УГЛЕВОДЛАР АЛМАШИНУВИ

Tibbiy VA BIOLOGIK KIMYO
KAFEDRASI
Biologik kimyo
2-KURS
Uglevodlar hazmlanishi. Glikogen sintezi
va parchalanishi
Ma’ruzachilar: dots.M.U.Kulmanova
Kоriladigan savollar
• Ovqat va inson organizmining uglevodlar tarkibi.
Uglevodlarning biologik funksiyalari.
• Uglevodlar hazmlanishi va sоrilishi. Bijgish. Sutni
kоtaraolmaslik.
• Sоrilgan uglevodlarning organizmdagi taqdiri.
• Glikogen sintezi va parchalanishi, uning fiziologik
ahamiyati. Glyukokinaza va geksokinazalar ta’siri.
• Glikogen almashinuvini adrenalin va insulin bilan
boshqarilishining molekulyar mexanizmi.
• Carbohydrates are the most abundant organic
molecules in nature. They have a wide range of
functions, including providing a significant fraction
of the energy in the diet of most organisms, acting as
a storage form of energy in the body, and serving as
cell membrane components that mediate some forms
of intercellular communication. Carbohydrates also
serve as a structural component of many organisms,
including the cell walls of bacteria, the exoskeleton of
many insects, and the fibrous cellulose of plants. The
empiric formula for many of the simpler hydrates is
hence the name "hydrate of carbon."
• The main stores of glycogen in the body are
found in skeletal muscle and liver, although
most other cells store small amounts of
glycogen for use. The function of muscle
glycogen is to serve as a fuel reserve for the
synthesis of ATP during muscle contraction.
That of liver glycogen is to maintain the blood
glucose concentration, particularly during the
early stages of a fast
• Glycogen is synthesized from molecules of a-Dglucose. The process occurs in the cytosol, and
requires energy supplied by ATP (for the
phosphorylation of glucose) and uridine triphosphate
(UTP). A. Synthesis of attached to diphosphate is
the source of all of the glucosyl residues that are
added to the growing glycogen molecule. UDPglucose (Figure is synthesized from glucose and
UTP by UDP-glucose pyrophosphorylase. The highenergy bond in pyrophosphate the second product of
the reaction, is hydrolyzed to two inorganic
phosphates (Pi) by pyrophosphatase, which ensures
that synthesis of UDPglucose proceeds in the
direction of production. [Note: Glucose 6-phosphate
is converted to glucose by Glucose is an obligatory
intermediate in this reaction
• DEGRADATION OF GLYCOGEN
(GLYCOGENOLYSIS)
• The degradative pathway that mobilizes stored
glycogen in liver and skeletal muscle is not a
reversal of the synthetic reactions. Instead, a
separate set of cytosolic enzymes is required.
When glycogen is degraded, the primary
product is glucose obtained by breaking
glycosidic bonds. addition, free glucose is
released from each glucosyl residue.
• . REGULATION OF GLYCOGEN SYNTHESIS
AND
• DEGRADATION
• Because of the importance of maintaining blood
glucose levels, the synthesis and degradation of its
glycogen storage form are tightly regulated. the liver,
glycogen synthesis accelerates during periods when
the body has been well fed, whereas glycogen
degradation accelerates during periods of fasting.
skeletal muscle, glycogen degradation occurs during
active exercise, and synthesis begins as soon as the
muscle is at rest. Regulation of glycogen synthesis
and degradation is on two levels. First, glycogen
synthase and glycogen phosphorylase are
allosterically controlled. Second, the pathways of
glycogen synthesis and degradation are regulated.
Углеводлар
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Uglevodlar
Uglevodlar - bu poligidroksialdegidlar yeki
poligidroksiketonlar, ummumiy
formulasi (SN2O)n, n ≥ 3, S : H : O + 1 : 2 : 1.
S6(N2O)6 – D-glyukoza
3 asosiy uglevodlar sinfi:
Monosaxaridlar
Oligosaxaridlar
Polisaxaridlar
Glikozid bogini xosil bolishi
Моносахариды
Моносахариды или простые сахара
содержат только 1 структурную единицу
полигидроксиальдегида (альдозы)
или полигидроксикетона (кетозы).
(СН2О)n, n ≥ 3.
Физические свойства: бесцветные, кристаллические в-ва,
легко растворяются в воде, не растворяются в
неполярных растворителях, имеют сладкий вкус.
