Глюкоза в организме человека. Свойства, обусловленные наличием альдегидной группы

Организм человека – сложный механизм, в котором все подчинено правильному взаимодействию органов и систем, а также поддержанию на должном уровне важных биологических показателей. Одним из таких показателей является уровень сахара в крови.

Что такое глюкоза и каковы ее функции

Сахар, или, по-научному, глюкоза – ценное органическое соединение, отвечающее за обеспечение клеток организма энергией. По сути, это сложный углевод, который попадает в наш организм с пищей.

Далеким от медицины людям может показаться, что глюкоза приносит лишь вред организму, так как она вызывает увеличение массы тела и провоцирует ожирение. Тем не менее, глюкоза – вещество незаменимое для человека и вот почему.

Попадая в организм сложный углевод, глюкоза, расщепляется до двух простейших углеводов – фруктозы и галактозы. Далее сахар попадает в кровоток, который разносит его по всему организму. Часть простых углеводов идет на восполнение затраченной человеком энергии, а другая часть откладывается про запас в мышцах, жировой ткани и печени, в виде гликогена. После завершения процесса переваривания пищи в организме начинаются обратные реакции, а значит, вырабатываются гормоны, которые преобразовывают гликоген обратно в глюкозу. Это позволяет поддерживать должный уровень сахара в крови, а значит, сохранять работоспособность организма и его высокий тонус.

Главным гормоном, который синтезируется поджелудочной для поддержания нормального уровня глюкозы в крови, является инсулин.

Основные функции глюкозы:

• участвует в обменных процессах, обеспечивая правильную работу всех органов и систем;
• обеспечивает тело энергией, позволяя человеку на протяжении дня чувствовать себя в тонусе;
• питает энергией головной мозг, сохраняя ясность ума, поддерживая память, внимание и другие когнитивные функции;
• поддерживает эмоциональное состояние человека, укрепляя нервную систему и помогая организму противостоять стрессам;
• обеспечивает быстрое насыщение организма;
• стимулирует работу сердечной мышцы;
• помогает печени выводить токсичные вещества и шлаки;
• запускает процессы регенерации в мышцах.

Тем не менее, при всем многообразии полезных свойств глюкозы, нужно понимать, что пользу организму она приносит лишь в случае, когда ее уровень в крови не выходит за границы нормы. В противном случае сахар начинает приносить организму серьезный вред.

Вредное влияние глюкозы на организм:

• способствует набору массы тела и вызывает ожирение;
• провоцирует возникновение аллергических реакций;
• повышает показатели холестерина в крови;
• вызывает проблемы с кровообращением;
• повышает артериальное давление;
• ухудшает состояние сердечной мышцы;
• изменяет состояние глазного дна.

Признаки нарушения уровня сахара в крови

Знание показателей уровня глюкозы и регулярный контроль этих показателей позволяет своевременно выявлять и предотвращать тяжелые заболевания. К слову, человек по собственному самочувствию может определить, что уровень глюкозы вышел за пределы нормы.

Состояние, при котором в крови наблюдается повышенный уровень глюкозы, называется гипергликемией. Это наиболее опасное состояние, которое грозит человеку массой проблем со здоровьем, в частности, развитием сахарного диабета.

Признаки гипергликемии:

• вялость, апатия и постоянная усталость;
• жажда и сухость во рту;
• частые позывы к мочеиспусканию;
• проблемы со зрением;
• запах ацетона изо рта;
• аллергические проявления;
• повышение давления;
• снижение веса;
• появление проблем с сердцем и кровообращением;
• покалывание в ногах.

Кроме того, при длительном нарушении уровня глюкозы в крови, диагностические исследования показывают изменения глазного дна, которые способны привести к катаракте и глаукоме, а также увеличение показателей холестерина в крови, намекающее на развитие гиперхолестеринемии и атеросклероза.

Состояние, при котором у человека наблюдаются низкие показатели глюкозы в крови, называется гипогликемией. Оно угрожает здоровью в меньшей степени, однако оставлять без внимания такое состояние нельзя.

Признаки гипогликемии:

• тахикардия;
• частая раздражительность;
• ночные кошмары;
• резкая потеря сил;
• хождение во сне;
• утренние головные боли;
• избыточное выделение пота;
• помутнение в глазах;
• обморок и потеря сознания;
• проблемы с эрекцией;
• набор массы тела.

Как сдается анализ на уровень сахара

Вышеперечисленные симптомы могут указывать на развитие различных заболеваний, а потому человеку с подобной симптоматикой следует посетить врача и сдать анализ крови на определение гликемического уровня.

Для определения уровня глюкозы в крови, анализ необходимо сдавать с утра, в период с 8 до 11 часов, и обязательно натощак. Здесь важно подготовиться к данной процедуре, для чего нужно:

• не принимать пищу за 8–10 часов до сдачи анализа (разрешается пить лишь чистую воду);
• за 24 часа до сдачи анализа нельзя употреблять алкогольные напитки;
• нельзя жевать жевательную резинку перед забором крови;
• не следует чистить зубы перед сдачей анализа;
• нельзя сдавать анализ, если вы провели ночь без сна, если вы расстроены или перевозбуждены;
• перед забором крови следует 15–20 минут провести в спокойной обстановке, желательно сидя, чтобы пришел в норму сердечный ритм и нормализовалось давление.

Если анализ показал отклонение от нормальных параметров, спустя 3-4 дня его рекомендуют сдать повторно. Наиболее точный результат можно получить, сдав на анализ венозную кровь, однако к этому методу исследования прибегают в крайних случаях, когда у пациента имеется подозрение на нарушение уровня глюкозы.

К тому же, каждый человек, проверяющий уровень сахара в крови, должен понимать, что на результаты диагностики могут влиять следующие факторы:

• употребление сладких продуктов (к примеру, сладкого чая);
• сильная утомляемость;
• нервное перенапряжение;
• предменструальный синдром;
• беременность.

Кроме того, у людей, страдающих от сахарного диабета, или имеющих предрасположенность к этому заболеванию, под рукой всегда должен находиться специальный портативный прибор – глюкометр. Этот медицинский прибор в считанные секунды показывает уровень сахара в крови, а значит, дает человеку информацию относительно возможных дальнейших действий по поддержанию собственного здоровья.

Нормы сахара в крови

В идеале уровень сахара в крови у представителей обоих полов должен варьироваться в пределах 3,3–5,5 ммоль/л. Это показатель крови, сданной натощак, с учетом того, что человек не кушал в течение 8 часов и не употреблял сладкие продукты накануне вечером. В течение дня, после обеда или ужина, показатели сахара будут возрастать.

Если же у взрослого человека с утра натощак провести забор венозной крови, ее нормальные показатели должны находиться в пределах 6,1–7 ммоль/л.

Пред диабетическое состояние. Специалисты ставят такой вердикт в том случае, если два анализа крови показывают уровень сахара на уровне 6,9–7,7 ммоль/л.

Сахарный диабет. Этот диагноз может быть поставлен в том случае, если в течение продолжительного времени уровень сахара в крови у пациента превышает показатель 7,7 ммоль/л.

Норма сахара в крови у мужчин

Нужно заметить, что рассматриваемый показатель серьезно зависит от возраста, а потому говоря о норме сахара, нужно учитывать возраст мужчины. Рассмотрим нормальные показатели в зависимости от возраста:

• для мужчин 14–50 лет – 3,9–5,8 ммоль/л;
• для мужчин 50–60 лет – 4,4–6,2 ммоль/л;
• для мужчин 60–90 лет – 4,6–6,4 ммоль/л;
• для мужчин от 90 лет – 4,6–6,7 ммоль/л.

Как можно заметить, у мужчин, достигших 50-летнего возраста, показатель глюкозы в крови существенно возрастает. Это говорит о том, что мужчинам старше 50 лет следить за уровнем сахара в крови нужно особенно тщательно.

