Біосинтез вуглеводів і ліпідів: основні реакції та умови перебігу



Скачати 98.91 Kb.
Дата конвертації29.04.2016
Розмір98.91 Kb.

Біо проф 10 клас урок 90


УРОК № 90

Тема: Біосинтез вуглеводів і ліпідів: основні реакції та умови перебігу.



Мета: сформувати в учнів поняття про біосинтез вуглеводів і ліпідів.

Обладнання: підручник для 10 класу «Біологія», «Робочий зошит» до підручника для 10 класу, фотографії, схеми, малюнки, що дозволяють ілюструвати синтез вуглеводів і ліпідів.

Тип уроку: урок-семінар.


Хід уроку

Обговорення запитань семінару



  1. Біосинтез вуглеводів.

  2. Біосинтез ліпідів.

  • Інформаційні матеріали до семінару

Розщеплення вуглеводів.

При перетравлюванні вуглеводів у шлунково-кишковому тракті відбувається ферментативний гідроліз глікозидних зв’язків й утворення моносахаридів, головним з яких є глюкоза. Гідроліз крохмалю починається в порожнині рота за участю амілази слини, яка частково розщеплює внутрішні -1,4-глікозидні зв’язки, утворюючи менші за крохмаль молекули — декстрини. Далі гідроліз крохмалю продовжується у верхньому відділі кишечника під дією панкреатичної амілази, яка також розщеплює -1,4-глікозидні зв’язки. Унаслідок цього із крохмалю утворюються ди- сахаридні залишки мальтози й ізомальтози.

Гідроліз усіх дисахаридів відбувається на поверхні клітин кишечника й каталізується специфічними ферментами: сахаразою, лактозою, мальтозою та ізомальтозою. Ці глікозидази синтезуються в клітинах кишечника.

Усмоктування моносахаридів з кишечника в кров здійснюється шляхом полегшеної дифузії. Якщо концентрація глюкози в кишечнику невелика, то її транспорт може відбуватися за рахунок градієнта концентрації йонів Натрію, що створюється , К+-АТФ-азою.

Глюкоза відіграє головну роль у метаболізмі, тому що саме вона є основним джерелом енергії. Глюкоза може перетворюватися майже в усі моносахариди, тим часом можливе й зворотне перетворення.

Із кров’ю ворітної вени велика частина глюкози (близько половини) з кишечника надходить у печінку, решта глюкози через загальне кров’яне русло транспортується в інші тканини. Транспорт глюкози в клітини має характер полегшеної дифузії, але регулюється в багатьох клітинах гормоном підшлункової залози — інсуліном, дія якого призводить до переміщення білків-переносників із цитозолі в плазматичну мембрану. Потім за допомогою цих білків глюкоза транспортується в клітину за градієнтом концентрації. Швидкість надходження глюкози в мозок та печінку не залежить від інсуліну й визначається тільки концентрацією її в крові. Ці тканини називають інсулінонезалежними.

Депонування й розпад глікогену

Глікоген — це основна форма депонування глюкози в клітинах тварин. У рослин цю саму функцію виконує крохмаль. Щодо структури глікоген, як і крохмаль, являє собою розгалужений полімер із глюкози.

Однак глікоген більш розгалужений і компактний. Розгалуження забезпечує швидке вивільнення при розпаді глікогену великої кількості кінцевих мономерів. Синтез і розпад глікогену не є перетворенням одне в одного, ці процеси відбуваються різними шляхами.

Глікоген синтезується в період травлення (упродовж 1-2 годин після прийому вуглеводної їжі). Глікогенез особливо інтенсивно протікає в печінці й скелетних м’язах.

Молекула глікогену містить близько 1 млн залишків глюкози, отже, на синтез витрачається значна кількість енергії. Необхідність перетворення глюкози в глікоген пов’язана з тим, що накопичення значної кількості глюкози в клітині призвело б до підвищення осмотичного тиску, оскільки глюкоза — це речовина, яка добре розчиняється. Тим часом глікоген міститься в клітині у вигляді гранул і малорозчинний. Розпад глікогену — глікогеноліз — відбувається в період між прийомами їжі.

Фізіологічне значення глікогенолізу в печінці й у м’язах різне. М’язовий глікоген є джерелом глюкози для самої клітини. Глікоген печінки використовується переважно для підтримання фізіологічної концентрації глюкози в крові. Відмінності зумовлені тим, що в клітині печінки наявний фермент глюкозо-6-фосфатаза, яка каталізує відщеплення фосфатної групи й утворення вільної глюкози, після чого глюкоза надходить у кров’яне русло. У клітинах м’язів немає цього ферменту, і розпад глікогену відбувається тільки до утворення глюкозо-6-фосфату, який потім використовується в клітині.