Моносахариды
Гексозы
D-глюкофураноза
D-глюкопираноза
D-глюкоза
D-манноза
D-галактоза
Олигосахариды
Олигосахариды (“олиго” – немного) состоят из коротких
цепей, образованных ковалентно связанными
моносахаридными звеньями.
Наиболее часто встречаются дисахариды (сахароза).
Глюкоза
Галактоза
Фруктоза
Глюкоза
Сахароза
Лактоза
Полисахариды
Полисахариды - состоят из длинных цепей, образованных
ковалентно связанными моносахаридами.
• Гомополисахариды (построены из остатков 1 типа мс)
• Гетерополисахариды (построены из остатков 2 или большего
числа типов мс)
Биологические функции пс – структурная и резервное
топливо.
Самые важные полисахариды:
•
•
•
•
Целлюлоза (растения)
Крахмал (растения)
Гликоген (животные)
Хитин (насекомые)
Полисахариды
Крахмал – это резервный полисахарид растений.
Состоит из 2-х компонентов:
• α – амилоза (полимер D-глюкозы, гликозидные связи α (1→4)
• α – амилопектин (полимер D-глюкозы со связями α (1→4) в
основной цепи, цепи ответвлений присоединены к основной цепи
гликозидными связями α (1→6).
α–амилоза
α–амилопектин
Крахмал
α–амилоза
α (1→4)
α–амилопектин
α (1→4) и α (1→6)
Цепочка α–амилозы образует стабильную левую спираль
(6 Glc на 1 виток), α–амилопектин имеет структуру типа куста.
Вместе они образуют сложную сеть, компактная структура
в клетках (гранулы).
Гидролизуются в организме ферментами:
• α–амилазой ( связи α (1→4) )
• глюкозидазой ( связи α (1→6))
Целлюлоза
Целлюлоза состоит из полимерных цепочек молекул
D-глюкозы (до 1000 звеньев), соединенных между собой
β (1→4) гликозидными связями. Эти вытянутые
цепочки соединяются водородными связями, образуя
прочные, не растворимые в воде волокна.
Связи β (1→4) расщепляются
ферментом целлюлазой
(микроорганизмы, простейшие, грибы)
Древесный гриб
Структура целлюлозы
Хитин
Хитин – структурный полисахарид,
основной компонент покровов тела насекомых.
Хитин построен из цепей, содержащих N-ацетил-D-глюкозамин
(связи β (1→4) ). Цепи формируют слоистую структуру,
подобную целлюлозе, но межцепочечные связи более прочные.
Полисахаридные цепи перемежаются слоями белка и образуется
очень твердая оболочка.
Элемент цепочки хитина
Uglevodlarni biologik funksiyalari
• Energetik va uglerod atomi manbai
(Fotosintez CO2 Q N2O → (CN2O)n )
• Struktur va tayanch elementi kletok osimlik,
xayvon va mikroorganizmlar uchun
(sellyuloza, xitin, peptidoglikanlar).
• Biriktiruvchi toqima komponentlari
(proteoglikanlar togay, pay, teri va sinovial
suyuqligi).
• Xujayralarni biologik spetsifikligini
ta’minlaydi (membrana glikoproteinlari)
Organizmda uglevodlari vazifalari
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Monosaxaridlar:
energetik funksiya (ATF xosil bolishi).
plastik funksiya (di-, oligo-, polisaxaridlar, aminokislota, lipid, nukleotid sintezi uchun manba).
detoksikatsion funksiya (glyukozani xosilasi glyukuronidlar zaxarli metabolitlar va
ksenobiotiklarni zararsizlanitirish).
glikolipidlar tarkibi (serebrozidlar).
Disaxaridlar: U cheloveka obrazuyetsya tolko 1 disaxarid - laktoza. Laktoza sinteziruyetsya pri
laktatsii v molochno’x jelezax i soderjitsya v moloke.
yavlyayetsya istochnikom glyukozo’ i galaktozo’ dlya novorojdenno’x;
uchastvuyet v formirovanii normalnoy mikrofloro’ u novorojdenno’x.
Oligosaxaridlar–glikoproteinlar (ferment, oqsil-transportyor, oqsil-retseptor, gormonlar),
glikolipidlar (globozidlar, gangliozidlar) tarkibiga kiradi. Xujayra tashqi yuzasida glikokaliksni
xosil qiladi.
Polisaxaridlar – Gomopolisaxaridlar rezerv funksiyasi (glikogen). Geteropolisaxaridlar (GAG)
xujayralararo moddasini struktur komponentlari (xondroitinsulfat, gialuron kislota), xujayra
proliferatsiyasi va differensirovkasida ishtirok etadi, antikoagulyant (geparin).