Норма сахара в крови у женщин

Нормальные показатели уровня глюкозы в крови для представительниц слабого пола такие:

• для девушек 16–19 лет – 3,2–5,3 ммоль/л;
• для женщин 20–30 лет – 3,3–5,5 ммоль/л;
• для женщин 30–39 лет – 3,3–5,6 ммоль/л;
• для женщин 40–49 лет – 3,3–5,7 ммоль/л;
• для женщин 50–59 лет – 3,5–6,5 ммоль/л;
• для женщин 60–69 лет – 3,8–6,8 ммоль/л;
• для женщин 70–79 лет – 3,9–6,9 ммоль/л;
• для женщин 80–89 лет – 4,1–7,1 ммоль/л.

Как и у мужчин, у представительниц прекрасного пола после 60 лет, норма глюкозы в крови серьезно возрастает. Это говорит о том, что с после 60-летнего возраста данный показатель особенно важно контролировать.

Норма сахара в крови у детей

Отдельно рассмотрим данный показатель у детей, так как с появления на свет и до совершеннолетия, показатели уровня сахара в крови серьезно варьируются.

• для ребенка до 1 месяца – 2,7–3,2 ммоль/л;
• для грудничков 1–5 месяцев – 2,8–3,8 ммоль/л;
• для малюток 6–9 месяцев – 2,9–4,1 ммоль/л;
• для малышей до 1 года – 2,9–4,4 ммоль/л;
• для малышей 1–3 лет – 3,0–4,5 ммоль/л;
• для детишек 3–4 лет – 3,2–4,7 ммоль/л;
• для детишек 4–6 лет – 3,3–5,0 ммоль/л;
• для детей 6–9 лет – 3,3–5,3 ммоль/л;
• для подростков 9–18 лет – 3,3–5,5 ммоль/л.

Норма сахара в крови при беременности

Если говорить о женщинах «в положении», то их показатель глюкозы должен находиться в пределах 4,6–6,0 ммоль/л. Превышение этого значения – отклонение, о котором должны знать специалисты. Дело в том, что превышение допустимого предела может сигнализировать об избыточном весе у будущей мамочки, нестабильном уровне гормонов или многоводии.

Практика показывает, что уровень сахара может повыситься у первородящих женщин, но чаще этот наблюдается у представительниц слабого пола, чьи предыдущие роды заканчивались выкидышем или мертворождением.

Что делать, если уровень сахара понижен

В случае если диагностика показала низкий уровень сахара, есть смысл задуматься о причинах гипогликемии. В большинстве случаев это:

• обезвоживание;
• алкоголизм;
• общее истощение организма;
• сильное переутомление;
• гормональная недостаточность (угнетение синтеза кортизола, глюкагона и других);
• высокие дозировки инсулина и сахароснижающих лекарств (у «диабетиков»);
• скудное и нерациональное питание;
• сердечная, почечная или печеночная недостаточность;
• менструация;
• врожденные аномалии аутоиммунного характера.

В каждом из этих случаев специалист назначит свое лечение. Тем не менее, пациенту с такой проблемой врач назначает прием моносахарида декстрозы. В тяжелых случаях может потребоваться внутривенное ведение глюкозы при помощи капельницы.

Диета при гипогликемии

Отдельно скажем о диете, без которой невозможно справиться с гипогликемией. Чтобы следовать такой диете:

• разнообразьте рацион сложными углеводами (макаронами из грубых сортов пшеницы и цельнозерновым хлебом);
• чаще употребляйте продукты с клетчаткой (картофель, кукурузу и горох);
• выбирайте нежирные источники белка (бобы, рыбу и кроличье мясо);
• обязательно включайте в ежедневный рацион сладкие фрукты;
• исключите из рациона манную кашу, макароны из высших сортов пшеницы, жирные и сдобные продукты, крепкие бульоны, жирное мясо, копчености, перец и горчицу;
• ограничение употребление кофе и газированных напитков (особенно сладкой газировки);
• старайтесь как можно реже употреблять конфеты, печенье, покупные соки и мед;
• питайтесь дробно (примерно 5-6 р/день), употребляя пищу малыми порциями.

Что делать, если уровень сахара повышен

Данное состояние более опасно для здоровья, так как в большинстве случаев говорит о развитии тяжелейшего заболевания под названием сахарный диабет. Повышенный уровень сахара в крови как раз и является важнейшей характеристикой этого заболевания.

Из других причин, которые могут повлиять на повышение уровня глюкозы можно выделить:

• неправильное питание (присутствие в ежедневном рационе большого количества высококалорийной пищи);
• стрессы (чаще всего данное состояние наблюдается, когда стресс сочетается с ослабленным иммунитетом и локальным воспалительным процессом);
• наличие в организме тяжелого инфекционного заболевания;
• прием некоторых лекарств (Фентимидина, Ритуксимаба, ниацина, кортикостероидов, антидепрессантов и бета-блокаторов);
• хронический дефицит витаминов группы B в организме.

Как и в случае с гипогликемией, действовать в этом случае необходимо отталкиваясь от причины аномалии. Тем не менее, в 90% случаев наличие у пациента гипергликемии говорит о развитии сахарного диабета 2-го типа.

Больному с таким заболеванием необходим прием сахароснижающих препаратов, а также специальное питание, в котором продукты делятся на запрещенные и разрешенные к употреблению.

Запрещенные при гипергликемии продукты:

• выпечка из сдобного и слоеного теста;
• конфеты, торты и прочие сладости;
• жирное мясо и рыба (в т.ч. рыбные и мясные бульоны);
• консервированные продукты и копченая пища;
• творожная масса с сахаром и сливки;
• соленья и маринады;
• молочные супы с манной и рисовой крупой;
• жирные и острые соусы;
• макароны;
• сало;
• сыры;
• сладкие фрукты (бананы, виноград, изюм, инжир и финики);
• напитки с высоким содержанием сахара.

Разрешенные при гипергликемии продукты:

• нежирное мясо (курица, крольчатина, телятина);
• печень, говяжий язык;
• нежирная рыба и морепродукты;
• бобы, фасоль и чечевица;
• нежирное молоко и молочные продукты;
• кисломолочные продукты;
• яйца (не более 2 в день);
• каши на молоке и воде (гречневая, перловая, ячневая, геркулесовая и пшенная);
• овощи (капуста, кабачки, тыква, листья салата);
• несладкие фрукты и ягоды;
• орехи (грецкие, кешью, миндаль);
• овощные соки, морсы и несладкий чай;
• некоторые сладости (пастила, зефир, изредка мед);
• растительное и сливочное масло;
• грибы.

Теперь вы знаете, зачем нужно проверять норму сахара в крови, и что может сказать о здоровье этот показатель. Такие знания позволят вам тщательнее контролировать состояние своего организма и правильно реагировать на появившиеся отклонения.
Крепкого вам здоровья!

Глюкоза – натуральный моносахарид, иначе называемый виноградный сахар . Содержится в некоторых ягодных культурах и фруктах. Большое количество вещества входит в состав виноградного сока, откуда и появилось его название. Чем полезна глюкоза для человека, какое значение она имеет для здоровья?

Значение для организма

Глюкоза – бесцветное вещество, имеющее сладкий привкус, способное растворяться в воде. Проникая в желудок, расщепляется на фруктозу. Глюкоза в организме человека нужна для осуществления фотохимических реакций : она переносит энергию к клеткам и участвует в процессе метаболизма.

Полезные свойства кристаллического вещества:

• способствует бесперебойной работе клеточных структур;
• поступая в клетки, моносахарид обогащает их энергией, стимулирует внутриклеточные взаимодействия, в результате чего происходит процесс окисления и биохимические реакции.

Элемент способен самостоятельно синтезироваться в организме . На основе простого углевода изготавливают медицинские средства, предназначенные для восполнения его нехватки в организме.

Форма выпуска

Виноградный сахар выпускают в разных формах:

• В форме таблеток. Глюкоза в таблетках полезна для улучшения общего самочувствия, повышения физических и умственных способностей .
• В виде раствора для постановки капельниц. Применяется для нормализации водно-солевого и кислотно-щелочного равновесия.
• В растворе для внутривенных инъекций. Используется для увеличения осмотического давления, в качестве мочегонного и сосудорасширяющего препарата.

