Көмірсулар алмасуы

Ф КГМУ 4/3-04/01

 ИП № 6 УМС при  КазГМА 

от 14 июня 2007 г.

 

 

ҚАРАҒАНДЫ МЕМЕЛЕКЕТТІК МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ

 

Биологиялық химия кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дәріс «Көмірсулар алмасуы»

 

 

 

Пән: «Биологиялық химия»

Мамандық: 051303-Фармация                    

Курс III

Мерзімі (ұзақтығы) 50 минут

 

 

 

 

 

 

 

 

Қарағанды 2009 ж.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедраның  әдістемелік жиылысында бекітілді

Хаттама №_____

"____"__________2009ж

Кафедра меңгерушісі, профессор   ______________   Л.Е. Муравлева

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тақырыбы: Көмірсулар алмасуы.

Мақсаты: студенттерді ағзадағы глюкоза метаболизмі және көмірсулардың қорытылуы мен сіңірілуі процестерімен таныстыру 

Дәріс жоспары:

1.Ағзада глюкозаның шығу көздері мен жұмсалу жолдарының жалпы схемасы. Глюкозаның катаболизмі. 

2. Гликогеннің биосинтезі. Гликогеннің мобилизациясы. Гликогеннің резервтелуі мен мобилизациясының физиологиялық маңызы 

 

 

Көмірсулар негізінен  энергия беруші қызметін атқарады. Энергияның ағзадағы негізгі шығу көзіне глюкоза мен гликоген жатқызылады. Көмірсулардан липидтер, кейбір аминоқышқылдар, пентоза және т.б. синтезделеді. Көмірсулар жасушаның құрылымдық -қызметтік компоненті ретінде - гликолипид, гликопротеин, дәнекер ұлпасының құрамына кіреді. Гепарин антикоагулянт болып табылады.

Моносахаридтердіњ ішек ќуысынан шырышты ќабыќ торшаларына  тасымалдануы жењілдетілгендиффузия  жєне активті тасымалдану жолдарымен атќарылады. 

Активті тасымалдануда  глюкоза жєне Na+ торшаѓа моминалдыќ жаѓынан тасымалдаушы белоктыњ єрт‰рлі бµліктеріне байланысып т‰седі. Б±л жаѓдайда Na+ -тіњ концентрациясыныњ градиенті кµп болѓан сайын глюкозаныњда кµп мµлшері т‰сіп отырады. Егер Na+ концентрациясы торша сыртылыќ с±йыќтыќта глюкозаныњ тасымалдануы тµмен болады. Na+ -тіњ концентрациясыныњ градиенті немесе, б±л симпорттыќ тасымалданудыњ ќозѓаушы к‰ші Na+ /K+ -насосыныњ ж±мысымен ќабілеттенеді.

Ары ќарай глюкоза  ішек торшаларынан торшасыртылыќ жєне ќанѓа жењілдетілген диффузиялыќ  тасымалданумен атќарылады. Ішектен  т‰сетін глюкоза ќан мен ќаќпалы  вена арќылы бауырѓа т‰сіп, бір бµлігі ±сталып ќалады, басќа м‰шелер мен ±лпалардыњ торшаларына жеткізіледі.

Ќан айналысынан глюкозаныњ торшаѓа µтуі арнайы тасушы-белок  ќатысуымен жењілдетілген диффузия арќылы µтеді. Сондыќтан, глюкозаныњ трансмембраналыќ тасымалдану жылдамдыѓы тек оныњ концентрациясыныњ градиентіне тєуелді болады.

Б±лшыќет жєне май  ±лпаларыныњ торшаларына глюкозаныњ т‰суі жењілдетілген диффузия жолымен  инсулин арќылы реттеледі. Инсулин  болмаѓанда б±л торшалардыњ плазмалыќ  мембранасы глюкоза ‰шін µткізгіш болмайды, себебі оныњ ќ±рамында глюкозаныњ тасымалдаушы белогы болмайды.

Глюкозаны тасушы-белоктар (ГЛЮТ) барлыќ ±лпаларда кездеспейді.

ГЛЮТ -тердіњ аныќталѓан реті бойынша белгіленген келесі т‰рлері кездеседі, олардыњ ќ±рылысы ±ќсас.

ГЛЮТ - 1 - глюкозаныњ миѓа тұрақты түсуін қамтамасыз етеді. Басқа ұлпаларда ол глюкозаны олардың жағдайында өткізеді.

ГЛЮТ - 2 - глюкозаны қанға  бөлетін мүшелердің торшаларында анықталған. ГЛЮТ-2 көмегімен глюкоза қанға  энтероциттерден ішектен сіңірілген соң өтеді.

