Această substanță aparține unei subclase de monozaharide din clasa zaharidelor (carbohidrați) și este un cristal incolor cu gust dulce și ușor solubil în diferite lichide: apă, soluție de amoniac de hidroxid de cupru, soluții concentrate de clorură de zinc și acid sulfuric.

Glucoza se găsește în fructe de pădure și sucuri de fructe, legume, diferite părți ale plantelor și țesuturile organismelor vii. Datorită conținutului ridicat în struguri (glucoza este conținută în ei în cantitate de 7,8%), se mai numește uneori și zahăr din struguri.

Glucoza din corpul animalelor și al oamenilor joacă rolul celei mai importante surse de energie și asigură desfășurarea normală a proceselor metabolice. Fără excepție, toate celulele organismelor vii au capacitatea de a-l asimila, în timp ce doar unele tipuri dintre ele sunt înzestrate cu capacitatea de a folosi ca surse de energie acizii grași liberi, fructoza, acidul lactic sau glicerolul.

Glucoza este cel mai abundent carbohidrat la animale. Este un fir de legătură între funcțiile energetice și plastice ale carbohidraților, deoarece din glucoză se formează toate celelalte monozaharide și se transformă în ea. În ficat, acidul lactic, majoritatea acizilor grași liberi, glicerolul, aminoacizii, acidul glucuronic și glicoproteinele sunt capabili să se transforme în glucoză. Acest proces se numește gluconeogeneză. Un alt mod de conversie este glicogenoliza. Ea trece prin mai multe lanțuri metabolice, iar esența sa constă în faptul că sursele de energie care nu au o cale directă de conversie biochimică în glucoză sunt folosite de ficat pentru sinteza adenozin trifosfat (ATP) și sunt ulterior implicate în procese. de alimentare cu energie a gluconeogenezei (procesul de formare a glucozei în celulele hepatice din organism și, într-o mică măsură, substanța corticală a rinichilor), resinteza glucozei din acid lactic, precum și aportul de energie pentru sinteza glicogenului din monomeri de glucoză.

Peste 90% din carbohidrații solubili cu greutate moleculară mică conținute în sângele organismelor vii sunt glucoză. Cele câteva procente rămase sunt fructoză, maltoză, manoză, pentoză, polizaharide legate de proteine, iar în cazul dezvoltării oricăror procese patologice, de asemenea, galactoza.

Cel mai intens consum de glucoză în organism are loc în țesuturile sistemului nervos central, în eritrocite și, de asemenea, în medularul rinichilor.

Principala formă de stocare a glucozei în organism este glicogenul, o polizaharidă formată din reziduurile sale. Mobilizarea glicogenului în organism începe atunci când scade cantitatea de glucoză liberă conținută în celule și, în consecință, în sânge. Sinteza glicogenului are loc în aproape toate țesuturile corpului, cu toate acestea, cea mai mare cantitate se găsește în ficat și mușchii scheletici. Procesul de acumulare a glicogenului în țesutul muscular începe în perioadele de recuperare după efort fizic, mai ales după consumul unei mese bogate în carbohidrați. În ficat, se acumulează imediat după masă sau în timpul hiperglicemiei.

Cu toate acestea, energia care este eliberată ca urmare a „arderii” glicogenului, la o persoană medie cu o dezvoltare fizică medie, cu o cheltuială destul de atentă a acestuia, este suficientă pentru cel mult o zi. Prin urmare, glicogenul este un fel de „rezervă de urgență” a organismului, concepută pentru situații de urgență când, din anumite motive, fluxul de glucoză în sânge se oprește (inclusiv în timpul postului nocturn forțat și în intervalele dintre mese). In astfel de cazuri, cea mai mare pondere a consumului de glucoza din organism revine creierului.Glucoza este in general singurul substrat energetic care ii asigura activitatea vitala. Acest lucru se datorează faptului că celulele creierului nu au capacitatea de a-l sintetiza în mod independent.

Utilizarea glucozei în organism, obținută ca urmare a defalcării glicogenului, începe la aproximativ trei ore după masă, imediat după aceasta, procesul de acumulare începe din nou. Deficiența de glucoză este relativ nedureroasă pentru o persoană și fără consecințe negative grave în acele cazuri când în timpul zilei cantitatea sa poate fi normalizată cu ajutorul nutriției.

Reglarea fiziologică a nivelului de glucoză din organism

Capacitatea organismului de a menține o concentrație normală de glucoză în sânge este unul dintre cele mai avansate mecanisme de menținere a relativei constante a mediului intern (homeostazie), cu care este înzestrat. Funcționarea sa normală este asigurată de:

  • Ficat;
  • Separați hormoni;
  • țesuturi extrahepatice.