Мнения о виноградном сахаре противоречивые. Некоторые утверждают, что вещество провоцирует ожирение, другие считают его источником энергии, без которого здоровому человеку не обойтись ни дня. В чем польза и вред глюкозы для организма?

Польза

В кровеносной системе человека вещество должно присутствовать всегда . Простой углевод проникает во внутренние органы вместе с пищей.

Растворяясь в пищеварительном тракте, еда разлагается на жиры, белковые соединения и углеводы. Последние, в свою очередь, расщепляются на глюкозу и фруктозу, которые, проникая в кровеносное русло, распространяются по клеткам и внутренним органам.

Истории наших читателей

Владимир
61 год

Чищу сосуды стабильно каждый год. Начал этим заниматься когда мне стукнуло 30, т. к. давление было ни к черту. Врачи руками только разводили. Пришлось самому браться за свое здоровье. Разные способы испробовал, но один мне помогает особенно хорошо...
Подбронее >>>

Продукт обладает положительными свойствами:

• участвует в процессах обмена веществ. При ее дефиците люди ощущают недомогание, упадок сил и сонливость;
• является главным источником энергии . Приняв небольшое количество глюкозосодержащей пищи, можно восстановить силы;
• нормализует работу сердца;
• используется в медицинских целях в лечении множества заболеваний: гипогликемии, отравлений, патологий мозга, болезней печени, инфекционных заболеваний;
• питает головной мозг. Этот моносахарид – главная пища для мозга. При его недостатке могут возникнуть ухудшение умственных способностей, трудности с сосредоточением;
• утоляет чувство голода;
• избавляет от стрессовых состояний.

Углевод способен скорректировать психоэмоциональное состояние, улучшить настроение и успокоить нервную систему.

Вред

Глюкоза может нанести организму вред. Пациентам, имеющим нарушение обмена веществ, а также пожилым людям, не следует злоупотреблять продуктами, содержащими большое количество углеводов. Переизбыток вещества может привести к негативным последствиям:

• возникновению жировых отложений, ожирению;
• расстройству процесса метаболизма ;
• нарушению работы поджелудочной железы, что, в свою очередь, негативно отражается на синтезе инсулина;
• увеличению количества холестерина в крови, атеросклерозу;
• формированию тромбов;
• появлению аллергических реакций.

Норма и последствия отклонения

Необходимая норма глюкозы в организме – 3,4-6,2 ммоль/л . При любых отклонениях от допустимых границ могут возникнуть тяжелые расстройства.

При дефиците инсулина – гормона, вырабатываемого поджелудочной железой, вещество не усваивается в организме, не проникает в клетки и концентрируется в кровеносной системе. Это приводит к голоданию клеточных структур и их гибели. Данное состояние является серьезной патологией, и в медицине называется сахарным диабетом.

При несбалансированном рационе, длительных диетах, а также под влиянием некоторых заболеваний, и у человека может понизиться уровень сахара в крови. Это грозит ухудшением умственных способностей, анемией, а также развитием гипогликемии. Недостаток сахара негативно отражается на функционировании мозга, а также пагубно влияет на работу всего организма.

Переизбыток моносахарида чреват развитием сахарного диабета, поражением нервной системы, органов зрения.

Излишки вещества, проникая в кровеносное русло, отрицательно воздействуют на сосуды, что влечет за собой ухудшение функций жизненно важных органов. Впоследствии это может привести к появлению атеросклероза, сердечной недостаточности, слепоты, патологии почек.

Именно поэтому употреблять глюкозосодержащие продукты следует, придерживаясь допустимой нормы .

Суточная норма глюкозы рассчитывается исходя из веса пациента: человеку весом 70 кг необходимо 182 г вещества. Чтобы рассчитать свою потребность в сахаре, необходимо массу тела умножить на 2,6.

Кому назначают

В некоторых случаях требуется дополнительное употребление глюкозы. Чаще всего специалисты назначают средство в таблетках при плохом питании . Кроме того, его применяют:

• в период беременности, при недостаточном весе плода;
• во время интоксикации наркотическими и химическими средствами;
• при гипертоническом кризе, сильном падении артериального давления, а также ухудшении кровоснабжения некоторых органов;
• для восстановления организма после отравления и обезвоживания, возникшего в результате поноса и рвоты;
• в восстановительный период после операций;
• при падении количества сахара в крови, гипогликемии, сахарном диабете;
• при патологиях печени, кишечных инфекциях, повышенной кровоточивости;
• после продолжительных инфекционных болезней.

Аскорбинка с глюкозой особенно полезна для растущего организма. Дефицит продукта во время активного роста детей может привести к дистрофии скелетных мышц и разрушению зубов.

Кроме того, применение таблеток поможет восполнить утраченный витамин C у курильщиков , которые теряют его в процессе курения.

Передозировка

Очень неприятными последствиями для жизни человека может обернуться превышение допустимой нормы в 4 раза. При злоупотреблении сахаром и другими сахаросодержащими продуктами могут возникнуть метеоризм, рвота, понос .

Крайне опасна передозировка глюкозой для диабетиков, которая может вызвать различные осложнения. Заподозрить переизбыток элемента можно по симптомам:

• частая потребность в мочеиспускании;
• сбой работы сердца;
• расстройство зрительных способностей;
• нарушение сознания;
• сухость во рту;
• интенсивная жажда;
• вялость, упадок сил;
• зуд кожных покровов.

Данные признаки проявляются, как правило, при единичных случаях превышения дозы.

У людей, страдающих сахарным диабетом, увеличивается вероятность осложнений протекания заболевания. Чаще всего диабетиков беспокоят трудно заживающие раны, ломкость костей, тромбообразование, болезненные ощущения в мышцах, повышение холестерина.

Таким образом, содержание глюкозы в крови должно быть на определенном уровне. Любые отклонения от нормы провоцируют расстройство работы эндокринной системы и нарушение метаболизма , которые, в свою очередь, негативно отражаются на общем состоянии.

Поставщиком энергии для нашего организма могут быть жиры, белки и углеводы. Но из всех веществ, которые использует наш организм для своих энергетических потребностей, главное место занимает глюкоза.

Что такое глюкоза?

Глюкоза или декстроза - это бесцветный или белый мелкокристаллический порошок без запаха, сладкий на вкус. Глюкозу можно назвать универсальным топливом, так как большинство энергетических потребностей организма покрывается за ее счет.

Это вещество должно постоянно присутствовать в нашей крови. Причем для организма опасен, как его избыток, так и недостаток. Так во время голода организм начинает «использовать в пищу» то, из чего он построен. Тогда в глюкозу начинают преобразовываться мышечные белки , что может быть достаточно опасно.

Цветовая шкала индикаторных визуальных тест-полосок

Эти тест-полоски применяются для выявления отклонения сахара крови от нормы в домашних условиях.

Официальные нормы глюкозы в крови, утвержденные ВОЗ.

Система пища-глюкоза-гликоген

В организм человека глюкоза поступает с углеводами. Попадая в кишечник, сложные углеводы расщепляются до глюкозы, которая затем всасывается в кровь. Часть глюкозы расходуется на энергетические нужды, другая часть может отложиться в виде жировых запасов, а некоторое количество откладывается в виде гликогена. После того как пища переварится, и приток глюкозы из кишечника прекратится, начинается обратное превращение жиров и гликогена в глюкозу. Так наш организм поддерживает постоянную концентрацию глюкозы в крови .

Превращение белков и жиров в глюкозу и обратно - это процесс, на который требуется много времени. Но вот взаимопревращение глюкозы и гликогена происходит очень быстро. Поэтому гликоген играет роль основного запасного углевода. В организме он откладывается в виде гранул в различных типах клеток, но в основном в печени и мышцах. Запас гликогена у человека среднего физического развития может обеспечивать его энергией в течение суток.

Гормоны-регуляторы

Превращение глюкозы в гликоген и обратно регулируется рядом гормонов. Понижает концентрацию глюкозы в крови инсулин. А повышает - глюкагон, соматотропин, кортизол, гормоны щитовидной железы и адреналин. Нарушения в прохождении этих обратимых реакций между глюкозой и гликогеном могут приводить к серьезным заболеваниям, наиболее известным из которых является сахарный диабет .

Измерение глюкозы в крови

Основной тест на наличие сахарного диабета - измерение глюкозы в крови.

Концентрация глюкозы различна в капиллярной и венозной крови и колеблется в зависимости от того, поел человек или голоден. В норме при измерении натощак (не менее чем через 8 часов после последнего приема пищи) в капиллярной крови содержание глюкозы составляет 3,3 - 5,5 (ммоль/л), а в венозной 4,0 - 6,1 (ммоль/л). Через два часа после еды уровень глюкозы не должен превышать 7,8 (ммоль/л), как для капиллярной, так и для венозной крови. Если на протяжении недели при измерении натощак уровень глюкозы не опускается ниже 6,3 ммоль/л, то нужно обязательно обращаться к эндокринологу и проводить дополнительное обследование организма.

Гипергликемия - много глюкозы в крови

Гипергликемия развивается чаще всего при сахарном диабете. Уровень глюкозы может повыситься при:

• сахарном диабете
• стрессе, сильном эмоциональном напряжении
• болезнях эндокринной системы, поджелудочной железы, почек
• инфаркте миокарда

Врач-эндокринолог

При стрессовых ситуациях может повышаться глюкоза крови. Дело в том, что организм в ответ на острую ситуацию выделяет стресс-гормоны, которые, в свою очередь, повышают глюкозу крови.

Гипергликемия бывает:

• легкая - 6,7 ммоль/л
• средней тяжести - 8,3 ммоль/л
• тяжелая - более 11,1 ммоль/литр
• состояние прикомы - 16,5 ммоль/л
• кома - более 55,5 ммоль/л

Гипогликемия - мало глюкозы в крови

Гипогликемией считается состояние, когда концентрация глюкозы в крови ниже 3,3 ммоль/л. Клинические проявления гипогликемии начинаются после снижения уровня сахара ниже 2,4 - 3,0 ммоль/л. При гипогликемии наблюдаются:

• мышечная слабость
• нарушение координации движений
• спутанность сознания
• повышенная потливость

Уровень глюкозы снижается при:

• заболеваниях поджелудочной железы и печени
• некоторых заболеваниях эндокринной системы
• нарушении питания, голодании
• передозировке гипогликемических препаратов и инсулина

При очень сильной гипогликемии может развиться .

Глюкоза в медицине

Раствор глюкозы используются при лечении целого ряда болезней, при гипогликемии и различных интоксикациях, а также для разведения некоторых лекарственных препаратов при введении их в вену.

Глюкоза - необходимое вещество, которое играет очень важную роль в работе нашего организма.

Израильский врач опроверг стереотип о том, что сахар провоцирует развитие диабета и назвал другие причины заболевания

Важнейшим из моносахаридов является глюкоза С 6 Н 12 О 6 , которую иначе называют виноградным сахаром. Это белое кристалли­ческое вещество, сладкое на вкус, хорошо растворимое в воде. Глюкоза содержится в растительных и живых организмах, в особенности велико ее содержание в виноградном соке (отсюда и название — виноградный сахар), в меде, а также в спелых фруктах и ягодах.

Строение глюкозы выведено на основе изучения ее химических свойств. Так, глюкоза проявляет свойства, присущие спиртам: образует с металлом алкоголяты (сахараты), сложный уксуснокислый эфир, содержащий пять кислотных остатков (по числу гидроксильных групп). Следовательно, глюкоза — многоатомный спирт. С аммиачным раствором оксида серебра она дает реакцию «серебряного зеркала», что указывает на присутствие альдегидной группы на конце углерод­ной цепи. Следовательно, глюкоза — альдегидоспирт, ее молекула может иметь строение

Однако не все свойства согласуются с ее строением как альдегидоспирта. Так, глюкоза не дает некоторых реакций альдегидов. Один гидроксил из пяти характеризуется наибольшей реакционной способ­ностью, и замещение в нем водорода на метальный радикал приводит к исчезновению альдегидных свойств вещества. Все это дало основание сделать вывод, что наряду с альдегидной формой существуют цикли­ческие формы молекул глюкозы (α-циклическая и β-циклическая), которые отличаются положением гидроксильных групп относительно плоскости кольца. Циклическое строение молекулы глюкоза имеет в кристаллическом состоянии, в водных же растворах она существует в различных формах, взаимно превращающихся друг в друга:

Как видим, в циклических формах альдегидная группа отсутствует. Гидроксильная группа, стоящая у первого углеродного атома, наиболее реакционноспособная. Циклической формой углеводов объясняются их многие химические свойства.

В промышленном масштабе глюкозу получают гидролизом крахмала (в присутствии кислот). Освоено также ее производство из древесины (целлюлозы).

Глюкоза — ценное питательное вещество. При окислении ее в тканях освобождается энергия, необходимая для нормальной жизнедеятельности организмов. Реакцию окисления можно выразить суммар­ным уравнением:

C 6 H 12 O 6 + 6 О 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

Глюкоза применяется в медицине для приготовления лечебных препаратов, консервирования крови, внутривенного вливания и т. д. Она широко применяется в кондитерском производстве, в производст­ве зеркал и игрушек (серебрение). Ею пользуются при крашении и аппретировании тканей и кож.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина

на тему: Биологическая роль глюкозы в организме

Выполнил:

Шамсидинов Шохиёржон Фазлиддин угли

Тамбов 2016

1. Глюкоза

1.1 Свойства и функции

2.1 Катаболизм глюкозы

2.4 Синтез глюкозы в печени

2.5 Синтез глюкозы из лактата

Использованные литературы

1. Глюкоза

1.1 Свойства и функции

Глюкомза (от др.-греч. глхкэт сладкий) (C 6 H 12 O 6), или виноградный сахар, или декстроза, встречается в соке многих фруктов и ягод, в том числе и винограда, от чего и произошло название этого вида сахара. Является моносахаридом и шестиатомным сахаром (гексозой). Глюкозное звено входит в состав полисахаридов (целлюлоза, крахмал, гликоген) и ряда дисахаридов (мальтозы, лактозы и сахарозы), которые, например, в пищеварительном тракте быстро расщепляются на глюкозу и фруктозу.

Глюкоза относится к группе гексоз, может существовать в виде б-глюкозы или в-глюкозы. Отличие между этими пространственными изомерами заключается в том, что при первом атоме углерода у б-глюкозы гидроксильная группа расположена под плоскостью кольца, а у в-глюкозы -- над плоскостью.

Глюкоза является бифункциональным соединением, т.к. содержит функциональные группы - одну альдегидную и 5 гидроксильных. Таким образом, глюкоза - многоатомный альдегидоспирт.

Структурная формула глюкозы имеет вид:

Сокращенная формула

1.2 Химические свойства и строение глюкозы

Экспериментально установлено, что в молекуле глюкозы присутствуют альдегидная и гидроксильная группы. В результате взаимодействия карбонильной группы с одной из гидроксильных глюкоза может существовать в двух формах: открытой цепной и циклической.

В растворе глюкозы эти формы находятся в равновесии друг с другом.

Например, в водном растворе глюкозы существуют следующие структуры:

Циклические б- и в-формы глюкозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца. В б-глюкозе этот гидроксил находится в транс-положении к гидроксиметильной группе -СН 2 ОН, в в-глюкозе - в цис-положении. С учетом пространственного строения шестичленного цикла формулы этих изомеров имеют вид:

В твёрдом состоянии глюкоза имеет циклическое строение. Обычная кристаллическая глюкоза - это б- форма. В растворе более устойчива в-форма (при установившемся равновесии на неё приходится более 60% молекул). Доля альдегидной формы в равновесии незначительна. Это объясняет отсутствие взаимодействия с фуксинсернистой кислотой (качественная реакция альдегидов).

Для глюкозы кроме явления таутомерии характерны структурная изомерия с кетонами (глюкоза и фруктоза - структурные межклассовые изомеры)

Химические свойства глюкозы:

Глюкоза обладает химическими свойствами, характерными для спиртов и альдегидов. Кроме того, она обладает и некоторыми специфическими свойствами.

