Анаэробное окисление молекулы глюкозы до двух молекулпировиноградной кислоты приводит к образованию двух молекул восстановленного никотинамида и двух молекул АТФ. С развитием аэробного метаболизма

Билет 2

а

Анаэробное окисление молекулы глюкозы до двух молекулпировиноградной кислоты приводит к образованию двух молекул восстановленного никотинамида и двух молекул АТФ. С развитием аэробного метаболизма две молекулы восстановленного никотинамида смогли передавать выделяемые ими водородные атомы в дыхательную цепь для образования ещешести молекул АТФ. Сочетание анаэробного и аэробного метаболизмов приводит, таким образом, к образованию в сумме 38 молекул АТФ на каждую молекулу глюкозы, окислившуюся до двуокиси углерода и воды

Анаэробным гликолизом называют процесс расщепления глюкозы с образованием в качестве конечного продукта лактата. Этот процесс протекает без использования кислорода и поэтому не зависит от работы митохондриальной дыхательной цепи. АТФ образуется за счёт реакций субстратного фосфорилирования. Суммарное уравнение процесса:

С6Н1206 + 2 Н3Р04 + 2 АДФ = 2 С3Н6О3 + 2 АТФ + 2 Н2O.

Б

Крахмал – важнейший Гомополисахариды растений с общей формулой (C6H1005) n. Это белый порошок, нерастворимый в воде, без вкуса и запаха. В горячей воде образует коллоидный раствор, окрашивается йодом в синий цвет. Крахмал образуется в процессе фотосинтеза в зеленых листьях растений и откладывается в семенах, плодах и стволах. Особенно много его содержится в зернах риса, пшеницы, кукурузы и клубнях картофеля. В организм человека и животных крахмал попадает с пищей (картофель, хлеб и др.). Крахмал построен из большого количества остатков а-глюкозы, соединенных между собой 1,4-гликозидными связями по типу мальтозы. Таким образом, единицей, повторяется в молекуле крахмала, есть остатки а-глюкозы. Крахмал состоит из двух разных фракций – амилозы (около 25%) и амилопектина (около 75%), различающихся между собой строением и свойствами. Амилоза – линейный полисахарид, молекулы которого содержат от 200 до 1000 мономеров (остатков глюкозы); М.М. амилозы-40-160 кД. В составе амилозы мономеры соединены а-1,4-гликозидными связями. Гомополимеры амилозы формирующие спиральные структуры, каждый виток которых включает шесть молекул глюкозы. Специфические цветная реакция на крахмал с йодом (синее окрашивание) обусловлена включением молекул-йода в молекулярные каналы внутри спиралей амилозы. Молекула амилозы имеет линейное строение: Амилопектин – разветвленный полисахарид из г.г. от 1 до 6 млн. Главная цепь амилопектина образован а-1,4-гликозидными связями; разветвления формируются а-1,6-гликозидными связями. Между точками разветвлений содержатся 20-30 глюкозидной мономеров. Соотношение связей 1,4 до 1,6 составляет примерно 25:1. Поэтому молекула амилопектина имеет разветвленную структуру, ее можно представить как клубок полисахаридных цепей без четко определенного главной цепи: Молекулярная масса амилопектина составляет 100 тыс. – 1 млн. и более. При гидролизе под действием кислот и ферментов Амилоза и амилопектин расщепляются, присоединяя воду до глюкозы: (С6Н10О5) n + nН2О → nС6Н1206. При этом крахмал подвергается последовательных преобразований с образованием промежуточных, более простых полисахаридов, называемыхдекстринами. Крахмал является основным источником резервной энергии в растительных клетках, щи образуется в результате фотосинтеза и откладывается в корнях, клубнях и семенах Крахмал – основной углевод в питании человека, содержащийся в значительных количествах в хлебных злаках, картофеле, бобовых растениях.

Билет 3

А

Гликоген – главный запасной полисахарид организма человека и животных. Накапливается в печени и мышцах.

Гликогенолиз может осуществляться либо путем гидролиза (под действием ферментов амилаз), либо фосфоролиза.