Біосинтез глюкози — глюконеогенез

Глюконеогенез — це синтез глюкози з невуглеводних попередників. У ссавців цю функцію виконує в основному печінка, у меншій мірі — нирки й клітини слизової оболонки кишечника.

Запасів глікогену в організмі достатньо для задоволення потреб у глюкозі в період між прийомами їжі. При вуглеводному або повному голодуванні, а також в умовах тривалої фізичної праці концентрація глюкози в крові підтримується за рахунок глюконеогенезу. У цей процес можуть бути залучені речовини, які здатні перетворитися в піруват або будь-який інший метаболіт глюконеогенезу.

Співвідношення процесів синтезу глікогену, розпаду глікогену й гліколізу в м’язах контролюють інсулін та адреналін.

Ліпідний обмін

Ліпіди є обов’язковою складовою частиною збалансованого харчового раціону людини. У середньому в організм дорослої людини з їжею щодоби надходить 60-80 г жирів тваринного й рослинного походження. У літньому віці, а також при незначному фізичному навантаженні потреба в жирах знижується, в умовах холодного клімату й при важкій фізичній праці — збільшується.

Енергетична цінність жирів вища, ніж білків і вуглеводів. Відомо, що при окисненні 1 г жирів організм одержує 38,9 кДж (9,3 ккал), тоді як при окисненні 1 г білків або вуглеводів — 17,2 кДж (4,1 ккал). Окрім того, жири є розфакторами вітамінів А, Б, Е і К, у зв’язку із чим забезпеченість організму цими вітамінами в значній мірі залежить від надходження жирів у складі їжі. З жирами в організм надходять і деякі поліненасичені жирні кислоти (лінолева, ліноленова, арахідонова), які належать до категорії незамінних (есенціальних) жирних кислот, тому що тканини людини й ряду тварин втратили здатність їх синтезувати. Ці кислоти умовно об’єднані в групу за назвою «вітамін Е».

Утворення запасів жиру в організмі людини й деяких тварин розглядають як пристосування до нерегулярного харчування й до існування в холодному середовищі. Особливо великий запас жиру у тварин, які впадають у тривалу сплячку (ведмеді, байбаки) і пристосованих до існування в умовах холоду (моржі, тюлені). У плода жир майже відсутній і з’являється тільки перед народженням.

Перетравлювання екзогенного жиру обов’язково потребує попереднього емульгування. Деякі харчові жири надходять в організм уже в емульгованій формі, наприклад молочний жир. Для інших необхідне емульгування за допомогою спеціальних речовин — емульгаторів (детергентів).

В організмі людини емульгаторами є жовчні кислоти. Це речовини стероїдної природи. Вони синтезуються в печінці з холестерину шляхом окиснення у дві первинні жовчні кислоти: холеву та хенодезоксихолеву, які потім зв’язуються з амінокислотними залишками гліцину й таурину. Так утворюються кон’юговані жовчні кислоти. Гідрофобним компонентом усіх жовчних кислот є похідне холестерину. У складі жовчі жовчні кислоти надходять у дванадцятипалу кишку й активують панкреатичну ліпазу.

Перетравлювання жирів — це гідроліз складноефірних зв’язків. Існує три ферменти, що каталізують цей процес.

Язикова ліпаза. Виробляється клітинами слизової оболонки задньої частини язика. Дія цього ферменту проявляється тільки в шлунку (раніше вважали, що це — шлункова ліпаза). Язикова ліпаза може перетравлювати вже емульгований жир. Її рН-оптимум — 4-5. Тому в шлунку дорослої людини язикова ліпаза неактивна. Насправді жири перетравлюються язиковою ліпазою лише в немовлят. У дорослих людей перетравлювання жиру відбувається тільки в кишечнику за такою схемою: «виділення жовчі — емульгування жиру — дія панкреатичної ліпази».

Панкреатична ліпаза. Сам по собі цей фермент має дуже низьку активність. Але в підшлунковій залозі виробляється білок, який, потрапляючи в кишечник, здатний активувати панкреатичну ліпазу. Назва цього білка — «коліпаза». Коліпаза виробляється у вигляді неактивного попередника — проколіпази, що активується трипсином у кишечнику. Коліпаза не є класичним активатором, вона лише зв’язує субстрат і наближає його до активного центру ліпази.