1. Глюкоза - многоатомный спирт.

Глюкоза с Cu(OH) 2 даёт раствор синего цвета (глюконат меди)

2. Глюкоза - альдегид.

а) Реагирует с аммиачным раствором оксидом серебра с образованием серебряного зеркала:

СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СНО+Ag 2 O > СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СОOH + 2Ag

глюконовая кислота

б) С гидроксидом меди даёт красный осадок Cu 2 O

СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СНО + 2Cu(OH) 2 > СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СОOH + Cu 2 Ov + 2H 2 O

глюконовая кислота

в) Восстанавливается водородом с образованием шестиатомного спирта (сорбита)

СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СНО + H 2 > СН 2 ОН-(СНОН) 4 -СH 2 OH

3. Брожение

а) Спиртовое брожение (для получения спиртных напитков)

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

этиловый спирт

б) Молочнокислое брожение (скисание молока, квашение овощей)

C 6 H 12 O 6 > 2CH 3 -CHOH-COOH

молочная кислота

1.3 Биологическое значение глюкозы

Глюкоза - необходимый компонент пищи, один из главных участников обмена веществ в организме, очень питательна и легко усваивается. При её окислении выделяется больше трети используемой в организме энергий ресурс - жиры, но роль жиров и глюкозы в энергетике разных органов различна. Сердце в качестве топлива используется жирные кислоты. Скелетным мышцам глюкоза нужна для “запуска”, а вот нервные клетки, в том числе и клетки головного мозга работают только на глюкозе. Их потребность составляет 20-30% вырабатываемой энергии. Нервным клеткам энергия нужна каждую секунду, а глюкозу организм получает при приёме пищи. Глюкоза легко усваивается организмом, поэтому ее используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства. Специфические олигосахариды определяют группу крови. В кондитерском деле для изготовления мармелада, карамели, пряников и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, также как и при силосовании кормов. На практике используется и спиртовое брожение глюкозы, например, при производстве пива. Целлюлоза - исходное вещество для получения шелка, ваты, бумаги.

Углеводы действительно самые распространенные органические вещества на Земле, без которых невозможно существование живых организмов.

В живом организме в процессе метаболизма глюкоза окисляется с выделением большого количества энергии:

C 6 H 12 O 6 +6O 2 ??? 6CO 2 +6H 2 O+2920кДж

2. Биологическая роль глюкозы в организме

Глюкоза -- основной продукт фотосинтеза, образуется в цикле Кальвина. В организме человека и животных глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов.

2.1 Катаболизм глюкозы

Катаболизм глюкозы является основным поставщиком энергии для процессов жизнедеятельности организма.

Аэробный распад глюкозы -- это предельное ее окисление до CO 2 и H 2 O. Этот процесс, являющийся основным путем катаболизма глюкозы у аэробных организмов, может быть выражен следующим суммарным уравнением:

С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 > 6СО 2 + 6Н 2 О + 2820 кДж/моль

Аэробный распад глюкозы включает несколько стадий:

* аэробный гликолиз -- процесс окисления глюкозы с образованием двух молекул пирувата;

* общий путь катаболизма, включающий превращение пирувата в ацетил-СоА и его дальнейшее окисление в цитратном цикле;

* цепь переноса электронов на кислород, сопряженная с реакциями дегидрирования, происходящими в процессе распада глюкозы.

В определённых ситуациях обеспечение кислородом тканей может не соответствовать их потребностям. Например, на начальных стадиях интенсивной мышечной работы при стрессе сердечные сокращения могут не достигать нужной частоты, а потребности мышц в кислороде для аэробного распада глюкозы велики. В подобных случаях включается процесс, который протекает без кислорода и заканчивается образованием лактата из пировиноградной кислоты.

Этот процесс называют анаэробным распадом, или анаэробным гликолизом. Анаэробный распад глюкозы энергетически малоэффективен, но именно этот процесс может стать единственным источником энергии для мышечной клетки в описанной ситуации. В даньнейшем, когда снабжение мышц кислородом будет достаточным в результате перехода сердца на ускоренный ритм, анаэробный распад переключается на аэробный.

Аэробным гликолизом называют процесс окисления глюкозы до пировиноградной кислоты, протекающий в присутствии кислорода. Все ферменты, катализирующие реакции этого процесса, локализованы в цитозоле клетки.

1. Этапы аэробного гликолиза

В аэробном гликолизе можно выделить 2 этапа.

1. Подготовительный этап, в ходе которого глюкоза фосфорилируется и расщепляется на две молекулы фосфотриоз. Эта серия реакций протекает с использованием 2 молекул АТФ.

2. Этап, сопряжённый с синтезом АТФ. В результате этой серии реакций фосфотриозы превращаются в пируват. Энергия, высвобождающаяся на этом этапе, используется для синтеза 10 моль АТФ.

2. Реакции аэробного гликолиза

Превращение глюкозо-6-фосфата в 2 молекулы глицеральдегид-3-фосфата

Глюкозо-6-фосфат, образованный в результате фосфорилирования глюкозы с участием АТФ, в ходе следующей реакции превращается в фруктозо-6-фосфат. Эта обратимая реакция изомеризации протекает под действием фермента глюкозофосфатизомеразы.

Пути катаболизма глюкозы. 1 - аэробный гликолиз; 2, 3 - общий путь катаболизма; 4 - аэробный распад глюкозы; 5 - анаэробный распад глюкозы (в рамке); 2 (в кружке) - стехиометрический коэффициент.

Превращение глюкозо-6-фосфата в триозофосфаты.

Превращение глицеральдегид-3-фосфата в 3-фосфоглицерат.

Эта часть аэробного гликолиза включает реакции, связанные с синтезом АТФ. Наиболее сложной в данной серии реакций является реакция превращения глицеральдегид-3-фосфата в 1,3-бисфосфоглицерат. Это превращение - первая реакция окисления в ходе гликолиза. Реакцию катализирует глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа, которая является NAD-зависимым ферментом. Значение данной реакции заключается не только в том, что образуется восстановленный кофермент, окисление которого в дыхательной цепи сопряжено с синтезом АТФ, но также и в том, что свободная энергия окисления концентрируется в макроэргической связи продукта реакции. Глицеральдегид- 3 -фосфатдегидрогеназа содержит в активном центре остаток цистеина, сульфгидрильная группа которого принимает непосредственное участие в катализе. Окисление глицеральдегид-3-фосфата приводит к восстановлению NAD и образованию с участием Н 3 РО 4 высокоэнергетической ангидридной связи в 1,3-бисфосфоглицерате в положении 1. В следующей реакции высокоэнергетический фосфат передаётся на АДФ с образованием АТФ

Образование АТФ описанным способом не связано с дыхательной цепью, и его называют субстратным фосфорилированием АДФ. Образованный 3-фосфоглицерат уже не содержит макроэргической связи. В следующих реакциях происходят внутримолекулярные перестройки, смысл которых сводится к тому, что низкоэнергетический фосфоэфир переходит в соединение, содержащее высокоэнергетический фосфат. Внутримолекулярные преобразования заключаются в переносе фосфатного остатка из положения 3 в фосфоглицерате в положение 2. Затем от образовавшегося 2-фосфоглицерата отщепляется молекула воды при участии фермента енолазы. Название дегидратирующего фермента дано по обратной реакции. В результате реакции образуется замещённый енол - фосфоенолпируват. Образованный фосфоенолпируват - макроэргическое соединение, фосфатная группа которого переносится в следующей реакции на АДФ при участии пируваткиназы (фермент также назван по обратной реакции, в которой происходит фосфорилирование пирувата, хотя подобная реакция в таком виде не имеет места).

Превращение 3-фосфоглицерата в пируват.