Фосфоролиз является основным путем распада гликогена, его катализирует фермент гликогенфосфорилаза, относящийся к клас­су трансфераз. Фосфорилазы переводят полисахариды из запасной формы в метаболически активную. Гликогенфосфорилаза отщепляет остатки глюкозы от полигликозидной цепи гликогена и переносит их на молекулу фосфорной кислоты с образованием глкжозо-1-фосфата:

Глюкозо-1-фосфат быстро изомеризуется, превращаясь в глюкозо-6-фосфат под действием фосфоглюкомутазы:

На данном этапе заканчивается распад гликогена в мышечной ткани.

В печени из глюкозо-6-фосфата проис­ходит образование свободной глюкозы под влиянием глюкозо-6-фосфатазы. Данный фермент катализирует гидролитическое отщепление фосфата:

Фосфорилированная глюкоза, в отличие от свободной, не может легко диффундировать из клеток. Поэтому функция мышечного гликогена заключается в том, что он является легкодоступным источником глюкозы для самой мышцы. Печень содержит гидролитический фермент глюкозо-6-фосфатазу, который и обеспечивает возможность быстрого выхода глюкозы из этого органа в кровь и использования другими тканями (в том числе мышечной). Гликоген печени используется для поддержания относительного постоянства концентрации глюкозы в крови.

Б Сахароза C12H22O11, или свекловичный сахар, тростниковый сахар, в быту просто сахар — дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов — α-глюкозы и β-фруктозы.

Сахароза является весьма распространённым в природе дисахаридом, она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно велико содержание сахарозы в сахарной свёкле исахарном тростнике, которые и используются для промышленного производства пищевого сахара.

Сахароза имеет высокую растворимость.

Сахароза, попадая в кишечник, быстро гидролизуется альфа-глюкозидазой тонкой кишки на глюкозу и фруктозу, которые затем всасываются в кровь. Ингибиторы альфа-глюкозидазы, такие, какакарбоза, тормозят расщепление и всасывание сахарозы, а также и других углеводов, гидролизуемых альфа-глюкозидазой, в частности,крахмала. Это используется в лечении сахарного диабета 2-го типа[1].

В чистом виде — бесцветные моноклинные кристаллы. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса — карамель.

Билет 5

1. Аэробный путь окисления глюкозы и его энергетика.
Аэробный путь окисления глюкозы происходит в 3 этапа:
1. окисление молекулы глюкозы до 2 молекул пирувата;
2. окислительное декарбоксилирование пирувата (с образованием 2 молекул ацетил-КоА);
3. реакции цикла Кребса, где каждая молекула ацетил-КоА сгорает с образованием 12 АТФ.

1-ый этап. Окисление молекулы глюкозы до 2 молекул пирувата - это первые 10 реакций гликолиза. Суммарная реакция 1 этапа: Глюкоза + 2 НАД+ + 2 АДФ ^ 2 пирувата + 2 НАДН + Н+ + 2 АТФ
2-ой этап. Окислительное декарбоксилирование пирувата (с образованием 2 молекул ацетил-КоА) происходит в матриксе митохондрий и осуществляется мультиферментным комплексом пируватдегидрогеназой. В его состав входят 3 фермента и 5 коферментов:

1. Пируватдекарбоксилаза - кофермент тиаминпирофосфат (активная форма витамина В1).
2. Дегидролипоилацетилтрансфераза - кофермента: в активном центре - липоевая кислота (витаминоподобное вещество), из матрикса митохондрий используется Коэнзим А (КоА~8Н).
3. Дигидролипоилдегидрогеназа - коферменты: в активном центре - ФАД, из матрикса митохондрий используется - НАД.
Суммарная реакция: 2 Пируват + 2 НАД+ + КоА ^ 2 ацетил-КоА + 2 НАДН + Н+
Каждый восстановленный НАД в митохондриях отдает протоны и электроны в полную ц.п.э., где образуется 2 х 3 АТФ = 6 АТФ. Таким образом, ценность второго этапа - 6 АТФ. Эти реакции происходят только в аэробных условиях!
3-ий этап. Реакции цикла Кребса, где каждая молекула ацетил-КоА сгорает с образованием 12 АТФ. Следовательно, энергетический выход третьего этапа (в расчете на молекулу глюкозы) - 2 х 12 АТФ = 24 АТФ

2. Челночные механизмы переноса НАДН из цитозоля в матрикс митохондрий.
Образующийся в ходе аэробного окисления каждый НАДН отдает протоны и электроны в митохондриальную цепь переноса электронов с помощью челночных механизмов (см. наглядный материал): малат-аспартатного и глицеролфосфатного. В случае малат-аспартатного челнока митохондриальным акцептором протонов и электронов является НАД+, в случае глицерофосфатного - ФАД+. При работе малат-аспартатного челнока в результате реакций окислительного фосфорилирования, сопряженного с цепью переноса электронов, образуется 3 АТФ (в полной ц.п.э.) или 2 АТФ (в редуцированной ц.п.э.), в случае глицерофосфатного челнока. Следовательно, в результате первого этапа окисления глюкозы образуется 2 АТФ (7-ая и 10-ая реакции гликолиза -субстратное фосфорилирование) + 2 х [3 (или 2)] АТФ при окислении каждого НАДН в ц.п.э. = 8 (или 6) АТФ.

3. Энергетическая ценность аэробного окисления глюкозы:
1 этап - 8 (6) АТФ
2 этап - 6 АТФ
3 этап - 24 АТФ Итого: 38 (36) АТФ

(разница в 2 АТФ зависит от челнока, который переносит протоны и электроны из цитозоля от НАДН, образованного в 6-ой реакции гликолиза в митохондрии в ц.п.э.).
Аэробное окисление глюкозы является главным источником энергии для большинства клеток организма.

Б) (лактоза), представляющий собой 4-(β-галактопиранозидо)-глюкозу, известен с 1633 г.

Лактоза содержится в молоке в количестве 4—5% и может быть получена из сыворотки свернувшегося снятогомолока, после отделения творога, выпариванием и кристаллизацией.

Подтверждением приведенной формулы лактозы являются данные ферментативного гидролиза (лактозагидролизуется β-гликозидазой) и данные метилирования. Октаметиллактоза гидролизуется с образованием тетраметилгалактозы и триметилглюкозы. Тетраметилгалактоза оказалась идентичной продукту полногометилирования и омыления обычного метилгалактопиранозида, т. е. она является 2,3,4,6-тетраметилгалактозой. Триметилглюкоза, полученная при гидролизе октаметиллактозы, идентична триметилглюкозе, полученной пригидролизе октаметилмальтозы, т. е. является 2,3,6-триметилглюкозой.

Лактоза обнаруживает мутаротацию и может существовать в виде двух (α- и β-) форм. Обыкновенно она существует в α-форме, в виде кристаллов, содержащих одну молекулу воды (т. пл. 202° С). Обе формы вращают плоскостьполяризации вправо. Удельное вращение равновесного раствора [α]D20=+52,6° (вычислено для гидрата). Лактозаимеет в 4 или 5 раз менее сладкий вкус, чем сахароза.

При гидролизе под действием разбавленных кислот или энзимов лактоза расщепляется на D-галактозу и D-глюкозу. В некоторых органах растений и животных часто содержатся особые энзимы, называемые лактазами, которые гидролизуют молочный сахар.

Билет 6

А) ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ (от греч. glykys-сладкий, neos-новый и genesis-рождение, происхождение), синтез моносахаридов(гл. обр. глюкозы) из неуглеводных предшественников, происходящий в живых клетках под действием ферментов.

Глюконеогенез осуществляется в направлении, обратном гликолизу. Большинство стадий этих двух процессов совпадают и катализируются одинаковыми ферментами. Исключение — необратимые р-ции II-IV (см. схему в ст.Гликолиз), к-рые в глюконеогенезе протекают обходными путями. Так, синтез фосфоенол-пировиноградной к-ты из пировиноградной (р-ция IV) осуществляется след. образом:

где АТФ-аденозинтрифосфат, АДФ-аденозиндифосфат, НАДН и НАД-соотв. восстановленная и окисленная формыкофермента никотинамидадениндинуклеотида, ГТФ - гуанозинтрифосфат, ГДФ-гуанозиндифосфат. Первая и вторая стадии этого процесса протекают в митохондриях. Образовавшаяся яблочная к-та способна проникать черезмембрану митохондрий в цитоплазму и участвовать в дальнейших превращениях. У растений и бактерий обнаруженыферменты, осуществляющие синтез фосфоенолпиро-виноградной к-ты без промежут. стадий, а у нек-рых животных он протекает полностью в митохондриях, откуда эта к-та поступает в цитоплазму для участия в дальнейших р-циях глюконеогенеза. В цитоплазме может осуществляться также восстановительное карбоксилирование пировиноградной к-ты с образованием яблочной.

Фруктозо-6-фосфат образуется в результате необратимого гидролиза фруктозо-1,6-дифосфата. Глюкозо-6-фосфат дефосфорилируется с образованием глюкозы или превращ. в глюкозо-1-фосфат-ключевое промежут. соед. в синтезеуглеводов.

Синтез одной молекулы глюкозы м. б. выражен суммарным ур-нием:

2СН3С(O)СООН + 2НАДН + 4АТФ + 2ГТФ -> -> С6Н12О6 + 2НАД + 4АДФ + 2ГДФ + 6Н3РО4

Кроме пировиноградной или молочной к-ты предшественниками глюкозы м. б. глицерин, а также аминокислоты, к-рые в результате превращений, происходящих в цикле трикарбоновых к-т и глиоксилатном цикле, образуют пировиноградную и фосфоенолпировиноградную к-ты. Растения и микроорганизмы могут синтезировать углеводытакже из жирных к-т через ацетилкофермент А.

Осн. пункты контроля глюконеогенеза-регуляция синтезов фосфоенол-пировиноградной к-ты и глюкозо-6-фосфата. Первая р-ция катализируется пируваткарбоксилазой (активируется ацетилированным коферментом А), вторая - фруктозо-бис-фосфатазой (ингибируется аденозинмонофосфатом и активируется АТФ). Регуляция глюконеогенеза ворганизме человека и животных осуществляется также гормонами, напр. инсулин тормозит синтез ферментовглюконеогенеза, катехоламины, глюкагон и адренокортикотропин стимулируют глюконеогенез в печени, а паратиреоидный гормон-в почках.

Б)гаф доаф

Билет 8

А-

Фруктоза (арабино-гексулоза, левулёза, фруктовый сахар) — моносахарид, кетогексоза, в живых организмах присутствует исключительно D-изомер, в свободном виде — почти во всех сладких ягодах и плодах — в качестве моносахаридного звена входит в состав

Метаболизм фруктозы. а - превращение фруктозы в дигидроксиацетон-3-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат; б - путь включения фруктозы в гликолиз и глюконеогенез; в - путь включения фруктозы в синтез гликогена.

Нарушения метаболизма фруктозы

Неактивный фермент	Блокируемая реакция	Локализация фермента	Клинические проявления и лабораторные данные
Фруктокиназа	Фруктоза + АТФ → Фруктозе-1-фосфат + АДФ	Печень Почки Энтероциты	Фруктоземия, фруктозурия
Фруктозе-1-фосфатальдолаза	Фруктозе-1-фосфат → Дигидроксиацетон-3 -фосфат + Глицеральдегид	Печень	Рвота, боли в животе, диарея, гипогликемия, Гипофосфатемия, фруктоземия, гиперурикемия, хроническая недостаточность функций печени, почек.

Б)

Рибоза — моносахарид из группы пентоз, бесцветные кристаллы, легко растворимые в воде и имеющие сладкий вкус.

Ксилоза — «древесный сахар», моносахарид из группы пентоз с эмпирической формулой C5H10O5, принадлежит к альдозам[1]. Удельное вращение водного раствора +18,8°. Не сбраживается обычными дрожжами. При восстановлении образует многоатомный спиртксилит[2]. При окислении образует ксилоновую, а затем триоксиксилоглутаровую кислоту, используемую в аналитической химии и как заменитель лимонной кислоты в пищевой промышленности[3].

Содержится в эмбрионах растений в качестве эргастического вещества. Входит в состав растительных слизей, гумми, является одним из мономеров полисахарида клеточных стенок — гемицеллюлозы ксилана. Образуется в растениях при декарбоксилированииглюкуроновой кислоты.

Получают путём кислотного гидролиза отрубей, соломы, древесины, хлопковой шелухи, кукурузных кочерыжек. На растворах ксилозы возможно выращивание дрожжеподобных организмов, используемых для получения ценного корма для скота[2].

Дата добавления: 2015-11-04