ГЛЮТ - 3 - жүйке ұлпасының торшаларына глюкоза түсуін қамтамасыз етеді және ГЛЮТ-1-ден жоғары әсерлеседі.

ГЛЮТ - 4 - бұлшықет пен  адипоциттерге глюкозаны негізгі  тасымалдаушы.

ГЛЮТ - 5 - негізінен ащы  ішектің клокаларында кездеседі, қызметі  толық анықталмаған.

ГЛЮТ-тің барлық типтері  плазмалық мембранада да және цитозолдық везикулада да кездеседі.

Инсулин болмағанда ГЛЮТ-4 (аз мөлшерде ГЛЮТ-1) толығымен цитоплазмада болады (слайд2). Инсулиннің бұл торшаларға әсер еткенінде ГЛЮТ құрамды везикулалардың плазмалық мембранаға қосылып бірігуінен глюкозаның жеңілдетілген диффузиясы жүреді. Қанда инсулин концентрациясы төмендегенде оның әсері болмайтын жағдайдан глюкозаның тасушы белоктары қайтадан цитозолға өтеді.

Бауыр торшаларына глюкоза  ГЛЮТ-2 қатысуымен инсулинге тәуелсіз өтеді. Гепациттерде глюкозаның концентрациясы асқорыту кезеңінде жоғарылайды, сондықтан қақпалы венадағы оның оның деңгейі сәйкес түрде жоғары.

Глюкозаның бірінші  ретті зәрден бүйрек каналшаларына  өтуі екінші ретті активті тасымалдану  арқылы өтеді. Бұл тасымалдану жолы глюкозаны оның концентрациясы қабылдайтын торшаларда жоғары болса да өткізе алады.

Ағзада  глюкозаның шығу көздері мен жұмсалу  жолдарының жалпы схемасы. Глюкозаның катаболизмі.  

Глюкозаның торшада түсетін  бірінші реакциясы жалғыз және ол АТФ есебінен фосфорлану болып табылады. Бұл реакцияны катализдейтін фермент барлық торшаларда болады. Ол-гексокиназа.

 

 

 

Гексокиназалық реакцияның биологиялық маңызы:

1. Глюкоза молекуласын химиялық реакцияларға қабілетті ету, оның химиялық байланыстарын тұрақсыздандыру.
2. Глюкозаны қанға кері шықпауы үшін байланыстыру. Глюкоза-6-фосфат мембрана арқылы кері өтуге қабілетті.

3. Гексокиназа-глюкозаныњ  б‰кіл метоболизмініњ негізгі ферменті. Ол глюкозаныњ барлыќ алмасу жолдарыныњ жылдамдыќтарын шектейді. Гексокиназа барлыќ кезде максимальды жылдамдыќта ж±мыс істейді, µзініњ µнімі глюкозо-6-фосфат арќылы (артыќ болѓанда) тежеледі.

Тек бауырда ѓана глюкозаны  глюкоза-6-фосфатќа айналдыуды катализдейтін таѓы бір фермент болады. Ол гексокиназаныњ изоферменті- глюкокиназа. Ќаќпалы венада глюкоза концентрациясы жоѓары болѓанда ѓана глюкокиназа интенсивті ж±мыс істейді.

Торшада глюкозо-6-фосфат т‰зілгеннен  соњ глюкоза метоболизмі ары ќарай тармаќталады. Ол келесі негізгі ‰ш жолѓа бµлінеді:

1. Кµмірсулар ыдырауыныњ гексозомонофосфаттыќ жолы (ГМФ-жол).
2. Гексозобифосфаттыќ жол (ГБФ-жол).
3. Гликогенніњ синтезі.

 Басќа минорлыќ  жолдарда глюкозаныњ аз мµлшері  ж±мсалады. Б±л жол гликопротеиндердіњ олиго- жєне полисахаридтік тізбектерініњ ќ±рылысы ‰шін пайдаланылады, немесе, ќ±рылымдыќ ќызметті атќарады.

Гликолиз – бұл глюкоза молекуласының пируваттың екі молекуласына дейін (аэробтық гликолиздің бірінші этапы) және екі молкула сүт қышқылына дейін (анаэробтық гликолиз) ыдырауының  реакциялары. Гликолиздің барлық 10 реакциялары цитозолда өтеді және барлық ұлпалар мен мүшелерге тән болады. Глюкозаның аэробтық ыдырауының екінші және үшінші этаптарында катаболизм реакциялары жолындағы пируваттың тотығуы қосылады. 

1-ші этап цитоплазмада  өтеді. Глюкозаның 1 молекуласы ыдырағанда 8 АТФ, ал гликогендік 1 фрагментінің  глюкозасы ыдырағанда 9 АТФ молекуласы  аталған этапта түзіледі. Бұл  этап пируваттың (пирожүзім қышқылының) 2 молекуласы түзілуімен аяқталады.