3. Окисление цитоплазматического NADH в митохондриалъной дыхательной цепи. Челночные системы

NADH, образующийся при окислении глицеральдегид-3-фосфата в аэробном гликолизе, подвергается окислению путём переноса атомов водорода в митохондриальную дыхательную цепь. Однако цитозольный NADH не способен передавать водород на дыхательную цепь, потому что митоховдриальная мембрана для него непроницаема. Перенос водорода через мембрану происходит с помощью специальных систем, называемых "челночными". В этих системах водород транспортируется через мембрану при участии пар субстратов, связанных соответствующими дегидрогеназами, т.е. с обеих сторон митохондри-альной мембраны находится специфическая дегидрогеназа. Известны 2 челночные системы. В первой из этих систем водород от NADH в цитозоле передаётся на дигидроксиацетонфосфат ферментом глицерол-3-фосфатдегидрогеназой (NAD-зависимый фермент, назван по обратной реакции). Образованный в ходе этой реакции глицерол-3-фосфат, окисляется далее ферментом внутренней мембраны митохондрий - глицерол-3-фосфатдегидрогеназой (FAD-зависимым ферментом). Затем протоны и электроны с FADH 2 переходят на убихинон и далее по ЦПЭ.

Глицеролфосфатная челночная система работает в клетках белых мышц и гепатоцитов. Однако в клетках сердечных мышц митохондриальная глицерол-3-фосфатдегидрогеназа отсутствует. Вторая челночная система, в которой участвуют малат, цитозольная и митоховдриальная малат-дегидрогеназы, является более универсальной. В цитоплазме NADH восстанавливает оксалоа-цетат в малат, который при участии переносчика проходит в митохондрии, где окисляется в оксалоацетат NAD-зависимой маЛатдегидрогеназой (реакция 2). Восстановленный в ходе этой реакции NAD отдаёт водород в митоховдриальную ЦПЭ. Однако образованный из малата оксалоацетат выйти самостоятельно из митохондрий в цитозоль не может, так как мембрана митохондрий для него непроницаема. Поэтому оксалоацетат превращается в аспартат, который и транспортируется в цитозоль, где снова превращается в оксалоацетат. Превращения оксалоацетата в аспартат и обратно связаны с присоединением и отщеплением аминогруппы. Эта челночная система называется малат-аспартатной. Результат её работы - регенерация цитоплазматического NAD+ из NADH.

Обе челночные системы существенно отличаются по количеству синтезированного АТФ. В первой системе соотношение Р/О равно 2, так как водород вводится в ЦПЭ на уровне KoQ. Вторая система энергетически более эффективна, так как передаёт водород в ЦПЭ через митохондриальный NAD+ и соотношение Р/О близко к 3.

4. Баланс АТФ при аэробном гликолизе и распаде глюкозы до СО 2 и Н 2 О.

Выход АТФ при аэробном гликолизе

На образование фруктозо-1,6-бисфосфата из одной молекулы глюкозы требуется 2 молекулы АТФ. Реакции, связанные с синтезом АТФ, происходят после распада глюкозы на 2 молекулы фосфотриозы, т.е. на втором этапе гликолиза. На этом этапе происходят 2 реакции субстратного фосфорилирования и синтезируются 2 молекулы АТФ. Кроме того, одна молекула глицеральдегид-3-фосфата дегидрируется (реакция 6), a NADH передаёт водород в митохондриальную ЦПЭ, где синтезируется 3 молекулы АТФ путём окислительного фосфорилирования. В данном случае количество АТФ (3 или 2) зависит от типа челночной системы. Следовательно, окисление до пирувата одной молекулы глицеральдегид-3-фосфата сопряжено с синтезом 5 молекул АТФ. Учитывая, что из глюкозы образуются 2 молекулы фосфотриозы, полученную величину нужно умножить на 2 и затем вычесть 2 молекулы АТФ, затраченные на первом этапе. Таким образом, выход АТФ при аэробном гликолизе составляет (5Ч2) - 2 = 8 АТФ.

Выход АТФ при аэробном распаде глюкозы до конечных продуктов в результате гликолиза образуется пируват, который далее окисляется до СО 2 и Н 2 О в ОПК. Теперь можно оценить энергетическую эффективность гликолиза и ОПК, которые вместе составляют процесс аэробного распада глюкозы до конечных продуктов Таким образом, выход АТФ при окислении 1 моль глюкозы до СО 2 и Н 2 О составляет 38 моль АТФ. В процессе аэробного распада глюкозы происходят 6 реакций дегидрирования. Одна из них протекает в гликолизе и 5 в ОПК.Субстраты для специфических NAD-зависимых дегидрогеназ: глицеральдегид-3-фосфат, жируват, изоцитрат, б-кетоглутарат, малат. Одна реакция дегидрирования в цитратном цикле под действием сукцинатдегидрогеназы происходит с участием кофермента FAD. Общее количество АТФ, синтезированное путём окислительного фофорилирования, составляет 17 моль АТФ на 1 моль глицеральдегидфосфата. К этому необходимо прибавить 3 моль АТФ, синтезированных путём субстратного фосфорилирования (две реакции в гликолизе и одна в цитратном цикле).Учитывая, что глюкоза распадается на 2 фос-фотриозы и что стехиометрический коэффициент дальнейших превращений равен 2, полученную величину надо умножить на 2, а из результата вычесть 2 моль АТФ, использованные на первом этапе гликолиза.

Анаэробный распад глюкозы (анаэробный гликолиз).

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:

С 6 Н 12 0 6 + 2 Н 3 Р0 4 + 2 АДФ = 2 С 3 Н 6 О 3 + 2 АТФ + 2 Н 2 O.

Анаэробный гликолиз.

При анаэробном гликолизе в цитозоле протекают все 10 реакций, идентичных аэробному гликолизу. Лишь 11-я реакция, где происходит восстановление пирувата цитозольным NADH, является специфической для анаэробного гликолиза. Восстановление пирувата в лактат катализирует лактатдегидро-геназа (реакция обратимая, и фермент назван по обратной реакции). С помощью этой реакции обеспечивается регенерация NAD+ из NADH без участия митохондриальной дыхательной цепи в ситуациях, связанных с недостаточным снабжением клеток кислородом.

2.2 Значение катаболизма глюкозы

Основное физиологическое назначение катаболизма глюкозы заключается в использовании энергии, освобождающейся в этом процессе для синтеза АТФ

Аэробный распад глюкозы происходит во многих органах и тканях и служит основным, хотя и не единственным, источником энергии для жизнедеятельности. Некоторые ткани находятся в наибольшей зависимости от катаболизма глюкозы как источника энергии. Например, клетки мозга расходуют до 100 г глюкозы в сутки, окисляя её аэробным путём. Поэтому недостаточное снабжение мозга глюкозой или гипоксия проявляются симптомами, свидетельствующими о нарушении функций мозга (головокружения, судороги, потеря сознания).

Анаэробный распад глюкозы происходит в мышцах, в первые минуты мышечной работы, в эритроцитах (в которых отсутствуют митохондрии), а также в разных органах в условиях ограниченного снабжении их кислородом, в том числе в клетках опухолей. Для метаболизма клеток опухолей характерно ускорение как аэробного, так и анаэробного гликолиза. Но преимущественный анаэробный гликолиз и увеличение синтеза лактата служит показателем повышенной скорости деления клеток при недостаточной обеспеченности их системой кровеносных сосудов.

Кроме энергетической функции, процесс катаболизма глюкозы может выполнять и анаболические функции. Метаболиты гликолиза используются для синтеза новых соединений. Так,фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат участвуют в образовании рибозо-5-фосфата - структурного компонента нуклеотидов; 3-фосфоглицерат может включаться в синтез аминокислот, таких как серии, глицин, цистеин (см. раздел 9). В печени и жировой ткани ацетил-КоА, образующийся из пирувата, используется как субстрат при биосинтезе жирных кислот, холестерина, а дигидроксиацетонфосфат как субстрат для синтеза глицерол-3-фосфата.

Восстановление пирувата в лактат.

2.3 Регуляция катаболизма глюкозы

Поскольку основное значение гликолиза состоит в синтезе АТФ, его скорость должна коррелировать с затратами энергии в организме.