Ovqat tarkibidagi uglevodlar
•Uglevodlar — ovqatning asosiy tarkibi,
ratsioni 75% tashkil etadi va 50% ortiqroq
kerakli kaloriyalar bilan ta’minlaydi.
•Katta odamlarni kundalik extiyoji 400gG’sut,
sellyuloza va pektinga 10-15 gG’sut.
• Tavsiya etiladi koproq murakkab
polisaxaridlar is’temol qilish. kamroq esa
monosaxaridlar.
•60% osimlik kraxmal
•30% saxaroza
•10% laktoza, glyukoza, fruktoza, glikogen
Uglevodlarni xazimlanishi
•
•
•
•
•
Solakda ferment α-amilaza, polisaxaridni
ichki α-1,4-glikozid boglarni uzadi .
Asosiy xazimlanish 12-barmoqli ichakda
pod deystviyem fermentov me’da osti
bezi sharasi tarkibidagi fermenlar
ta’sirida –
α-amilaza,
amilo-1,6-glikozidaza va
oligo-1,6-glikozidaza (terminal
dekstrinaza).
•
•
•
•
•
GLIKOZID BOҒLARNI GIDROLIZLOVChI FERMENTLARLAR DISAXARIDAZALAR, ENTEROTSITLARNI SITOPLAZMATIK
MEMBRANASI TAShKI YuZASIDA FERMENTATIV
KOMPLEKSLAR XOLATIDA JOYLAShGAN .
SAXARAZO-IZOMALTAZA KOMPLEKS –SAXAROZA VA
IZOMALTOZANI, Α-1,2 – I Α-1,6-GLIKOZID BOҒIGA VA Α-1,4GLIKOZID BOҒINI MALTOZA VA MALTOTRIOZA (TRISAXARID,
KRAXMALDAN XOSIL BULADI).
GLIKOAMILAZA KOMPLEKS – OLIGOSAXARIDLAR
TARKIBIDAGI GLYuKOZA ҚOLDIҚLARINI Α-1,4-BOGLARNI.
XAMDA MALTOZAGA MALTAZA SIFATIDA TA’SIR ETADI.
Β-GLIKOZIDAZA KOMPLEKS (LAKTAZA) – LAKTOZADA Β1,4-GLIKOZID BOҒINI UZADI.
TREGALAZA –TREGALOZANI PARChALIDI – QOZIҚORINLAR
DISAXARIDI.
• Mannoza, ksiloza, arabinoza diffuziya yоli bilan
sоriladi, boshqa uglevodlar sоrilishi aktiv
transport yоli bilan amalga oshiriladi. Natriy
ionlari ahamiyatga ega.
• Monosaxaridlarning sоrilish tezligi:
• D-galaktoza – 110
• D-glyukoza - 100
• D-fruktoza - 43
• D-mannoza - 19
• D-ksiloza - 15
• L-arabinoza- 9
ПРОСВЕТ КИШЕЧНИКА
галактоза
рибоза
фруктоза
Na+
глюкоза
3Na+
2К+
Nа+/К+-АТФаза
рибоза
фруктоза
Na+
глюкоза
3Na+
2К+
галактоза
АТФ
АДФ
ЭНТЕРОЦИТ
КРОВЬ
рибоза
фруктоза
глюкоза
галактоза
+Фн
Glyukoza оtkazilishining asosiy
mexanizmlari
• Faol transport, natriy ionlari
konsentratsiyasiga bogliq (buyrakda,
ichakda).
• Yengillashgan diffuziya. Uning retseptorlari
barcha tоqimalarda mavjud (glyukoza
transporterlari, GLYUT). Tоqimalarda 5
xil GLYUT mavjud, ular turli tоqimalarda
joylashgan.
Транспорт глюкозы из крови в клетки
Глюкоза поступает из кровотока в клетки путём облегчённой
диффузии с помощью белков-переносчиков - ГЛЮТов.
Глюкозные
транспортёры
ГЛЮТы
имеют
доменную
организацию и обнаружены во всех тканях.
Выделяют 5 типов ГЛЮТов:
• ГЛЮТ-1 - преимущественно в мозге, плаценте, почках,
толстом кишечнике;
• ГЛЮТ-2 - преимущественно в печени, почках, β-клетках
поджелудочной железы, энтероцитах, есть в эритроцитах.
Имеет высокую Км;
• ГЛЮТ-3 - во многих тканях, включая мозг, плаценту, почки.