2-ші және 3-ші этаптар-(тек  аэробтық) митохондрияда міндетті  түрде оттегі қатысуымен өтеді.  ГБФ-жолдың 2-ші этапы «пируваттың  тотығып декарбоксилденуі» деп  аталады. Пируваттан ацетил-КоА  түзіледі.

3-ші этап үшкарбон  қышқылының циклі (УКҚЦ). Бұл циклде ацетил-КоА толығымен СО2 және Н2О-ға дейін толық ыдырайды. 2-ші және 3-ші этаптарда 30 АТФ молекуласы түзіледі.

3. Гликогеннің биосинтезі және мобилизациясы.

Гликогеннің синтезі  барлық ұлпаларда емес, тек бауыр, бұлшықет және лейкоциттерде ғана өтеді.

Глюкоза-6-фосфат түзілгеннен  кейін (гексокиназалық реакция) фосфор қышқылының молекулаішілік орын ауыстыруы  өтеді де фосфаттық топ 6-шы жағдайдан 1-ші жағдайдағы көміртегі атомына  ауысады. Глюкозо-1-фосфат түзіледі. (фосфоглюкомутаза ферменті катализдейді).

Келесі реакцияда УТФ  молекуласы қатысуымен активтелген  УДФ-глюкоза түзіледі. Сонан кейін, УДФ-глюкозадағы глюкоза гликогенсинтетаза  ферменті катализдеуімен гликогеннің  бір тармағына қосылып, оны бір  глюкозалық фрагментке ұзартады. Гликоген крахмалмен салыстырғанда күшті тармақталған. Оның тармақтарының қалыптасуын арнайы «гликоген тармақтаушы» фермент атқарады.

Гликогеннің молекуласы «нольден» синтезделмейді, ал біртіндеп  ұзаруы праймерден немесе «ұйытқыдан»  басталады. Сондықтан гликогеннің  ыдырауы оның молекуласының толық жұмсалуымен аяқталмайды.

Гликоген молекуласына 1 глюкоза қалдығын қосу үшін 2АТФ  молекуласы жұмсалады. Гликогеннің  ыдырауында бұл АТФ-тар қайта  қалпына келмейді.

Гликоген синтезінің негізгі ферменті гликогенсинтаза. Бұл «екінші» бақылау нүктесі.

Гликогенсинтетазаның  реттелуі: ол глюкозо-6-фосфаттың-артық  мөлшерінен активтелінеді. Сондықтан, бұл қосылыстың  басқа жолдарға жұмсалуы аз болса, онда гликоген синтезінің жылдамдығы жоғары болады. Гликогенсинтаза  катализдейтін реакция қайтымсыз.

Белгілі бір жағдайда гликоген ыдырауға қабілетті. Бұл айналма  жолмен өтеді. Оның негізгі ферменті гликогенфосфорилаза (фосфорилаза). Бұл  фермент гликоген молекуласын фосфор қышқылы қатысуымен глюкозо-1-фосфаттық  фрагменті бөлінуін катализдейді.

(С₆Н₁₀О5)n+Н₃РО₄=(С₆Н10О5)n-1+глюкозо-1-фосфат

 Фосфорилаза гликоген  ыдырауының шектеуші немесе реттеуші  ферменті. Оның реттелуі: АТФ-тің  артық мөлшерінде тежеледі, ал  АДФ артық мөлшерінде активтелінеді.

 

 

 

 

 

 

 

Бауырдағы және бұлшықеттегі гликогенолиздің физиологиялық маңызы әртүрлі. Бұлшықет глюкозасы соның жасушасы үшін глюкозаның көзі. Бауырдағы глюкоза, негізінен, қандағы глюкозаның физиологиялық концентрациясын ұстауға жұмсалады. Ерекшелігі бауырда   глюкозо-6-фосфатаза ферменті болады, сондықтан ол глюкозадағы фосфаттық топты бөле алады, ал бұлшықетте бұл фермент болмайтындықтан гликоген тек глюкозо-6-фосфатқа дейін тотығады және ары қарай жасушада жұмсалады

Көрнекілік материал

 

Әдебиеттер:

1.Биохимия. Учебник /под  редакцией член – корр РАН, проф. Е.С. Северина – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003.- 784 с

2. Биохимия. Краткий курс с упражнениями  и задачами /под редакцией член – корр РАН, проф. Е.С. Северина и проф. А.Я. Николаева – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001.- 448 с

3. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: В  2-х томах. Т. 2. Пер. с англ: - М.: Мир, 1993. - 384с.

4.http://biochemistry.vov.ru/nagl_bio/; http://biochemistry.vov.ru/pub/