Большинство реакций гликолиза обратимы, за исключением трёх, катализируемых гексокиназой (или глюкокиназой), фосфофруктокиназой и пируваткиназой. Регуляторные факторы, изменяющие скорость гликолиза, а значит и образование АТФ, направлены на необратимые реакции. Показателем потребления АТФ является накопление АДФ и АМФ. Последний образуется в реакции, катализируемой аденилаткиназой: 2 АДФ - АМФ + АТФ

Даже небольшой расход АТФ ведёт к заметному увеличению АМФ. Отношение уровня АТФ к АДФ и АМФ характеризует энергетический статус клетки, а его составляющие служат аллостерическими регуляторами скорости как общего пути катаболизма, так и гликолиза.

Существенное значение для регуляции гликолиза имеет изменение активности фосфофруктокиназы, потому что этот фермент, как упоминалось ранее, катализирует наиболее медленную реакцию процесса.

Фосфофруктокиназа активируется АМФ, но ингибируется АТФ. АМФ, связываясь с аллостерическим центром фосфофруктокиназы, увеличивает сродство фермента к фруктозо-6-фосфату и повышает скорость его фосфорилирования. Эффект АТФ на этот фермент - пример гомотропного ашюстеризма, поскольку АТФ может взаимодействовать как с аллостерическим, так и с активным центром, в последнем случае как субстрат.

При физиологических значениях АТФ активный центр фосфофруктокиназы всегда насыщен субстратами (в том числе АТФ). Повышение уровня АТФ относительно АДФ снижает скорость реакции, поскольку АТФ в этих условиях действует как ингибитор: связывается с аллостерическим центром фермента, вызывает конфор-мационные изменения и уменьшает сродство к его субстратам.

Изменение активности фосфофруктокиназы способствует регуляции скорости фосфорилирования глюкозы гексокиназой. Снижение активности фосфофруктокиназы при высоком уровне АТФ ведёт к накоплению как фруктозо-6-фосфата, так и глюкозо-6-фосфата, а последний ингибирует гексокиназу. Следует напомнить, что гексокиназа во многих тканях (за исключением печени и в-клеток поджелудочной железы) ингибируется глюкозо-6-фосфатом.

При высоком уровне АТФ снижается скорость цикла лимонной кислоты и дыхательной цепи. В этих условиях процесс гликолиза также замедляется. Следует напомнить, что аллостерическая регуляция ферментов ОПК и дыхательной цепи также связана с изменением концентрации таких ключевых продуктов, как NADH, АТФ и некоторых метаболитов. Так, NADH, накапливаясь в том случае, если не успевает окислиться в дыхательной цепи, ингибирует некоторые аллостерические ферменты цитратного цикла

Регуляция катаболизма глюкозы в скелетных мышцах.

2.4 Синтез глюкозы в печени (глюконеогенез)

Некоторые ткани, например мозг, нуждаются в постоянном поступлении глюкозы. Когда поступление углеводов в составе пищи недостаточно, содержание глюкозы в крови некоторое время поддерживается в пределах нормы за счёт расщепления гликогена в печени. Однако запасы гликогена в печени невелики. Они значительно уменьшаются к 6-10 ч голодания и практически полностью исчерпываются после суточного голодания. В этом случае в печени начинается синтез глюкозы de novo - глюконеогенез.

Глюконеогенез - процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы. Его основной функцией является поддержание уровня глюкозы в крови в период длительного голодания и интенсивных физических нагрузок. Процесс протекает в основном в печени и менее интенсивно в корковом веществе почек, а также в слизистой оболочке кишечника. Эти ткани могут обеспечивать синтез 80-100 г глюкозы в сутки. На долю мозга при голодании приходится большая часть потребности организма в глюкозе. Это объясняется тем, что клетки мозга не способны, в отличие от других тканей, обеспечивать потребности в энергии за счёт окисления жирных кислот. Кроме мозга, в глюкозе нуждаются ткани и клетки, в которых аэробный путь распада невозможен или ограничен, например эритроциты (они лишены митохондрий), клетки сетчатки, мозгового слоя надпочечников и др.

Первичные субстраты глюконеогенеза - лактат, аминокислоты и глицерол. Включение этих субстратов в глюконеогенез зависит от физиологического состояния организма.

Лактат - продукт анаэробного гликолиза. Он образуется при любых состояниях организма в эритроцитах и работающих мышцах. Таким образом, лактат используется в глюконеогенезе постоянно.

Глицерол высвобождается при гидролизе жиров в жировой ткани в период голодания или при длительной физической нагрузке.

Аминокислоты образуются в результате распада мышечных белков и включаются в глюконеогенез при длительном голодании или продолжительной мышечной работе.

2.5 Синтез глюкозы из лактата

Лактат, образованный в анаэробном гликолизе, не является конечным продуктом метаболизма. Использование лактата связано с его превращением в печени в пируват. Лактат как источник пирувата важен не столько при голодании, сколько при нормальной жизнедеятельности организма. Его превращение в пируват и дальнейшее использование последнего являются способом утилизации лактата. Лактат, образовавшийся в интенсивно работающих мышцах или в клетках с преобладающим анаэробным способом катаболизма глюкозы, поступает в кровь, а затем в печень. В печени отношение NADH/NAD+ ниже, чем в сокращающейся мышце, поэтому лактатдегидрогеназная реакция протекает в обратном направлении, т.е. в сторону образования пирувата из лактата. Далее пируват включается в глюконеогенез, а образовавшаяся глюкоза поступает в кровь и поглощается скелетными мышцами. Эту последовательность событий называют "глюкозо-лактатным циклом", или "циклом Кори" . Цикл Кори выполняет 2 важнейшие функции: 1 - обеспечивает утилизацию лактата; 2 - предотвращает накопление лактата и, как следствие этого, опасное снижение рН (лактоацидоз). Часть пирувата, образованного из лактата, окисляется печенью до СО 2 и Н 2 О. Энергия окисления может использоваться для синтеза АТФ, необходимого для реакций глюконеогенеза.

Цикл Кори (глюкозолактатный цикл). 1 - поступление лаюгата из сокращающейся мышцы с током крови в печень; 2 - синтез глюкозы из лактата в печени; 3 - поступление глюкозы из печени с током крови в работающую мышцу; 4 - использование глюкозы как энергетического субстрата сокращающейся мышцей и образование лактата.

Лактоацидоз. Термин "ацидоз" обозначает увеличение кислотности среды организма (снижение рН) до значений, выходящих за пределы нормы. При ацидозе либо увеличивается продукция протонов, либо происходит снижение их экскреции (в некоторых случаях и то и другое). Метаболический ацидоз возникает при увеличении концентрации промежуточных продуктов обмена (кислотного характера) вследствие увеличения их синтеза или уменьшения скорости распада или выведения. При нарушении кислотно-основного состояния организма быстро включаются буферные системы компенсации (через 10-15 мин). Лёгочная компенсация обеспечивает стабилизацию соотношения НСО 3 -/Н 2 СО 3 , которая в норме соответствует 1:20, а при ацидозе уменьшается. Лёгочная компенсация достигается увеличением объёма вентиляции и, следовательно, ускорением выведения СО 2 из организма. Однако основную роль в компенсации ацидоза играют почечные механизмы с участием аммиачного буфера. Одной из причин метаболического ацидоза может быть накопление молочной кислоты. В норме лактат в печени превращается обратно в глюкозу путём глюконеогенеза либо окисляется. Кроме печени, другим потребителем лактата служат почки и сердечная мышца, где лактат может окисляться до СО 2 и Н 2 О и использоваться как источник энергии, особенно при физической работе. Уровень лактата в крови - результат равновесия между процессами его образования и утилизации. Кратковременный компенсированный лактоацидоз встречается довольно часто даже у здоровых людей при интенсивной мышечной работе. У нетренированных людей лактоацидоз при физической работе возникает как следствие относительного недостатка кислорода в мышцах и развивается достаточно быстро. Компенсация осуществляется путём гипервентиляции.