Обладает большим, чем ГЛЮТ-1, сродством к глюкозе;
• ГЛЮТ-4 - инсулинзависимый, в мышцах (скелетной,
сердечной), жировой ткани;
• ГЛЮТ-5 - много в клетках тонкого кишечника, является
переносчиком фруктозы.
Xujayraga glyukozaning transport qilinishi
Glyukozaning organizmda
sarflanish yоllari
Овкат таркиби
Жигар ва мушак
гликогени
Глюкоза
АТФ
Гексогиназа
АДФ
Гликоген
Структур
полисахарид
Глюкоза-6-фосфат
Баъзи
Аминокислоталар
Липидлар
СО2+Н2О+Q
Пентозалар
Glikogen tuzilishi
Glyukozani fosforillanishi
Geksokinaza fermenti
• Geksokinaza – barcha xujayralarda bоladi,
D-glyukozadan boshqa geksozalarning ham
fosforillanishini katalizlaydi. Izoformalari
mavjud. Glyukoza-6-fosfat uning allosterik
ingibitoridir.
Glyukokinaza fermenti
• Jigarda bоladi va geksokinazadan
farqlanadi:
• Faqat D-glyukoza uchun spetsifik
• Glyukoza-6-fosfat unga ingibitor sifatida
ta’sir etmaydi
• Glyukoza uchun yuqori Kmga ega
• Glyukoza konsentratsiyasi qonda
kоtarilganda ta’sir etadi, glyukoza
glikogenga aylanadi.
GLIKOGEN SINTEZI
• Glikogensintazaning 2 shakli tafovut etiladi:
• - glikogen-sintaza I (fosforillanmagan faol
shakli)
• - glikogen-sintaza D (fosforillangan faol
bоlmagan shakli)
• Glikogenning shoxlangan
strukturasi amilo (1,4→1,6)
transglikozilaza fermenti
yordamida hosil bоladi.
• Glikogenfosforilaza 2 shaklda bоladi:
• Glikogenfosforilaza a – fosforillangan aktiv
shakli. 4 subbirlikdan iborat, har bir
subbirlikda fosfoserin bor, kofermentlik
vazifasini piridoksalfosfat bajaradi.
• Glikogenfosforilaza b –fosforillanmagan faol
bоlmagan shakli. 2 subbirlikdan iborat
• Glikogenfosforilaza faolligi boshqariladi:
• - sAMF yordamida
• - AMF fosforilazaning allosterik
modulyatoridir. AMF fosforilaza b bilan
birikkanda uning konformatsiyasi оzgarib,
faol shaklga оtadi. ATF AMFning
birikishini tormozlaydi.
Гликогенни жигар ва мушакларда алмашинуви
Glikogen almashinuvining buzilishi
•
•
•
•
•
•
Glikogenozlar
Glyukoza-6-fosfataza
1,4-glyukozidaza
Jigar fosforilazasi
Aglikogenozlar
UDF-glyukoza-glikogentransglikozilaza
Glyukoza katabolizmining sxemasi
Glyukozani aerob oksidlanishi 3
bosqichda kechadi:
• Glikolitik bosqich - 8 ATF
• Piruvatni oksidlanishli dekarboksillanishi 6 ATF
• Krebs sikli - 24 ATF
Glyukozani aerob parchalanishi
• Aspartat-malat mokki mexanizmi
asosan jigar, buyrak va yurakda
kechadi.
Glitserofosfat mokki mexanizmi
• Dioksiatsetonfosfat QNADN2 → 3glitserofosfat Q NAD
• Mushak, miya tоqimasida joylashgan.
Anaerob glikoliz
• glyukozadan energiya hosil bоlishining
sodda (primitiv) usuli
• anaerob organizmlarda energiya hosil
qilishning asosiy yоli
• aerob organizmlarda glyukoza aerob
parchalanishining birinchi bosqichi
• katabolik va anabolik reaksiyalar uchun
zarur oraliq metabolitlar bilan ta’minlaydi
•
•
•
•
Glikoliz uchun xos bоlib hisoblanadi:
- Glikolitik oksidoreduksiya
- Substrat fosforillanish
Anaerob glikolizda 2 molekula ATF hosil
bоladi
• Anaerob glikogenolizda 3 molekula ATF
hosil bоladi.
Anaerob glikolizning ahamiyati
• substrat fosforlanish hisobiga 2ATF hosil
bоladi
• sitoplazmada joylashgan, membranalar
bоlishini talab etmaydi
• mitoxondrial kasalliklarda ahamiyatga ega
• sitoplazmadagi biosintez jarayonlarida
glikolizda hosil bоlgan ATF sarflanadi.