Węglowodany, definicja. Rozróżnienie między cukrem, a węglowodanem.

Węglowodany – organiczne związki chemiczne. Nazwa cukrów wywodząca się od uproszczonej postaci wzoru [ C_n(H₂O)_m – czyli węgiel i woda]. Węglowodany to związki o grupach funkcyjnych:

Aldehydowa lub ketonowa, oraz

Wielu (co najmniej dwóch grupach) alkoholowych

Węglowodany to polihydroksyaldehydy. Rozróżnia się monosacharydy, oligosacharydy, polisacharydy oraz ze względu na liczbę at. C w cząsteczce: triozy, tetrozy, pentozy, itd. Pentozy i hektozy stanowią większość monosacharydów występujących w przyrodzie. Przykładami węglowodanów są: glukoza, fruktoza, sacharoza, laktoza, maltoza, skrobia, celuloza.

Wszystkie cukry to węglowodany, ale nie wszystkie węglowodany są cukrami. Węglowodany, które rozpuszczają się w wodzie i mają słodki smak nazywamy cukrami. Tylko proste węglowodany są cukrami, poza tym istnieją węglowodany złożone, które rozkładają się powoli w organizmie. Węglowodanami złożonymi nazywamy skrobię, glikogen, celulozę (rozróżnia się anomerią wiązania, oraz rozgałęzieniem).

Losy glukozy w organizmie.

Glukoza ulega przemianom trzema drogami:

Przez odłożenie jako substancja zapasowa (glikogen, skrobia) – to szlak anaboliczny

Poprzez utlenianie w cyklu pentozowym , oraz

Poprzez utlenianie w szlaku glikolizy,

Sposób 3 i 4 to szlaki kataboliczne. Oprócz tego glukoza może być przekształcana w inne związki.

Inne przemiany glukozy: → laktoza

→ kw. glukuronowy

→ kw. askorbinowy

Wszystkie spożyte przez nas węglowodany, przed wchłonięciem w jelicie cienkim, są rozkładane na jednocukry (głównie są to glukoza i fruktoza), wraz z krwią z jelit wędrują do wątroby, z fruktozy wytwarzana jest glukoza i to ona jest jedynym krążącym w naszej krwi cukrem. Wykorzystywana jest głównie w procesach energetycznych (z 1 grama glukozy organizm może uzyskać ponad 4 kilokalorie energii), jest niezbędna do utrzymywania ciepłoty ciała, pracy organów wewnętrznych i mięśni, podczas pracy fizycznej. W związku z faktem, że komórki mózgu i czerwone krwinki, jako jedyne -źródło energii traktować mogą właśnie glukozę, podczas gdy inne tkanki swoje potrzeby energetyczne mogą zaspokajać np. związkami lipidowymi, konieczny jest mechanizm utrzymania stałego stężenia glukozy we krwi. Regulacja ta zachodzi przy użyciu hormonów wydzielanych przez trzustki - insuliny i przeciwnie do niej działającego glukagonu

Cykl Corgiego.

Przemiana beztlenowa glukozy. Losy kwasu mlekowego.

Przemiana beztlenowa -przemiana glukozy zachodząca w komórkach mięśniowych końcowym produktem jest kwas mlekowy

Etapy: glikogenglu1-fosforanglu6-fosforanfruktozo6-fosforanfruktozo1,6-difosforanfosfodihydroksyaceton i aldehyd 3-sfoglicerynowykw.1,3-difosfoglicerynowykw.3fosfoglicerynowy i ATP2 cząsteczki kwasu 3fosfoglicerynowego i 2atpkw. fosfoenylopirogronowy zysk=2atp lub 3atpkw. mlekowy

Po glikolizie w warunkach beztlenowych pirogronian ulega redukcji do mleczanu. Jest to proces wymagający dostarczenia energii. Takie warunki są w mięśniu, gdy krew nie nadąża z dostarczeniem tlenu.

Na mleczanie kończy się szlak glukozy w mięśniu. Mleczan zakwasza mięsień, co wywołuje uczucie zmęczenia i bólu. Mleczan z mięśnia przedostaje się z krwią do wątroby, gdzie ulega utlenieniu do kwasu pirogronowego. Kwas pirogronowy ulega przekształceniu w glukozę. Glukoza jest transportowana z krwią z powrotem do mięśnia.

Glukoneogeneza. Co to jest i po co to jest?

To wszystkie procesy, które prowadzą do przekształcenia nie cukrowych cząsteczek w glukozę lub glikogen. Główne substraty glukoneogenezy to: glukogenne aminokwasy, mleczan, propionian i glicerol. Glukoneogeneza przebiega w wątrobie i nerkach. To jedyne narządy dysponujące pełnym garniturem potrzebnych enzymów.

Glukoneogeneza ma duże znaczenie dla podtrzymania zawartości glukozy we krwi podczas głodowania lub intensywnego wysiłku fizycznego. Da mózgu i erytrocytów glukoza z krwi jest prawie wyłącznym źródłem energii. Dla mięśni najlepszym źródłem energii i najłatwiej spalanym w warunkach beztlenowych jest glukoza. Glukoneogeneza jest źródłem glukozy we krwi, nawet gdy rygorystycznie dbamy o jej zawartość w pożywieniu. Glukoneogeneza jest mechanizmem usuwania mleczanów z mięśni, erytrocytów i glicerolu.

Glikoliza. Co to jest i po co to jest?

Glikoliza (z greckiego: gliko – cukier słodki, liza – rozkład) jest szlakiem metabolicznym przekształcającym glukozę do pirogronianiu w celu dostarczenia komórce energii w postaci ATP oraz substratów do innych procesów metabolicznych.

Glikoliza jest pierwszym etapem przemiany glukozy, do CO₂ i H₂O. Produktem glikolizy są dwie cząsteczki trójwęglowe – pirogronian.

Glikoliza przebiega w cytozolu komórek, przebiega w każdej tkance. Podczas glikolizy uwalnia się energia w postaci ATP oraz NADH. To pozwala zapewnić energię w mięśniach szkieletowych, gdy dostarczanie tlenu nie nadąża za wydatkowaniem energii

Cykl Krebsa. Co to jest i po co to jest?

Cykl Krebsa, inaczej zwany cyklem kwasów trójkarboksylowych, albo cyklem kwasu cytrynowego, zachodzi w mitochondriach eukariotów i w cytozolu prokariotów. Jego główną funkcją jest utlenianie pirogronianu, do CO₂ i H₂O z jednoczesnym uzyskaniem energii. Cykl ten odgrywa również ważną rolę w wytwarzaniu prekursorów dla szlaków biosyntez. Energia tych reakcji bezpośrednio jest wydzielana poprzez zredukowane nośniki elektronów jak NADH i FADH₂. A te są kolejno utleniane, a oddawane elektrony są przenoszone przez cząsteczki przenoszące elektrony, popularnie zwane łańcuchem oddechowym. Na końcu łączą się z tlenem. Procesowi temu towarzyszy wydzielenie dużej ilości energii w postaci ATP.

Cykl Krebsa to 11 reakcji, w których do 4 węglowego nośnika – szczawiooctanu, przyłącza się

dwuwęglowy AcCoA, powstaje cząsteczka 6 węglowa (cytrynian), z którego po 9 przekształceniach oddzielają się dwie cząsteczki dwutlenku węgla (najbardziej utleniona postać węgla) i pozostaje z powrotem czterowęglowy szczawiooctan.

Cykl Krebsa pełni istotną rolę w procesach: glukoneogenezy, transaminacji, oraz lipogenezy. Wątroba jest organem, w którym te wszystkie trzy procesy przebiegają. Cykl Krebsa to trzeci główny etap katabolizmu całkowitego glukozy.

Co to jest homeostaza. Omów na konkretnym przykładzie regulacji poziomu glukozy we krwi.

Homeostaza jest stanem równowagi wewnętrznej organizmu. Organizm wyposażony jest w wewnętrzny system automatycznej kontroli wielu procesów życiowych, którego działanie umożliwia utrzymanie między innymi odpowiedniego poziomu glukozy we krwi.

Właściwy poziom glukozy we krwi, podstawowego składnika energetycznego, regulowany jest wydzielaniem przez trzustkę insuliny i glukagonu. Glukagon powoduje zwiększenie, a insulina obniżenie poziomu cukru we krwi.

Niekorzystne zjawiska biochemiczne w cukrzycy.

Zwiększony obrót wody. Częste oddawanie moczu (poliuria) – aby pozbyć się zbyt dużego stężenia glukozy we krwi.

Glikozuria – obecność glukozy w moczu. Glukoza przechodzi do moczu, gdy stężenie we krwi przekracza 130 – 150 mg/dl.

Zwiększone pragnienie – zwiększona ilość wody w organizmie (polidypsja).

Utrata innych składników ze zwiększoną ilością moczu.

Masowe, lecz niekompletne spalanie kwasów tłuszczowych w wątrobie. To powoduje nadprodukcję związków ketonowych, jak acetooctan, czy beta-hydroksy maślan. Acetooctan rozkłada się do acetonu. We krwi pojawia się acetonemia – obecność acetonu. Aceton przechodzi do moczu (acetonuria). Aceton przechodzi do powietrza wydychanego. (Można pomylić z alkoholem).

Nadprodukcja ketonów I niepełne spalanie kwasów tłuszczowych prowadzi do kwasicy lub ketokwasicy. To już stan zagrożenia życia.

Biochemiczne przyczyny poliurii (zwiększone wydzielanie moczu) w cukrzycy.

Kiedy stężenie glukozy w osoczu (bo to ono ulega filtracji) przekracza próg nerkowy (zwykle ok. 160–180 mg%), z powodu przekroczenia transportu maksymalnego dla glukozy, komórki nabłonka cewek nerkowych nie są w stanie zresorbować glukozy z przesączu (mocz pierwotny). Ponieważ nie jest ona resorbowana w dalszych odcinkach nefronu, przedostaje się do moczu ostatecznego. Pojawia się glukozuria (cukromocz), czyli wydalanie glukozy z moczem, oraz wielomocz – powyżej 3 l na dobę (glukoza jest substancją osmotycznie czynną, zatrzymuje, więc wodę i pociąga ją za sobą).

Zjadłaś łyżeczkę cukru, tym cukrem jest sacharoza. Omów losy tego cukru w Twoim organizmie.

Pod wpływem znajdujących się w przewodzie pokarmowym enzymów, wody i kwasy solnego sacharoza rozkłada się na cukry proste:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

sacharoza glukoza fruktoza

Powstałe podczas hydrolizy sacharozy cukry proste ulegają w komórkach organizmu przemianom z wydzielaniem energii.

Glukoza otrzymana w wyniku działania enzymów trawiennych trafia do krwi, a następnie do narządów/komórek których działanie musi napędzić. Może zostać zmagazynowana w postaci glikogenu pod wpływem działania insuliny, lub od razu zużyta do celów metabolicznych komórki.

W cytozolu następuje glikoliza czyli przemiany prowadzące do przekształcenia glukozy do kwasu pirogronowego przy jednoczesnym uwolnieniu energii użytecznej biologicznie w postaci ATP.

Następny krok zależy od ilości tlenu dostarczanego do komórek organizmu, jeżeli nie ma go wystarczająco nastąpi redukcja kwasu pirogronowego do mleczanu i zakwaszenie mięśnia, jeżeli zaś warunki tlenowe są odpowiednie nastąpi cykl wysoko energetycznych przemian czyli cykl Krebsa w wyniku którego wydzielona zostaje bardzo duża ilość energii w postaci ATP która może być wykorzystana na inne procesy niezbędne do utrzymania prawidłowego funkcjonowania Komorek.