При некомпенсированном лактоацидозе содержание лактата в крови увеличивается до 5 ммоль/л (в норме до 2 ммоль/л). При этом рН крови может составлять 7,25 и менее (в норме 7,36-7,44). Повышение содержания лактата в крови может быть следствием нарушения метаболизма пирувата

Нарушения метаболизма пирувата при лактоацидозе. 1 - нарушение использования пирувата в глюконеогенезе; 2 - нарушение окисления пирувата. глюкоза биологический катаболизм глюконеогенез

Так, при гипоксии, возникающей вследствие нарушения снабжения тканей кислородом или кровью, уменьшается активность пируватдегидрогеназного комплекса и снижается окислительное декарбоксилирование пирувата. В этих условиях равновесие реакции пируват - лактат сдвинуто в сторону образования лактата. Кроме того, при гипоксии уменьшается синтез АТФ, что следовательно, ведёт к снижению скорости глюконеогенеза - другого пути утилизации лактата. Повышение концентрации лактата и снижение внутриклеточного рН отрицательно влияют на активность всех ферментов, в том числе и пируваткарбоксилазы, катализирующей начальную реакцию глюконеогенеза.

Возникновению лактоацидоза также способствуют нарушения глюконеогенеза при печёночной недостаточности различного происхождения. Кроме того, лактоацидозом может сопровождаться гиповитаминоз В 1 , так как производное этого витамина (тиаминдифосфат) выполняет коферментную функцию в составе ПДК при окислительном декарбоксилировании пируват. Дефицит тиамина может возникать, например, у алкоголиков с нарушенным режимом питания.

Итак, причинами накопления молочной кислоты и развития лактоацидоза могут быть:

активация анаэробного гликолиза вследствие тканевой гипоксии различного происхождения;

поражения печени (токсические дистрофии, цирроз и др.);

нарушение использования лактата вследствие наследственных дефектов ферментов глюконеогенеза, недостаточности глюкозо-6-фосфатазы;

нарушение работы ПДК вследствие дефектов ферментов или гиповитаминозов;

применение ряда лекарственных препаратов, например бигуанидов (блокаторы глюконеогенеза, используемые при лечении сахарного диабета).

2.6 Синтез глюкозы из аминокислот

В условиях голодания часть белков мышечной ткани распадается до аминокислот, которые далее включаются в процесс катаболизма. Аминокислоты, которые при катаболизме превращаются в пируват или метаболиты цитратного цикла, могут рассматриваться как потенциальные предшественники глюкозы и гликогена и носят название гликогенных. Например, окса-лоацетат, образующийся из аспарагиновой кислоты, является промежуточным продуктом как цитратногр цикла, так и глюконеогенеза.

Из всех аминокислот, поступающих в печень, примерно 30% приходится на долю аланина. Это объясняется тем, что при расщеплении мышечных белков образуются аминокислоты, многие из которых превращаются сразу в пируват или сначала в оксалоацетат, а затем в пируват. Последний превращается в аланин, приобретая аминогруппу от других аминокислот. Аланин из мышц переносится кровью в печень, где снова преобразуется в пируват, который частично окисляется и частично включается в глюкозонеогенез. Следовательно, существует следующая последовательность событий (глюкозо-аланиновый цикл): глюкоза в мышцах > пируват в мышцах > аланин в мышцах > аланин в печени > глюкоза в печени > глюкоза в мышцах. Весь цикл не приводит к увеличению количества глюкозы в мышцах, но он решает проблемы транспорта аминного азота из мышц в печень и предотвращает лактоацидоз.

Глюкозо-аланиновый цикл

2.7 Синтез глюкозы из глицерола

Глицерол могут использовать только те ткани, в которых имеется ферментглицеролкиназа, например печень, почки. Этот АТФ-зависимый фермент катализирует превращение глицерола в б-глицерофосфат (глицерол-3-фосфат).При включении глицерол-3-фосфата в глюконеогенез происходит его дегидрирование NAD-зависимой дегидрогеназой с образованием дигидроксиацетон-фосфата, который далее превращается в глюкозу.

Превращение глицерола в дигидрокси-ацетонфосфат

Таким образом, мы можем сказать, что биологическая роль глюкозы в организме очень большая. Глюкоза является один из основным источником энергии нашего организма. Она представляет собой легко усвояемым источником ценного питания, повышающим энергетические запасы организма и улучшающим его функции. Основное значение в организме в том, что она наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов.

В организме человека применение гипертонического раствора глюкозы способствует расширению сосудов, усилению сократительной деятельности сердечной мышцы и увеличению объема мочи. Как общеукрепляющее средство глюкоза применяется при хронических заболеваниях, которые сопровождаются физическим истощением. Дезинтоксикационные свойства глюкозы обусловлены ее способностью активизировать функции печени по обезвреживанию ядов, а также уменьшением концентрации токсинов в крови в результате увеличения объема циркулирующей жидкости и усиленного мочеотделения. Кроме этого у животных она депонируется в виде гликогена, у растений -- в виде крахмала, полимер глюкозы -- целлюлоза является основной составляющей клеточных оболочек всех высших растений. У животных глюкоза помогает пережить заморозки.

Коротко говоря, глюкоза один из жизненноважных веществ в жизнедеятельности живых организмов.

Список использованной литературы

1. Биохимия: учебник для вузов/ под ред. Е.С.Северина - 5-е изд., - 2014. - 301-350 ст.

2. Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин «Биологическая химия».

3. Клиническая эндокринология. Руководство / Н. Т. Старкова. - издание 3-е, переработанное и дополненное. - Санкт-Петербург: Питер, 2002. - С. 209-213. - 576 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Классификация и распространение углеводов, их значение для жизнедеятельности человека. Использование рефрактометрии в анализе глюкозы. Анализ глюкозы как альдегидоспирта, влияние щелочей, окислителей и кислот на препараты. Стабилизация растворов глюкозы.

курсовая работа , добавлен 13.02.2010


Особенности распределения глюкозы в крови. Краткая характеристика сути основных современных методов определения глюкозы в крови. Методики усовершенствования процесса измерения уровня глюкозы в крови. Оценка гликемии при диагностике сахарного диабета.

статья , добавлен 08.03.2011


Физические свойства глюкозы. Основные пищевые продукты, насыщенные углеводами. Правильное соотношение углеводов, жиров и белков как основа здорового питания. Поддержание уровня глюкозы в крови, иммунной функции. Повышение содержания инсулина в крови.

презентация , добавлен 15.02.2014


Потребление головным мозгом кислорода, глюкозы. Аэробное окисление глюкозы в головном мозге и механизмы его регуляции. Цикл трикарбоновых кислот и механизмы, контролирующие его скорость в мозге. Энергообеспечение специфических функций нервной ткани.

курсовая работа , добавлен 26.08.2009


Рассмотрение строения молекулы инсулина, связей аминокислот. Изучение особенностей синтеза белкового гормона в кровь, описание схемы превращения. Регуляция секреции инсулина в организме. Действие данного гормона по снижению содержания глюкозы в крови.

презентация , добавлен 12.02.2016


Определение глюкозы в крови на анализаторе глюкозы ECO TWENTY. Определение креатинина, мочевины, билирубина в крови на биохимическом анализаторе ROKI. Исследование изменения биохимических показателей крови при беременности. Оценка полученных данных.

отчет по практике , добавлен 10.02.2011


Строение и функция почек, теория образования мочи. Особенности строения нефрона. Физические свойства мочи и клинико-диагностическое значение. Виды протеинурий, методы качественного и количественного определения белка в моче. Определение глюкозы в моче.

шпаргалка , добавлен 24.06.2010


Эпидемиология сахарного диабета, метаболизм глюкозы в организме человека. Этиология и патогенез, панкреатическая и внепанкреатическая недостаточность, патогенез осложнений. Клинические признаки сахарного диабета, его диагностика, осложнения и лечение.

презентация , добавлен 03.06.2010


Изучение радионуклидного томографического метода исследования внутренних органов человека и животного. Анализ распределения в организме активных соединений, меченых радиоизотопами. Описания методики оценки метаболизма глюкозы в сердце, легких и мозге.

реферат , добавлен 15.06.2011


Причины диабетической (кетоацидотической) комы - состояния, развивающегося в результате недостатка инсулина в организме у больных сахарным диабетом. Начальные проявления его декомпенсации. Гомеостаз глюкозы у человека. Этиология и проявления гипогликемии.