Reglarea nivelului de glucoză din sânge este realizată de produsele a 30-40 de gene. Datorită interacțiunii lor, concentrația necesară de glucoză este menținută chiar și atunci când produsele care sunt sursa acesteia sunt incluse în alimentație neregulat și neuniform.

În intervalul dintre mese, cantitatea de glucoză conținută este în intervalul de la 80 la 100 mg/100 ml. După o masă (în special care conține o cantitate mare de carbohidrați), această cifră este de 120-130 mg / 100 ml. În perioadele de post, nivelul de glucoză din organism scade la un semn de 60-70 mg / 100 ml. Procesele de degradare metabolică pot contribui și ele la scăderea acesteia, mai ales în situații stresante, cu creșterea nivelului de activitate fizică, precum și cu creșterea temperaturii corpului.

Toleranță scăzută la glucoză

Toleranța afectată la glucoză este o condiție prealabilă pentru dezvoltarea anumitor boli (de exemplu, diabetul zaharat de tip II) sau o disfuncție complexă a sistemului cardiovascular și a proceselor metabolice (așa-numitul sindrom metabolic). Cu tulburările metabolismului carbohidraților și dezvoltarea sindromului metabolic, pot apărea complicații care pot duce la moartea prematură a unei persoane. Cele mai frecvente dintre acestea sunt hipertensiunea arterială și infarctul miocardic.

Toleranța la glucoză, de regulă, este perturbată pe fondul altor procese patologice din organism. În mare măsură, aceasta contribuie la:

  • creșterea tensiunii arteriale;
  • colesterol crescut;
  • trigliceride crescute;
  • niveluri crescute de lipoproteine ​​de joasă densitate;
  • scăderea nivelului de colesterol al lipoproteinelor de înaltă densitate.

Pentru a reduce probabilitatea unei creșteri a tulburărilor, pacienții sunt sfătuiți să urmeze o serie de măsuri, inclusiv controlul greutății (în special, dacă este necesar, reducerea acesteia), includerea alimentelor sănătoase în dietă, creșterea activității fizice și un stil de viata sanatos.

Glucoza este o monozaharidă naturală, numită altfel zahăr din struguri.. Conținut în unele culturi de fructe de pădure și fructe. O cantitate mare de substanță face parte din sucul de struguri, de unde și numele. De ce este glucoza utilă pentru o persoană, care este semnificația ei pentru sănătate?

Semnificație pentru organism

Glucoza este o substanță incoloră, cu gust dulce, care se dizolvă în apă. Pătrunzând în stomac, se descompune în fructoză. Glucoza din corpul uman este necesară pentru reacțiile fotochimice.: transportă energie către celule și participă la procesul de metabolism.

Proprietăți utile ale unei substanțe cristaline:

  • contribuie la buna funcționare a structurilor celulare;
  • intrand in celule, monozaharida le imbogateste cu energie, stimuleaza interactiunile intracelulare, rezultand procesul de oxidare si reactii biochimice.

Elementul este capabil să se sintetizeze singur în organism. Pe baza unui carbohidrat simplu, produsele medicale sunt realizate pentru a compensa lipsa acestuia din organism.

Formular de eliberare

Zahărul din struguri este produs în diferite forme:

  • Sub formă de tablete. Tabletele de glucoză sunt utile pentru îmbunătățirea stării generale de bine, creșterea abilităților fizice și mentale.
  • Sub forma unei soluții pentru fixarea picăturilor. Este folosit pentru normalizarea echilibrului apă-sare și acido-bazic.
  • În soluție pentru injecție intravenoasă. Folosit pentru creșterea presiunii osmotice, ca diuretic și vasodilatator.

Părerile despre zahărul din struguri sunt contradictorii. Unii susțin că substanța provoacă obezitate, alții o consideră o sursă de energie, fără de care o persoană sănătoasă nu poate face o zi. Care sunt beneficiile și daunele glucozei pentru organism?

Beneficiu

În sistemul circulator uman, substanța trebuie să fie întotdeauna prezentă. Un carbohidrat simplu pătrunde în organele interne împreună cu alimentele.

Dizolvându-se în tractul digestiv, alimentele se descompun în grăsimi, compuși proteici și carbohidrați. Acestea din urmă, la rândul lor, sunt descompuse în glucoză și fructoză, care, pătrunzând în fluxul sanguin, se răspândesc prin celule și organe interne.

Povești de la cititorii noștri

Vladimir
61 de ani

Curățesc vasele constant în fiecare an. Am început să fac asta când am împlinit 30 de ani, pentru că presiunea era dracului. Medicii doar au ridicat din umeri. Trebuia să am grijă de propria mea sănătate. Am încercat multe moduri diferite, dar acesta funcționează cel mai bine pentru mine...
Mai multe >>>

Produsul are proprietăți pozitive:

  • participă la procesele metabolice. Cu deficiența ei, oamenii simt rău, pierderea forței și somnolență;
  • este principala sursă de energie. Luând o cantitate mică de alimente care conțin glucoză, puteți restabili puterea;
  • normalizează activitatea inimii;
  • utilizat în scopuri medicale în tratamentul multor boli: hipoglicemie, intoxicații, patologii ale creierului, boli hepatice, boli infecțioase;
  • hrănește creierul. Această monozaharidă este principalul aliment pentru creier. Cu lipsa acesteia, poate exista o deteriorare a abilităților mentale, dificultăți de concentrare;
  • satisface senzația de foame;
  • ameliorează stresul.

Carbohidrații sunt capabili să corecteze starea psiho-emoțională, să îmbunătățească starea de spirit și să calmeze sistemul nervos.

Dăuna

Glucoza poate dăuna organismului. Pacienții cu tulburări metabolice, precum și vârstnicii, nu trebuie să abuzeze de alimentele care conțin o cantitate mare de carbohidrați. Un exces de substanță poate duce la consecințe negative:

  • apariția grăsimii corporale, obezitatea;
  • tulburare a procesului metabolic;
  • perturbarea pancreasului, care, la rândul său, afectează negativ sinteza insulinei;
  • creșterea cantității de colesterol din sânge, ateroscleroză;
  • formarea cheagurilor de sânge;
  • apariția reacțiilor alergice.

Norma și consecințele abaterii

Rata necesară de glucoză în organism este de 3,4-6,2 mmol / l. Orice abatere de la limitele acceptabile poate provoca tulburări severe.

Cu un deficit de insulină, un hormon produs de pancreas, substanța nu este absorbită în organism, nu pătrunde în celule și este concentrată în sistemul circulator. Acest lucru duce la înfometarea structurilor celulare și la moartea lor. Această afecțiune este o patologie gravă, iar în medicină se numește diabet zaharat.

Cu o dietă dezechilibrată, diete pe termen lung, precum și sub influența anumitor boli, nivelul zahărului din sânge al unei persoane poate scădea. Acest lucru amenință deteriorarea abilităților mentale, anemie, precum și dezvoltarea hipoglicemiei. Lipsa zahărului afectează negativ funcționarea creierului și, de asemenea, afectează negativ funcționarea întregului organism.

Un exces de monozaharide este plin de dezvoltarea diabetului zaharat, afectarea sistemului nervos, a organelor de vedere.

Substanțele în exces, care pătrund în fluxul sanguin, afectează negativ vasele, ceea ce implică o deteriorare a funcțiilor organelor vitale. Ulterior, acest lucru poate duce la apariția aterosclerozei, insuficienței cardiace, orbirii și patologiei renale.

De aceea Alimentele care conțin glucoză trebuie consumate, respectând norma permisă..

Norma zilnică de glucoză este calculată pe baza greutății pacientului: o persoană care cântărește 70 kg are nevoie de 182 g de substanță. Pentru a calcula necesarul de zahăr, trebuie să înmulțiți greutatea corporală cu 2,6.

Cine este repartizat

În unele cazuri, este necesar un aport suplimentar de glucoză. Cel mai adesea experții prescriu un remediu în tablete pentru o alimentație proastă. În plus, se utilizează:

  • în timpul sarcinii, cu greutate fetală insuficientă;
  • în timpul intoxicației cu medicamente și substanțe chimice;
  • cu o criză hipertensivă, o scădere puternică a tensiunii arteriale, precum și o deteriorare a alimentării cu sânge a unor organe;
  • pentru a restabili organismul după otrăvire și deshidratare rezultate din diaree și vărsături;
  • în perioada de recuperare după operațiuni;
  • cu o scădere a cantității de zahăr din sânge, hipoglicemie, diabet zaharat;
  • cu patologii hepatice, infecții intestinale, sângerare crescută;
  • după boli infecţioase prelungite.

Acidul ascorbic cu glucoză este util în special pentru un organism în creștere. Deficiența produsului în timpul creșterii active a copiilor poate duce la distrofia mușchilor scheletici și carii dentare.

In afara de asta, utilizarea tabletelor va ajuta la înlocuirea vitaminei C pierdute la fumători care îl pierd în timpul fumatului.

Supradozaj

Depășirea normei permise de 4 ori se poate dovedi a fi consecințe foarte neplăcute pentru viața unei persoane. Odată cu abuzul de zahăr și alte produse care conțin zahăr, pot apărea flatulență, vărsături și diaree.

O supradoză de glucoză pentru diabetici este extrem de periculoasă, ceea ce poate provoca diverse complicații. Puteți suspecta un exces al unui element după simptomele:

  • nevoie frecventă de a urina;
  • insuficiență a inimii;
  • deficiență de vedere;
  • tulburări de conștiență;
  • gură uscată;
  • sete intensă;
  • letargie, pierderea forței;
  • mâncărimi ale pielii.

Aceste semne apar, de regulă, în cazuri izolate de depășire a dozei.

La persoanele cu diabet zaharat, probabilitatea de complicații ale cursului bolii crește. Cel mai adesea, diabeticii sunt îngrijorați de răni greu de vindecat, oase fragile, tromboză, dureri musculare și colesterol ridicat.

Astfel, conținutul de glucoză din sânge trebuie să fie la un anumit nivel. Orice abateri de la normă provoacă o perturbare a sistemului endocrin și tulburări metabolice, care, la rândul lor, afectează negativ starea generală.

Structura moleculei.

La studierea compoziției glucozei, s-a constatat că formula sa cea mai simplă este CH 2 O, iar masa molară este de 180 g / mol. Din aceasta putem concluziona că formula moleculară a glucozei este C 6 H 12 O 6.

Pentru a stabili formula structurală a unei molecule de glucoză, este necesar să se cunoască proprietățile sale chimice. S-a dovedit experimental că un mol de glucoză reacţionează cu cinci moli de acid acetic pentru a forma un ester. Aceasta înseamnă că există cinci grupări hidroxil în molecula de glucoză. Deoarece glucoza cu o soluție de amoniac de oxid de argint dă o reacție „oglindă de argint”, molecula sa trebuie să conțină și o grupare aldehidă.

De asemenea, s-a dovedit empiric că glucoza are un lanț de carbon neramificat.

Pe baza acestor date, structura moleculei de glucoză poate fi exprimată după cum urmează:

Semnificația biologică a glucozei, aplicarea acesteia.

Glucoza este o componentă necesară a alimentelor, unul dintre principalii participanți la metabolismul substanțelor din organism, este foarte hrănitoare și ușor de absorbit. Când este oxidat, se eliberează mai mult de o treime din energia folosită în organism - resursa sunt grăsimile, dar rolul grăsimilor și al glucozei în energia diferitelor organe este diferit. Inima folosește acizi grași drept combustibil. Mușchii scheletici au nevoie de glucoză pentru a „porni”, dar celulele nervoase, inclusiv celulele creierului, lucrează numai pe glucoză. Necesarul lor este de 20-30% din energia generată. Celulele nervoase au nevoie de energie în fiecare secundă, iar organismul primește glucoză atunci când mănâncă. Glucoza este ușor absorbită de organism, așa că este folosită în medicină ca remediu de întărire. Oligozaharidele specifice determină grupa sanguină. În afacerea de cofetărie pentru fabricarea marmeladei, caramelului, turtă dulce etc. Procesele de fermentare a glucozei sunt de mare importanță. Deci, de exemplu, la murarea varzei, castraveților, laptelui, fermentația acidului lactic a glucozei are loc, precum și la însilozarea furajelor. Fermentarea alcoolică a glucozei este, de asemenea, utilizată în practică, de exemplu, în producția de bere. Celuloza este materia primă pentru producția de mătase, vată și hârtie.
Carbohidrații sunt într-adevăr cele mai comune substanțe organice de pe Pământ, fără de care existența organismelor vii este imposibilă.
Într-un organism viu, în procesul de metabolism, glucoza este oxidată cu eliberarea unei cantități mari de energie:

Aplicație.


Glucoză se referă la carbohidrați și este unul dintre produse metabolism organisme umane și animale. În metabolism, glucoza are în principal importanță energetică. Odată cu descompunerea completă a 1 g de glucoză, se eliberează 17,15 kJ (4,1 kcal) de căldură. Energia eliberată în același timp asigură activitatea celulelor corpului. Valoarea energetică a glucozei este deosebit de mare pentru astfel de organe care funcționează intens precum sistemul nervos central, inima și mușchii. Din acest motiv, glucoza este utilizată pe scară largă ca tonicîn multe boli cronice însoţite de epuizare fizică.



Glucoza crește capacitatea ficatului de a neutraliza diverse otrăvuri, ceea ce explică în mare măsură proprietățile antitoxice ale glucozei. În plus, în caz de otrăvire, utilizarea unor cantități mari de soluții de glucoză este însoțită de o scădere a concentrației de otrăvuri în sânge datorită creșterii masei de lichid care circulă în vase și a urinării crescute.

1.Polizaharide (glicani) sunt molecule de carbohidrați polimerici legate printr-un lanț lung, unite între ele printr-o legătură glicozidică și, la hidroliză, devin parte integrantă a monozaharidelor sau oligozaharidelor.

2. Proprietăţile fizice ale amidonului.Este o pulbere albă, insolubilă în apă rece.Se umflă în apă fierbinte formând o pastă.

.Fiind în natură

Amidonul - principala sursă de energie de rezervă în celulele vegetale - se formează în plante în timpul fotosintezei și se acumulează în tuberculi, rădăcini, semințe: 6CO 2 + 6H 2 O lumina, clorofila→ C6H12O6 + 6O2

nC 6 H 12 O 6 → (C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O

amidon de glucoză

Conținut în tuberculi de cartofi, boabe de grâu, orez, porumb.Glicogenul (amidonul animal) se formează în ficatul și mușchii animalelor.

.rol biologic.

Amidonul este unul dintre produsele fotosintezei, principala substanță de rezervă nutritivă a plantelor. Amidonul este principalul carbohidrat din alimentele umane.



3. 1) Sub acțiunea enzimelor sau la încălzire cu acizi (ionii de hidrogen servesc drept catalizator), amidonul, ca toți carbohidrații complecși, suferă hidroliză. În acest caz, se formează mai întâi amidonul solubil, apoi substanțe mai puțin complexe - dextrine. Produsul final al hidrolizei este glucoza. Ecuația generală a reacției poate fi exprimată după cum urmează:


Există o divizare treptată a macromoleculelor. Hidroliza amidonului este proprietatea sa chimică importantă.
-glucoză. Procesul de formare a amidonului poate fi exprimat astfel (reacție de policondensare): a2) Amidonul nu dă o reacție „oglindă de argint”, dar produsele sale de hidroliză o dau. Macromoleculele de amidon sunt compuse din multe molecule de ciclic


3) O reacție caracteristică este interacțiunea amidonului cu soluțiile de iod. Dacă se adaugă o soluție de iod la pasta de amidon răcită, apare o culoare albastră. Când pasta este încălzită, dispare, iar când este răcită, apare din nou. Această proprietate este utilizată în determinarea amidonului în produsele alimentare. Deci, de exemplu, dacă o picătură de iod este aplicată pe o felie de cartof sau pe o felie de pâine albă, atunci apare o culoare albastră.

4.structura celulozica

Celuloza este o substanță larg distribuită în plante

lumea. Face parte atât din plantele anuale, cât și din plantele perene, în special - în compoziția speciilor de arbori.

Teoria modernă a structurii celulozei răspunde la următoarele întrebări de bază:

Structura macromoleculelor de celuloză: structura chimică a legăturii elementare și a macromoleculei în ansamblu; conformarea macromoleculei și a unităților sale.

Greutatea moleculară a celulozei și polidispersitatea acesteia.

Structura celulozei: starea de echilibru a celulozei (amorfă sau cristalină); tipuri de legături între macromolecule; structura supramoleculară; eterogenitatea structurală a celulozei; modificări structurale ale celulozei.

2) Structura macromoleculei de celuloză poate fi reprezentată prin formula


5.hidroliza celulozei

С6Н10О5) n + nH2O=nC6H12O6 beta-glucoză

Fibre de acetat- unul dintre principalele tipuri de fibre artificiale; obtinut din acetat de celuloza. În funcție de tipul de materie primă, se disting fibre de triacetat (din triacetilceluloză) și fibre de acetat propriu-zise.

Viscoză- (de la sfârșitul lat. vâscos- rece) soluție concentrată foarte vâscoasă de xantat de celuloză într-o soluție diluată de NaOH.

7. Celuloza este partea principală a pereților plantelor. (Figura „Materiale naturale care conțin celuloză” - slide 7, lecția 21). Celuloza relativ pură sunt fibre de bumbac, iută și cânepă. Lemnul conține de la 40 la 50% celuloză, paie - 30%. Celuloza vegetală servește ca nutrient pentru ierbivorele, care au enzime care despart fibrele în corpul lor.
Din celuloză (se fac multe fibre artificiale, filme polimerice, materiale plastice, pulbere fără fum, lacuri. O cantitate mare de celuloză este utilizată pentru producția de hârtie. Glucoza este obținută prin zaharificarea celulozei, care este utilizată pentru fabricarea alcoolului etilic. Etanol, p



Secțiuni