Мы живем за счет энергии нашего организма, обеспечивающей все необходимые процессы жизнедеятельности. Только благодаря ей мы имеем возможность дышать, смеяться, радоваться каждому новому дню и счастливым мгновениям нашей жизни. Без энергии невозможна работа электротехники, компьютеров, предметов нашего обихода, а самое главное, без этой составляющей не может существовать живой организм.

Источником этой самой энергии, ее поставщиком в нашем организме является соединение под названием глюкоза - представитель моносахаридов. Строение, свойства и применение вещества будут рассмотрены в нашей статье.

Что представляет собой глюкоза?

Глюкозу еще называют "виноградным сахаром", так как наибольшее ее количество обнаружено именно в соке винограда. Также достаточно большое содержание во всех спелых фруктах и ягодах, помимо этого, глюкоза входит в состав сахара и меда.

"Виноградный сахар" представляет собой бесцветное кристаллическое соединение в виде порошка, хорошо растворимое в воде и имеющее сладкий вкус. Температура плавления колеблется в пределах 146 градусов. Данное соединение относится к группе многоатомных спиртов и моносахаридов, то есть тем группам веществ, которые при гидролизе (растворении в воде) не распадаются на более простые составляющие молекулы.

Применение глюкозы очень обширно.

Глюкоза образуется в процессе фотосинтеза в зеленых частях растений, а из нее, в свою очередь, синтезируется гликоген, который при взаимодействии с креатинфосфатом трансформируется в аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ), являющуюся основным поставщиком энергии.

Польза "виноградного сахара" для организма

Рассмотрим химические свойства глюкозы, применение ее в различных областях.

Поскольку это моносахарид, то сразу после употребления в пищу глюкозы она достаточно быстро всасывается в кишечнике, после чего осуществляются процессы, направленные на ее окисление, для выделения свободной и так необходимой для нашего организма энергии. Помимо этого, она очень питательна и является основным источником энергии для адекватного функционирования головного мозга. На самом деле энергия, которая образуется в процессе окисления, составляет около одной трети всей энергии живого организма.

Глюкоза: свойства и применение

Однако, как и во всем, здесь также необходим баланс. Все хорошо в меру: так, при недостатке энергии мы становимся вялыми, теряем концентрацию, у нас снижается внимание. И наоборот, при повышении ее уровня усиливается синтез основного гормона-антагониста глюкозы - гормона поджелудочной железы инсулина, что приводит, соответственно, к снижению уровня концентрации сахара в крови. При нарушении этих взаимодействий развивается такое эндогенное заболевание, как сахарный диабет.

Являясь небольшим соединением, природный сахар участвует в образовании более сложно устроенных соединений, таких как, например, крахмал и гликоген. Именно эти полисахариды и составляют основу для хрящевой ткани, связок и волос.

Как она накапливается?

Наш организм достаточно запаслив, поэтому "откладывает" гликоген (основной углеводный запас) на непредвиденные ситуации (например, тяжелые физические нагрузки). Глюкоза накапливается в мышечной ткани, в крови (с концентрацией равной 0,1-0,12 % всего сахара) и в отдельных клетках. Теперь совершенно очевидным становится тот факт, что уровень сахара повышается после приема пищи и снижается при физических нагрузках и голодании. Это приводит к развитию такого патологического состояния, как гипогликемия, с развитием и нарастанием степени возбудимости, беспокойства в сопровождении мышечной дрожи и обмороков.

Применение глюкозы в спорте

Используется в качестве средства для повышения уровня выносливости, обеспечивает наивысший уровень работоспособности спортсменов и атлетов, так как калорийность ее практически в два раза ниже, чем жирной пищи. Но в то же время окисляется она значительно быстрее, тем самым обеспечивая достаточно стремительное поступление в кровь «быстрого углевода», что так необходимо после проведенных изнурительных тренировок или соревнований. Для достижения этих целей глюкоза применяется в виде таблетированных препаратов, инфузионных и инъекционных растворов либо изотонического раствора (растворяют в воде).

Показания к применению глюкозы будут многообразны.

Очень важна глюкоза для культуристов, так как при ее недостатке не только наблюдается упадок сил ухудшение клеточного и, как следствие, тканевого метаболизма, но и значительно уменьшается возможность набора массы тела. Почему так происходит?

Ведь спортсмен в данной ситуации сознательно употребляет огромное количество сахара, так почему тогда мы наблюдаем потерю в весе? Парадокс заключается в том, что в это же самое время культуристы очень много тренируются. Помимо этого, огромные дозы глюкозы значительно увеличивают уровень холестерина, а также способствуют развитию такой эндокринной патологии, как сахарный диабет. Глюкоза откладывается в виде жировых соединений, с которыми, по сути, и борется спортсмен.

Строение, свойства, применение глюкозы изучаются давно.

Правила употребления

Существуют правила употребления этого сахара: перед непосредственным началом тренировки не стоит увлекаться сладкими напитками, так как это грозит обморочными состояниями в результате резкого падения концентрации глюкозы за счет выработки инсулина. Наиболее оптимален прием глюкозы сразу по окончании занятий, в период так называемого углеводного окна. Для приготовления вышеупомянутого изотонического напитка необходимо взять 14 таблеток глюкозы, каждая весом по 0,5 грамм, и литр простой очищенной кипяченой воды. Далее необходимо развести сахар в жидкости и принимать каждые 15-20 минут в течение часа.

Применение в промышленности

  • Пищевая отрасль промышленности: в качестве заменителя сахарозы, как сырье для производства диетических продуктов.
  • Кондитерская отрасль: входит в состав конфет, шоколада, тортов; производство патоки необходимой для приготовления мармелада и пряников.
  • Производство мороженого основано на способности глюкозы понижать уровень замерзания данного продукта, повышая тем временем его плотность и твердость.
  • Изготовление хлебобулочных продуктов питания: создает благоприятные условия для процессов брожения, что влечет за собой улучшение не только вкусовых свойств, но и органолептических.

Каково еще применение таблеток глюкозы?


Применение в медицине

Природный сахар обладает дезинтоксикационными и метаболическими свойствами, на чем и основано его применение во врачебной практике.

Моносахарид выпускается в виде следующих форм:

  • Глюкоза в таблетках. Инструкция по применению говорит, что в ней содержится по 0,5 грамм сухого вещества декстрозы. При пероральном (через рот) применении оказывает сосудорасширяющее и седативное влияние, восполняя энергетические запасы организма, тем самым способствуя повышению интеллектуального уровня развития и физической активности человека.
  • В виде раствора для инфузионных вливаний. На один литр 5 % раствора глюкозы приходится 50,0 грамм сухого вещества декстрозы, 10 % раствора, соответственно, содержат 100,0 г, в 20 % смеси - 200,0 г действующего вещества. При этом необходимо учитывать, что 5 % раствор сахарида изотоничен кровяной плазме, поэтому введение ее в виде инфузии способствует нормализации кислотно-щелочного баланса и водно-электролитного равновесия.
  • Раствор в виде внутривенных инъекций способствует повышению осмотического давления крови, расширению сосудов, усиленного оттока жидкости из тканей, повышению мочеобразования, что, в свою очередь, обеспечивает активацию процессов обмена веществ, находящихся в печени и нормализации сократительной деятельности сердечной мышцы.

Показания к применению

Инструкция по применению глюкозы указывает, что показаниями к применению служат:

  • Низкая концентрация уровня сахара крови (явления гипогликемии, гипогликемической комы).
  • Значительные умственные (интеллектуальные) и физические нагрузки.
  • Для скорейшего восстановления в период реабилитации после оперативных вмешательств либо затянувшихся заболеваний.
  • В качестве комплексной терапии при декомпенсации патологических процессов, представленных в виде недостаточности сердечной деятельности, кишечных патологий, геморрагических диатезов, либо заболеваниях, затрагивающих печень или почки.
  • Коллаптоидное состояние.
  • Шоковое состояние любого генеза.
  • Обезвоживание независимо от источника происхождения.
  • Период интоксикации наркотическими препаратами, различными химическими соединениями.
  • У беременных женщин с целью увеличения прибавки в весе у плода.

Особые указания

К глюкозе инструкция по применению подтверждает, что концентрированные растворы (10 %, 25 %, 40 %) применяются только для проведения внутривенных способов введения одновременно не более 20-50 миллилитров, за исключением экстренных ситуаций в виде массивной кровопотери, гипогликемии. В этих случаях вливается до 300 миллилитров в день. Врач должен помнить, а пациент учитывать синергическое взаимодействие (взаимное усиливающее влияние друг на друга) глюкозы и аскорбиновой кислоты. Таблетированные препараты же принимаются в дозировке 1-2 штуки с увеличением до 10 в зависимости от необходимости.

Необходимо в обязательном порядке принимать во внимание, что у декстрозы есть способность ослаблять действие гликозидов для сердца тем, что происходит их инактивация и окисление. Соответственно, нужно делать перерыв между приемами этих средств. Также эффективность следующих лекарств снижается под действием глюкозы:

  • нистатин;
  • анальгетики;
  • стрептомицин;
  • адреномиметические средства.

Если у человека гипонатриемия и почечная недостаточность, то принимать глюкозу необходимо с осторожностью, постоянно держать под контролем показатели центральной гемодинамики. По показаниям назначают во время беременности и лактации. Детям до 5 лет таблетированную форму не назначают по той причине, что они не могут еще рассасывать таблетку под языком. Часто назначают препарат глюкозы при алкогольной интоксикации и различных отравлениях.

Противопоказания к применению глюкозы

Не назначают препарат, когда у человека имеется:

  • сахарный диабет;
  • любое патологическое состояние, сопровождающееся падением уровня сахара в крови;
  • случаи индивидуальной непереносимости (развитие явлений лекарственной либо пищевой аллергии).

Заключение

Нужно понимать, что необходимо разумное употребление как глюкозы, так и всех продуктов питания, лекарственных препаратов. В ином случае это грозит сбоем в регуляции, в частности эндокринной системы, снижением уровня не только работоспособности и физической активности, но и качества жизни.

Нами рассмотрена глюкоза - представитель моносахаридов. Химическое строение, свойства, применение подробно описаны.

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.

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.

Глюкоза в организм попадает вместе с пищей, затем она всасывается пищеварительной системой и попадает в кровь, которая, в свою очередь, разносит ее ко всем органам и тканям. Это главный источник энергии для человеческого организма, ее можно с бензином, на котором работает большинство автомобилей, или электричеством, необходимым для функционирования техники. Чтобы проникала в клетки, она, находясь в кровеносной системе, помещается в оболочку из инсулина.

Инсулин – это специальный гормон, который производит поджелудочная железа. Без него глюкоза не сможет попасть внутрь клеток, а , не будет усвоена. Если начинается проблема с вырабатыванием инсулина, то человек заболевает сахарным диабетом. Он нуждается в постоянных . Кровь больного диабетом будет перенасыщена , пока организм не получит недостающий гормон извне. Инсулиновая капсула необходима для усваивания глюкозы мышечной и жировой тканями, печенью, но некоторые органы способны получать глюкозу и без него. Это сердце, почки, печень, хрусталик, нервная система, в том числе и мозг.

В пищеварительной системе глюкоза усваивается очень быстро. Это вещество – мономер, из которого состоят важные полисахариды, такие как гликоген, целлюлоза и крахмал. В глюкоза окисляется, вследствие выброс энергии, которая расходуется на всевозможные физиологические процессы.

Если в организм поступает избыточное количество глюкозы, то она достаточно быстро утилизируется, превращаясь в запасы энергии. На ее основе образуется гликоген, который затем откладывается в различных местах и тканях организма, как запасной источник энергии. Если гликогена в депо клеток и без того достаточно, то глюкоза начинает превращаться в жир и откладываться в организме.

Гликоген жизненно необходим мышцам. Именно он при распаде дает энергию, нужную для работы и восстановления клеток. В мышцах он расходуется постоянно, но запасы при этом не уменьшаются. Это происходит благодаря тому, что из печени постоянно поступают новые порции гликогена, чтобы его уровень всегда оставался постоянным.

Нормальным считается содержание глюкозы в крови натощак от 3,5 до 6,1 ммоль/литр. Повышенное содержание сахара в крови – это гипергликемия. Причинами такого состояния могут быть различные болезни, в числе которых сахарный диабет и нарушения функций обмена веществ. Обычно это диагностируется посредством анализа мочи, через которую организмом и будет выводиться сахар. Кратковременная гипергликемия может вызвана различными явлениями, такими как перенапряжение, употребление большого количества сладостей, и другими, .

Слишком низкая концентрация в крови глюкозы гипогликемия. Кратковременная гипогликемия возникает, когда человек съест много быстроусвояемых углеводов, тогда уровень сахара сначала резко подскакивает, а потом резко падает. Постоянна гипогликемия появляется из-за нарушений обмена веществ, заболеваний печени или почек, а также при недостатке углеводов в питании. Симптомы – , дрожь в конечностях, головокружение, голод, бледность, чувство страха.

Правильный диагноз может поставить только квалифицированный специалист на основании собранного анамнеза и проведенных анализов. Для правильной интерпретации результата «сахар в моче» необходимо знать процессы, при которых происходят те или иные изменения в организме, ведущие за собой отклонение при определении данного показателя в биологическом материале.

Понятие «сахар в моче»

В нормальном здоровом организме существует почечный порог для глюкозы, то есть определенное количество сахара крови реабсорбируется почками в полном объеме. Ввиду этого сахар в моче качественными методами не обнаруживается. Установленный порог с возрастом несколько снижается. При увеличении содержания глюкозы в крови почечные канальцы не в состоянии всасывать такое количество сахара из мочи в кровь. Следствием данного процесса является появление сахара в моче – глюкозурия. Наличие сахара в моче – опасный показатель, при котором необходимо выявить причину его появления.

Физиологические глюкозурии

Физиологические глюкозурии отмечаются при однократном выявлении сахара в моче. В зависимости от причин, вызвавших изменение данного показателя, выделяют несколько форм глюкозурии: алиментарная, эмоциональная, физическая. Алиментарное повышение сахара в моче связано с употреблением пищи, богатой углеводами: шоколада, конфет, сладких фруктов. Эмоциональная глюкозурия возникает вследствие пережитого стресса, перевозбуждения. Появление глюкозы в моче может быть спровоцировано избыточными физическими нагрузками, имеющими место быть накануне сдачи анализа. Допустимо появление небольшого количества сахара в моче .

Патологические глюкозурии

Развитие патологической глюкозурии связано с наличием в организме изменений, влияющих на реабсорбционную функцию почек. Сахарный диабет является одной из самых распространенных причин возникновения данной патологии. В этом случае при достаточно низком уровне сахара в крови его определяют в моче в большом количестве. Чаще это происходит при инсулинозависимом сахарном диабете. Острый панкреатит может стать причиной выявления сахара в моче. Опухоль мозга, менингит, черепно-мозговая травма, геморрагический инсульт или энцефалит могут привести к глюкозурии.

Заболевания, которые сопровождаются лихорадкой, могут сопровождаться лихорадочной глюкозурией. Повышение уровня адреналина, глюкокортикоидных гормонов, тироксина или соматотропина способно привести к развитию эндокринной глюкозурии. При отравлении морфином, стрихнином, хлороформом и фосфором возможно определение токсической глюкозурии. Ввиду снижения порога почек развивается ренальная глюкозурия.

Подготовка к анализу

Накануне сдачи мочи для исследования на сахар следует придерживаться диеты, исключающей употребление сладких продуктов и фруктов, напитков, содержащих большое количество углеводов. Рекомендуется снизить уровень физических нагрузок. При выявлении любого количества сахара в моче следует незамедлительно обратиться за консультацией к врачу.

Видео по теме

Аскорбиновая кислота крайне необходима организму для нормальной работы всех органов и систем. Она повышает иммунитет, снижает уровень сахара в крови, предупреждает развитие заболеваний сердца и др.

Аскорбиновая кислота или витамин С не вырабатывается организмом человека самостоятельно, в отличие от организма животных. Именно поэтому медики всех стран рекомендуют есть больше фруктов и овощей – основных поставщиков данного витамина или восполнять его недостаток с помощью лекарственных комплексов. Нехватка витамина С может привести к печальным последствиям, а для чего ?

Роль витамина С в организме человека

В среднем, человеческому организму требуется около 80 мг аскорбиновой кислоты в сутки, тогда как суточная потребность в остальных витаминах существенно ниже. Почему? Да потому, что витамин С нормализует обмен углеводов, жиров и белков, повышает иммунную защиту, стимулирует образование антител, красных кровяных телец и в меньшей степени – белых. Кроме того, он снижает концентрацию глюкозы в крови и увеличивает запасы гликогенов в печени, нормализует количество холестерина в крови и служит профилактикой рака.

Аскорбиновая кислота принимает участие более чем в 300 биологических процессах в организме. Из них особенно можно выделить синтез коллагена – белка, образующего соединительную ткань, которая «цементирует» межклеточное пространство. Коллаген участвует в формировании тканей, костей, кожи, сухожилий, связок, хрящей, зубов и др. Он защищает организм от болезней и инфекций и ускоряет заживление ран.

Что касается иммунитета, то витамин С отвечает за производство антител и работу лейкоцитов. Без него невозможно образование интерферона – вещества, которое борется с вирусами и раком. Аскорбиновая кислота является мощным естественным водорастворимым антиоксидантом, предохраняющим от разрушительного действия окислителей. Она устраняет потенциально вредные реакции в насыщенных водой частях организма и защищает «полезный» холестерин от воздействия свободных радикалов, предупреждая развитие заболеваний сердца и сосудов, раннее старение и развитие злокачественных образований.

Что еще лежит в зоне ответственности витамина С

Аскорбиновая кислота является важной составляющей синтеза гормонов надпочечниками. При стрессе надпочечники начинают испытывать недостаток этого витамина. Помимо этого, он принимает участие в производстве холестерина и его преобразовании в желчь. Аскорбиновая кислота необходима для нормальной работы нейротрансмиттеров в головном мозге. Она преобразует триптофан в серотонин, тирозин в дофамин и адреналин.

Недостаток витамина С может отрицательным образом сказаться на работе всех органов и систем организма, вызывая боль в мышцах, слабость, вялость, апатию, гипотонию, нарушение работы органов ЖКТ, сухость кожи, боль в сердце, выпадение зубов и др.

Основный посыл большинства строгих диет - "прекратите передать и будет вам счастье"! Попробуйте разобраться в механизмах вашего организма и худейте с умом!

Почему мы толстеем?

Ответ лежит на поверхности – день за днем мы создаем для этого все самые необходимые условия. Как выглядит наш среднестатистический рабочий день? Чашка кофе с парой бутербродов, 1,5 часа по пробкам до офиса, 8 часов сидения да компьютером, потом снова 1,5 часа пробок. Перекусы чем попало в течение дня и насыщенный калорийный ужин на ночь. В выходные – валяния до полудня и снова «праздник» живота. Отдых ведь все-таки… Ладно, может не совсем так и пару раз в неделю мы час или два с усердием корпим в спортзале. Но это – капля в море.

Какие бывают виды жира?

1. Подкожный . Это поверхностный жир, который залегает под кожной клетчаткой. Это именно тот вид жира, который виден визуально и который можно потрогать и пощупать. В первую очередь тело человека начинает накапливать жир в наиболее проблемных местах. У мужчин это абдоминальная область и грудь, у женщин – бедра, ягодицы и бока. По мере наполнения этих зон жир начинает осваивать новые територии.

2. Висцеральный . Это жир глубокого залегания, который расположен вокруг внутренних органов человека (печень, легкие, сердце). В мере висцеральный жир необходим, так как он обеспечивает амортизацию внутренних органов. Но когда подкожный жир освоил все возможные зоны и наступили стадии ожирения, он начинает пополнять запасы висцерального жира. Избыток висцерального жира очень опасен, поскольку он может привести к серьезным проблемам со здоровьем (болезни пищеварительной и сердечно-сосудистой систем).

Почему нельзя просто прекратить есть?

Интернет переполнен предложением различных чудо-диет, которые обещают избавить от лишних килограммов за считанные месяцы. Их принцип обычно заключается в резком ограничении количества потребляемых калорий. Но попробуйте разобраться в ответном механизме организма – килограммы действительно уходят, но жир останется невредимым. Все это объясняется присутствием такого гормона как лепнин. Уровень его содержания коррелируется с уровнем содержания жира – чем больше жира, тем больше лепнина. Итак, процесс происходит следующим образом:

  • Количество потребляемых калорий резко сокращается, уровень глюкозы и выработки инсулина снижается, жир мобилизируется. Хорошо!
  • Глюкозы мало, а значит падает уровень лепнина. В мозг поступает сигнал голода.
  • В ответ на сигнал голода организм включает защитный механизм – прекращение синтеза мышечной ткани и замедление сжигания жира.
  • Одновременно растет уровень кортизола (гормона стресса), что дополнительно усиливает защитный механизм.

Как видите, похудение происходит, но не за счет потери жира, а за счет уменьшения мышечной массы. По окончании диеты организм начинает усиленно запасать калории, откладывая их в жир (на случая повторения ситуации).разница между светлыми и темными полосами у хвостика ярко выражена, а "волжский" считается спелым, если его кожица становится светлой.

  • Если вы не хотите заморачиваться, разглядывая расцветку, обратите внимание на размер: вкусного арбуза не может быть мало. Поэтому определите на взгляд средний размер арбуза в лежащей перед вами партии, и выберите тот, что будет немного крупнее. Не стоит брать огромные арбузы, вполне возможно, что их изрядно подкормили удобрениями.

  • Если вы любите всякие странные теории, попробуйте выбрать арбуз по принципу "мальчик" или "девочка". Считается, что у "мальчиков" часть, на которой находится хвостик, выпуклая, а сам кружок с хвостиком - маленький. У "девочек" эта часть "тела" плоская, а кружок с хвостиком большой, почти с пятирублевую монету. Еще считается, что "девочки" вкуснее и слаще, в них меньше косточек.

  • Хорошо, если на арбузе есть на боках сеточка или коричневатые сухие линии, он наверняка окажется спелым и вкусным.

  • Еще можете попробовать проткнуть кожицу ногтем. Со спелым арбузом ничего не выйдет, его корка очень твердая.

    • 2. Осторожно!


    Если вы считаете, что покупать российские арбузы в начале августа рано, то вы правы. Большинство сортов достигает спелости к середине или даже к концу августа. Все, что продается раньше, скорее всего, или не успело созреть, или было щедро удобрено для ускорения роста.


    Основные признаки определения, что арбуз "нафарширован" нитратами:


    • Такой арбуз не может долго храниться. На кожице появляются круглые пятна более темного оттенка.

    • Разрезав его, вы увидите ярко-красную мякоть и белые косточки, а волокна будут иметь желтый цвет.

    • В мякоти могут быть уплотненные комки размером до 2 см и желтоватого цвета - в них концентрируются вредные вещества.

    • Мякоть здорового арбуза, если ее растереть в стакане с водой, заставит воду лишь слегка помутнеть, если же этот арбуз , вода окрасится в розовый или красный цвет.

    3. Насколько опасны нитраты?


    По мнению врачей, от отравления нитратами еще никто не умирал, однако неприятности получить вы можете. Если вы съедите одну-две дольки нитратного арбуза, то вам ничего не будет. Если вы увлечетесь и съедите весь арбуз, то можете получить проблемы с печенью, расстройство кишечника или нервной системы. Если после славной трапезы вы почувствовали себя плохо, то сразу вызывайте "скорую".


    Кстати, незримы нитраты не так страшны, как бактерии, которые поселяются на поверхности во время транспортировки и хранения. Поэтому перед разрезанием обязательно тщательно вымойте плод, для большего эффекта можете даже ошпарить, арбузу это не повредит.

    В мякоти созревшего арбуза преобладают легкоусвояемые глюкоза и фруктоза, сахароза накапливается, если плод долго хранить. Арбузы можно есть при сахарном диабете, поскольку содержащаяеся в нем фруктоза не вызывает инсулинового напряжения.

    Основным источником энергии для человека считается глюкоза, которая поступает в организм вместе с углеводами и выполняет множество жизненноважных функций для полноценной жизнедеятельности человеческого организма. Многие считают, что глюкоза оказывает негативное воздействие, приводит к ожирению, но с медицинской точки зрения, это незаменимое вещество, которое покрывает энергетические потребности организма.

    В медицине глюкозу можно встретить под термином «дектоза» или «виноградный сахар», она должна присутствовать в крови (эритроцитах), обеспечивать клетки головного мозга необходимой энергией. Однако для организма человека глюкоза может быть опасна как в избыточном количестве, так и при дефиците. Попробуем более подробно ознакомиться с глюкозой, ее свойствами, характеристикой, показаниями, противопоказаниями и другими важными аспектами.

    Читайте в этой статье:

    Что такое глюкоза. Общие сведения?

    Глюкоза относится к простым углеводам, которые хорошо усваиваются организмом, легко растворяются в воде, но практически не растворяются в спиртовых растворах. В медицине глюкоза выпускается в форме гипертонического или изотонического раствора, которые широко используют для комплексного лечения многих заболеваний. Сама глюкоза предоставляет собой белый порошок с бесцветными кристаллами, имеющий слегка сладкий вкус без запаха.

    Около 60% глюкозы попадает в организм человека вместе с продуктами питания в виде сложных химических соединений, среди которых находится полисахаридный крахмал, сахароза, целлюлоза, декстрин и небольшое количество полисахаридов животного происхождения, которые берут активное участие во многих обменных процессах.

    После поступления углеводов в желудочно-кишечный тракт, они расщепляются на глюкозу, фруктозу, галактозу. Часть глюкозы всасывается в кровяной поток и затрачивается на энергетические потребности. Другая часть откладывается в жировых запасах. После процесса переваривания пищи начинается обратный процесс, в котором жиры и гликоген начинают превращаться в глюкозу. Таким образом, происходит постоянная концентрация глюкозы в крови. Содержание глюкозы в крови при нормальном функционировании организма считается – от 3,3 до 5,5 ммоль/л.

    Если уровень глюкозы в крови снижается, тогда человек ощущает чувство голода, снижаются энергетические силы, ощущается слабость. Систематическое снижение глюкозы в крови может привести к внутренним нарушениям и заболеваниям разной локализации.

    Помимо обеспечения организма энергией, глюкоза участвует в синтезе липидов, нуклеиновых кислот, аминокислот, ферментов и других полезных веществах.

    Для того чтоб глюкоза хорошо усваивалась организмом, некоторым клеткам требуется гормон поджелудочной железы (инсулин), без которого глюкоза не сможет проникнуть в клетки. Если отмечается дефицит инсулина, тогда большая часть глюкозы не расщепляется, а остается в крови, что приводит к постепенной их гибели и развитии сахарного диабета.

    Роль глюкозы в организме человека

    Глюкоза берет активное участие во многих процессах организма человека:

    • участвует в важных обменных процессах;
    • считается главным источником энергии;
    • стимулирует работу сердечно – сосудистой системы;
    • используется в лечебных целях для лечения многих заболеваний: патологии печени, болезни центральной нервной системы, различные инфекции, интоксикации организма и других болезнях. Глюкоза содержится во многих протыкашлевых препаратах, кровезаменителях;
    • обеспечивает питание клеток головного мозга;
    • устраняет чувство голода;
    • снимает стресс, нормализует работу нервной системы.

    Помимо вышеперечисленных преимуществ глюкозы в организме человека, она улучшает умственную и физическую работоспособность, нормализует работу внутренних органов и улучшает общее состояние здоровья.

    Глюкоза – показания и противопоказания к применению

    Глюкоза часто назначается врачами разных областей медицины, она выпускается в нескольких фармацевтических формах: таблетки, раствор для внутривенного введения по 40; 200 или 400 мил. Основные показания к назначению глюкозы:

    • патологии печени: гепатит, гипогликемия, дистрофия печени, атрофия печени;
    • отек легких;
    • лечение хронического алкоголизма, наркомании или другие интоксикации организма;
    • коллапс и анафилактический шок;
    • декомпенсация сердечной функциональности;
    • инфекционные заболевания;

    Глюкозу для лечения вышеперечисленных заболеваний чаще используют в комплексном лечении с другими препаратами.

    Противопоказания — кому глюкоза опасна

    Помимо положительных качеств глюкозы, она, как и любой лекарственный препарат имеет несколько противопоказаний:

    • сахарный диабет;
    • гипергликемия;
    • анурия;
    • тяжелые стадии дегидратации;
    • повышенная чувствительность к глюкозе.

    Если глюкоза противопоказанна пациенту, тогда врач назначает изотонический раствор натрия хлорида.

    В каких продуктах содержится глюкоза?

    Основным источником глюкозы считаются продукты питания, которые должны в полной мере поступать в организм человека, обеспечивая его нужными веществами. Большое количество глюкозы содержится в натуральных соках фруктов и ягод. Большое количество глюкозы содержиат:

    • виноград разных сортов;
    • вишня, черешня;
    • малина;
    • клубника, земляника;
    • слива;
    • арбуз;
    • морковь, белокочанная капуста.

    Учитывая, что глюкоза относится к сложным углеводам, она не содержится в продуктах животного происхождения. Небольшое ее количество находится в яйцах, кисломолочных продуктах, пчелином меде, некоторых морепродуктах.

    Когда назначают глюкозу?

    Препараты глюкозы часто врачи назначают в виде внутривенных инфекций при различных нарушениях и недомоганиях организма:

    • физическое истощение организма;
    • восстановление энергетического баланса – характерно для спортсменов;
    • медицинских показателях при беременности – кислородное голодание плода, хроническая усталость;
    • гипогликемии — снижение уровня сахара в крови;
    • инфекционные заболевания разной этиологии и локализации;
    • болезни печени;
    • геморрагические диатезы — повышенная кровоточивость;
    • шок, коллапс — резкое снижение артериального давления.

    Дозу препарата, курс лечения назначается врачом индивидуально для каждого пациента в зависимости от поставленного диагноза, особенностей организма.

    Брожение глюкозы

    Ферментация или брожение предоставляет собой сложный биохимический процесс, в период которого происходит распад сложных органических веществ на более простые.

    Брожение с участием глюкозы происходит под воздействием определенных микроорганизмов, бактерий или дрожжей, это позволяет получить другой продукт. В процессе брожения сахароза превращается в глюкозу и фруктозу, также добавляются другие ингредиенты.

    К примеру, для приготовления пива добавляют солод и хмель, водки — тростниковый сахар с последующей перегонкой, а вина – виноградный сок и природные дрожжи. Если процесс брожения происходит все этапы, тогда получается сухое вино или светлое пиво, ну а если брожение преждевременно остановлено, тогда получится сладкое вино и темное пиво.

    Процесс ферментации состоит из 12 этапов, в которых нужно придерживаться всех правил и норм приготовления того или иного напитка. Поэтому такие процедуры должны проводить специалисты, обладающие определенными навыками и знаниями.

    Уровень глюкозы в крови имеет большое влияние на здоровье человека, поэтому врачи рекомендуют периодически сдавать лабораторные анализы крови на уровень сахара в крови, это поможет следить за внутренней средой организма.