Утворені жирні кислоти й моноацилгліцерини можуть всмоктуватися в кишкову стінку.

Естераза ліпідів. Під дією цього ферменту частина моноацилгліцеринів може підлягати гідролізу з утворенням гліцеролу й жирних кислот.

Отже, продуктами перетравлювання жиру є гліцерол, жирні кислоти й моноацилгліцерини. Усмоктуються продукти перетравлювання шляхом попереднього утворення змішаних міцел із жовчними кислотами. Міцели потрапляють в ентероцити. Там з компонентів міцел знову утворюються триацилгліцерини, а жовчні кислоти по системі ворітної вени повертаються в печінку й можуть знову надходити в жовч. Цей процес називають рециркуляцією жовчних кислот.

Процес синтезу жиру в ентероцитах з компонентів міцел називають ре- синтезом жиру. У процесі ресинтезу відбувається утворення жирів, близьких за складом до жирів організму. Потім з ресинтезованого жиру, інших ліпідів та апобілків формуються ліпопротеїнові частинки — хіломікрони.

Хіломікрон побудований так само, як і інші ліпопротеїни. Це невелика жирова крапля: у її центрі перебувають триацилгліцероли, що є переважним компонентом частинки й становить 80 % маси хіломікрона. На периферії розташовані шари фосфоліпідів (8 % маси) та шари апобілків (2 % маси), два з яких — А і В48 синтезуються на рибосомах ентероцита, які чергуються. Решта 10 % маси припадає на холестерин та його ефіри. Поверхня хіломікрона гідрофільна: гідрофільні частинки білків і фосфоліпідів перебувають на поверхні частинки.

Розміри хіломікрона настільки великі, що він не може пройти крізь пори, наявні в стінках кровоносних капілярів, шляхом екзоцитозу. Тому шляхом екзоцитозу хіломікрони надходять у лімфу. Через неї вони потрапляють у велике коло кровообігу, оминаючи печінку.

Після вживання в їжу жиру в крові підвищується вміст хіломікронів.

До функцій хіломікронів належать: доставка харчового (екзогенного) жиру з кишечника в інші тканини (головним чином у жирову тканину) й транспорт екзогенного холестерину з кишечника в печінку.

Жир може синтезуватися як із продуктів розпаду жиру, так і з вуглеводів. Синтез ендогенного жиру з вуглеводів протікає в печінці й у жировій тканині.

Обмін вуглеводів і обмін жирів тісно пов’язані між собою. Вуглеводи легко можуть перетворюватися на жири, а от перетворення жирів на вуглеводи неможливе. Жири не можуть перетворюватися у вуглеводи, оскільки ацетил-КоА не може перетворюватися на піруват. Обмін жирів і вуглеводів поєднується як енергетичний обмін, що перебуває під контролем гормонів.

Основним гормоном, що регулює ліпогенез, є інсулін. Інсулін стимулює синтез жиру і біосинтез ферментів, що каталізують утворення ацил- КоА й триацилгліцеринів. Інсулін також стимулює біосинтез ферментів, що обслуговують обмін ліпідів — ферментів ГМФ-шляху розпаду вуглеводів та яблучного ферменту. Тому виснаженим хворим уводять глюкозу одночасно з інсуліном з метою збільшення жирових запасів.

Жири зберігаються до моменту їхнього використання. Катаболізм жиру здійснюється в три етапи.

  1. Гідроліз жиру до гліцеролу й жирних кислот (ліполіз).

  2. Перетворення гліцеролу й жирних кислот в ацетил-КоА.

  3. Спільний шлях — цикл трикарбонових кислот.

Процес ліполізу відомий як мобілізація жиру. Мобілізація жиру — це реакція гідролізу жиру до гліцеролу й жирних кислот. Це ферментативний процес. Здійснюють його два ферменти: ліпаза жирової тканини й моно- гліцеридліпаза.

Ключовим ферментом є ліпаза жирової тканини. Вона регулюється гормонами, тому часто її називають гормончутливою ліпазою. Усі гормони, що впливають на мобілізацію жиру, можна розділити на дві групи: гормони прямої дії (адреналін, соматотропний гормон гіпофіза, інсулін) і гормони непрямої дії (глюкокортикостероїди, статеві гормони, лептін).

Домашнє завдання

Прочитати відповідний параграф підручника, дати відповіді на запитання після параграфа.

Підбиття підсумків семінару



База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка