Presentazione sul tema: "Dipendenza da cibo". Carboidrati: funzioni e metabolismo Presentazione dei carboidrati e del loro metabolismo
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Funzioni dei carboidrati Energia. I carboidrati forniscono circa il 50-60% dell’apporto energetico giornaliero del corpo. Plastica. I carboidrati (ribosio, desossiribosio) vengono utilizzati per costruire ATP, ADP e altri nucleotidi, nonché acidi nucleici. I singoli carboidrati sono componenti delle membrane cellulari e della matrice extracellulare. Riserva. I carboidrati vengono immagazzinati nei muscoli scheletrici e nel fegato sotto forma di glicogeno.
Funzioni dei carboidrati Protettive. I carboidrati complessi fanno parte del sistema immunitario; i mucopolisaccaridi si trovano nelle sostanze mucose che ricoprono la superficie dei vasi sanguigni, dei bronchi, del tratto digestivo e del tratto genito-urinario. Specifica. Alcuni carboidrati contribuiscono a garantire la specificità dei gruppi sanguigni, agiscono come anticoagulanti e sono recettori per numerosi ormoni o sostanze farmacologiche. Normativa. La fibra alimentare non viene scomposta nell'intestino, ma attiva la motilità intestinale e gli enzimi del tratto digestivo, accelerando l'assorbimento dei nutrienti.
MONOSACCARIDI Aldosi (-CHO) Chetosi (>C=O)
Isomeria Gli isomeri sono sostanze che hanno la stessa formula chimica. Gli isomeri ottici differiscono nell'orientamento degli atomi e i gruppi funzionali nello spazio differiscono nella conformazione di un solo atomo di carbonio (glucosio e mannosio differiscono nella configurazione in C-2). gli enantiomeri sono immagini speculari l’uno dell’altro
Forme cicliche di monosaccaridi Gli emiacetali sono formati dall'interazione intramolecolare dei gruppi ossidrile e aldeide. Gli emichetali sono formati dall'interazione intramolecolare di un gruppo ossidrile e un gruppo cheto.
In una soluzione neutra, meno dello 0,1% delle molecole di glucosio sono in forma aciclica. La stragrande maggioranza del glucosio è presente sotto forma di emiacetale ciclico quando l'anello è chiuso nel gruppo ossidrile C-5 per formare un anello piranico a sei membri. Gli zuccheri con un anello a sei membri sono detti piranosi. La chiusura dell'anello che coinvolge il gruppo ossidrile C-4 produce un anello furanico e gli zuccheri con tale anello sono chiamati furanosi.
Atomi di carbonio anomerici Un monosaccaride è classificato come anomerico se il gruppo ossidrile si trova al di sotto del piano dell'anello; un monosaccaride è classificato come anomero se il gruppo ossidrile si trova al di sopra del piano dell'anello. La transizione degli anomeri da una forma all'altra è chiamata mutarotazione
I disaccaridi più comuni Nome Composizione Fonte saccarosio glucosio fruttosio barbabietole, zucchero di canna lattosio galattosio glucosio latticini maltosio glucosio amido idrolisi
I polisaccaridi più importanti costituiti da residui di glucosio. Nome Collegamenti Significato Amilosio -1, 4 componente dell'amido Amilopectina -1, 4 -1, 6 componente dell'amido Cellulosa -1, 4 componente indigeribile delle piante Glicogeno -1, 4 -1, 6 forma di deposito dei carboidrati negli animali
Polisaccaridi Il glicogeno è una forma di deposito di carboidrati nei tessuti animali (fegato e muscoli) La cellulosa è un componente strutturale delle cellule vegetali
Derivati dei monosaccaridi Esteri del fosforo (esterificazione) Amminozuccheri Acidi uronici (ossidazione) Deossizuccheri (desossiribosio) Alcoli (riduzione)
Gli acidi sono derivati dei monosaccaridi (compresi gli acidi uronici). Gli acidi si formano a seguito dell'ossidazione dei gruppi aldeidici o alcolici dei monosaccaridi.
Acidi - derivati dei monosaccaridi Acido glucuronico - partecipa al metabolismo della bilirubina, è un componente dei proteoglicani Acido ascorbico (vitamina C)
il glucosio viene ridotto a sorbitolo; il mannosio è ridotto a mannitolo; il fruttosio può essere ridotto a sorbitolo e mannitolo. L’iperproduzione di sorbitolo è di significato clinico nei pazienti con diabete mellito. Alcoli di zucchero
Via del sorbitolo per la conversione del glucosio I prodotti finali del metabolismo del glucosio lungo la via del sorbitolo (fruttosio e sorbitolo) penetrano scarsamente nella membrana cellulare e si accumulano all'interno della cellula, causando iperosmolarità intracellulare. Una maggiore idratazione dei tessuti porta al loro gonfiore e danneggiamento. Clinicamente questo si manifesta con lo sviluppo di angiopatia, neuropatie, cataratta
Gli aminozuccheri sono derivati dei monosaccaridi in cui il gruppo ossidrile è sostituito da gruppi amminici o acetilamminici. glucosamina, galattosamina – aminozuccheri di maggior significato biologico
Antigeni del gruppo sanguigno Fuc - fucosio; Gal: galattosio; Gal. NAc-N-acetilgalattosamina; Glc. NAc-N-acetilglucosamina.
Gli antigeni del gruppo sanguigno sono una classe specifica di oligosaccaridi che possono attaccarsi a proteine e lipidi. Il gruppo sanguigno di una persona dipende dalla presenza di antigeni specifici. Gli antigeni estranei possono causare la sintesi di anticorpi specifici.
Caratteristiche dei gruppi sanguigni Antigeni degli eritrociti No A B AB Genotipi OO AA o AO BB o BO AB Anticorpi nel siero del sangue Anti-A Anti-B Anti-A No Gruppi sanguigni O (I) A (II) B (III) AB ( IV) Frequenza (%)
Gruppo sanguigno ABO Gruppo sanguigno O (I) Le persone con questo gruppo sanguigno sintetizzano anticorpi contro gli antigeni A e B. Possono ricevere solo trasfusioni di sangue di tipo O, ma possono essere donatori per tutti gli altri gruppi (donatori universali). Gruppo sanguigno A (II) Forma anticorpi solo contro gli antigeni B. Possono ricevere sangue dei gruppi O e A ed essere donatori dei gruppi A e AB. Gruppo sanguigno B (III) Forma anticorpi solo contro gli antigeni A. Possono ricevere sangue dei gruppi O e B ed essere donatori per i gruppi B e AB. Gruppo sanguigno AB (IV) Le persone con questo gruppo sanguigno non sintetizzano anticorpi né contro gli antigeni A né contro quelli B. Possono ricevere sangue di qualsiasi tipo (ricevitori universali)
I legami proteina-carboidrati sono N-glicosidici (i carboidrati vengono aggiunti attraverso i gruppi amminici dell'asparagina). Questa è la classe più comune di glicoproteine. O-glicosidico (i carboidrati vengono aggiunti attraverso i gruppi idrossilici della serina o della treonina).
Glicoproteine strutturali (componenti della parete cellulare e delle membrane); ormoni (gonadotropina corionica umana stimolante la tiroide); componenti del sistema immunitario (immunoglobulina, interferone).
Proteoglicani I proteoglicani sono il componente principale della matrice extracellulare. La componente carboidratica dei proteoglicani sono i glicosaminoglicani. I glicosaminoglicani sono composti da unità disaccaridiche ripetute.
Struttura e distribuzione dei glicosaminoglicani Nome Unità ripetitiva Tessuto Acido ialuronico Acido glucuronico-N-acetilglucosamina Fluido intraarticolare, corpo vitreo dell'occhio Condroitin solfato Acido glucuronico-N-acetilgalattosamina* Ossa, cartilagine Cheratan solfato Galattosio-N-acetilgalattosamina* Cartilagine Eparan solfato Acido glucuronico *-glucosamina* Polmoni, muscoli, fegato Dermatan solfato Acido iduronico*- N-acetilgalattosamina* Pelle, polmoni *Indica la presenza di un residuo di acido solforico
Il metabolismo dei carboidrati consiste nei seguenti processi: degradazione nel tratto gastrointestinale in monosaccaridi, poli- e disaccaridi forniti con il cibo. Assorbimento dei monosaccaridi dall'intestino nel sangue Ingresso dei monosaccaridi nelle cellule dei tessuti Metabolismo dei tessuti Demolizione aerobica e anaerobica del glucosio Via dei pentoso fosfati dell'ossidazione del glucosio Sintesi e degradazione del glicogeno Gluconeogenesi
Il trasporto dei monosaccaridi dal lume intestinale alle cellule della mucosa può essere effettuato mediante: diffusione facilitata o trasporto attivo
Assorbimento dei carboidrati fruttosio glucosio N a + galattosio Tasso di assorbimento dei carboidrati D-galattosio – 110 D-glucosio – 100 D-fruttosio –
L'ingresso nelle cellule dei tessuti periferici viene effettuato utilizzando speciali sistemi di trasporto, la cui funzione è quella di trasferire le molecole di zucchero attraverso le membrane cellulari. Esistono proteine trasportatrici speciali: traslocasi specifiche degli zuccheri
Trasporto del glucosio nelle cellule dei tessuti Distribuzione delle proteine trasportatrici del glucosio (GLUT) Tipi di GLUT Localizzazione negli organi GLUT-1 Cervello, placenta, reni, intestino crasso GLUT-2 Fegato, reni, cellule beta delle isole di Langerhans, enterociti GLUT-3 In molti tessuti (compresi cervello, placenta, reni) GLUT-4 (insulino dipendente) Nei muscoli (scheletrico, cardiaco), tessuto adiposo GLUT-5 Nell'intestino tenue (possibilmente un trasportatore di fruttosio)
Metabolismo intracellulare del glucosio Metabolismo del glucosio associato ai ritmi nutrizionali Periodo di assorbimento ossidazione del glucosio (glicolisi, via dei pentoso fosfati) sintesi del glicogeno (glicogenesi) Periodo postassorbimento e degradazione del glicogeno durante il digiuno (glicogenolisi) sintesi del glucosio (gluconeogenesi)
Metabolismo del glucosio associato ai ritmi nutrizionali Periodo di assorbimento ossidazione del glucosio sintesi del glicogeno (glicogenesi) Periodo postassorbimento e durante il digiuno degradazione del glicogeno (glicogenolisi) sintesi del glucosio (gluconeogenesi)
GLICOGENESI (sintesi del glicogeno) Il glicogeno è il principale polisaccaride di riserva, depositato nel fegato e nei muscoli sotto forma di granuli. Quando il glucosio polimerizza, diminuisce la solubilità della molecola di glicogeno risultante e il suo effetto sulla pressione osmotica. La concentrazione di glicogeno nel fegato raggiunge il 5% della sua massa; La concentrazione di glicogeno nei muscoli è di circa l'1%.
Fasi della glicogenesi Sintesi del glucosio uridina difosfato (UDP-glucosio); Formazione di 1, 4 legami glicosidici; Formazione di 1,6 legami glicosidici.
GLICOGENOLISI (decomposizione del glicogeno) Funzione: Fornisce livelli normali di glucosio nel sangue durante il periodo post-assorbimento Glicemia: 3,3 -5,5 mmol/l
Fasi della glicogenolisi 1. Scissione (fosforolisi) di 1, 4 legami glicosidici Enzima: glicogeno fosforilasi. La molecola di glicogeno viene ridotta di un residuo di glucosio. 
2. Rottura di 1,6 legami glicosidici Il processo avviene in due fasi: a. tre residui di glucosio vengono trasferiti dal ramo del glicogeno alla catena principale (enzima: triglucosio transferasi) b. il residuo di glucosio rimanente viene scisso idroliticamente (enzima: 1, 6 glucosidasi (“enzima deramificante del glicogeno”)
sangue. Glicogeno Glucosio-6-fosfato Glucosio R i. Glucosio-6-fosfatasi Glucosio. Energia del fegato. Glicogeno glucosio-6-fosfato. Muscolo. Funzione del glicogeno nel fegato e nei muscoli Il glicogeno epatico serve per mantenere la concentrazione fisiologica di glucosio nel sangue Il glicogeno muscolare è una fonte di glucosio per le cellule di questo tessuto.
La regolazione del metabolismo dei carboidrati viene effettuata con la partecipazione di 2 meccanismi principali: 1. Induzione o soppressione della sintesi enzimatica 2. Attivazione o inibizione della loro azione (regolazione allosterica, modificazione covalente, ecc.)
Regolazione della sintesi e della degradazione del glicogeno La glicogeno fosforilasi è attivata allostericamente dall'AMP e inibita dall'ATP e dal glucosio-6-fosfato La glicogeno sintasi è stimolata dal glucosio-6-fosfato Entrambi gli enzimi sono regolati mediante modificazione covalente: fosforilazione-defosforilazione
Regolazione della sintesi e della degradazione del glicogeno La glicogeno fosforilasi è attiva nello stato fosforilato, inattiva nello stato defosforilato La glicogeno sintasi è attiva nello stato defosforilato, inattiva nello stato fosforilato
Ormoni che regolano il metabolismo del glucosio Effetti ormonali L'insulina Riduce la glicemia 1. Stimola l'assorbimento del glucosio da parte dei tessuti, la glicolisi e la sintesi del glicogeno 2. Riduce la glicogenolisi e la gluconeogenesi Il glucagone Aumenta la glicemia 1. Attiva la glicogenolisi e la gluconeogenesi L'adrenalina Aumenta la glicemia 1. Stimola la gluconeogenesi 2. Stimola la glicogenogenesi liz (non porta ad un aumento della glicemia durante la degradazione del glicogeno muscolare) Cortisolo Aumenta la glicemia 1. Stimola la gluconeogenesi nel fegato
La glicogenosi (malattie da accumulo) è caratterizzata da un eccessivo accumulo di glicogeno nelle cellule, che può essere accompagnato da un cambiamento nella struttura delle molecole di questo polisaccaride Tipo 0 Tipo I - Malattia di von Gierke Tipo Ib Tipo Ic Tipo II - Malattia di Pompe Tipo IIb - Malattia di Danon Tipo III - Malattia di Cori o Malattia di Forbes Tipo IV - Malattia di Andersen Tipo V - Malattia di Mc. Malattia di Ardle Tipo VI - Malattia di Hers Tipo VII - Malattia di Tarui Tipo VIII Tipo IX Tipo XI - Sindrome di Fanconi-Bickel
Tipi di glicogenosi Forma di glicogenosi Enzima difettoso Tipo, nome della malattia Epatica Glucosio-6-fosfatasi I Malattia di Gierke Amilo-1, 6-glucosidasi (enzima “deramificante”) III Malattia di Fobes-Cori (destrinosi limite) Glicogeno fosforilasi VI Malattia di Hers Fosforilasi chinasi Proteina chinasi A IX X Muscolo Glicogeno Fosforilasi V Mac. Ardla
Diagnosi di glicogenosi e aglicogenosi 1. Determinazione della concentrazione di glucosio (a stomaco vuoto) 2. Determinazione del contenuto di glicogeno nel sangue, eritrociti, leucociti 3. Determinazione del contenuto di glicogeno nelle biopsie epatiche e muscolari 4. Studio del contenuto degli enzimi coinvolti nella la sintesi e la degradazione del glicogeno (secondo la forma della glicogenosi)
alcoli aldeidici o alcoli chetonici.
Per la maggior parte dei carboidrati la formula generale è
(CH2O)n, n>3 – composti di carbonio con acqua.
Formula empirica per il glucosio
C6H12O6=(CH2O)6
I carboidrati sono la base per l’esistenza della maggior parte
organismi, perché viene prelevata tutta la materia organica
ha origine dai carboidrati formati in
fotosintesi. Ci sono più carboidrati nella biosfera
rispetto ad altre sostanze organiche.
Ruolo biologico dei carboidrati
Energia (decadimento)Plastica (condroitin solfato)
Riserva (glicogeno)
Protettivo (membrane, lubrificazione articolare)
Normativa (contatti)
Idroosmotico (GAG)
Cofattore (eparina)
Specifico (recettori)
Classificazione dei carboidrati
A seconda della complessitàgli edifici sono divisi in 3 classi:
monosaccaridi
oligosaccaridi
polisaccaridi
Monosaccaridi
MONOSACARIDE (MONOSA) – minimounità strutturale dei carboidrati, con
frantumazione di cui scompaiono le proprietà
zuccheri
A seconda del numero di atomi
carbonio in una molecola
i monosaccaridi si dividono in: triosi (C3H6O3),
tetrosi (C4H8O4), pentosi (C5H10O5), esosi
(C6H12O6) ed eptosio (C7H14O7).
Non esistono altri monosaccaridi in natura, ma possono farlo
essere sintetizzato. Fisiologicamente importante
monosaccaridi:
1) Triosi: si formano PHA e DOAP
durante la degradazione del glucosio
2) Pentosi: ribosio e desossiribosio,
sono componenti importanti
nucleotidi, acidi nucleici,
coenzimi
3) Esosi – glucosio, galattosio,
fruttosio e mannosio. Glucosio e
il fruttosio è la principale fonte di energia
substrati del corpo umano Composizione molecolare del glucosio e del fruttosio
è lo stesso (C6H12O6),
ma la struttura dei gruppi funzionali è diversa
(aldoso e chetosio) I monosaccaridi sono meno comuni in
organismi viventi allo stato libero,
dei loro derivati più importanti -
oligosaccaridi e polisaccaridi
OLIGOSACARIDI
includere da 2 a 10 residuimonosaccaridi, collegati
legami 1,4 o 1,2-glicosidici,
formato tra due alcoli con
ottenendo eteri: R-O-R".
Principali disaccaridi –
saccarosio, maltosio e lattosio.
La loro formula molecolare è C12H22O12.
Saccarosio (zucchero di canna o di barbabietola) –
Questi sono glucosio e fruttosio,legati da un legame 1,2-glicosidico
L'enzima sucrasi scompone il saccarosio.
Maltosio (zucchero della frutta)
Queste sono 2 molecole di glucosio collegateLegame 1,4-glicosidico. Formato nel
Tratto gastrointestinale durante l'idrolisi dell'amido e del glicogeno
cibo. Si decompone con la maltasi.
Lattosio (zucchero del latte)
Queste sono molecole di glucosio e galattosio,collegati da un legame 1,4-glicosidico.
Sintetizzato durante l'allattamento.
Contribuisce l'assunzione di lattosio attraverso gli alimenti
sviluppo di batteri lattici,
sopprimendo lo sviluppo di putrefattivi
processi. Si decompone con la lattasi.
POLISACCARIDI
La maggior parte dei carboidrati naturali sono polimerinumero di residui monosaccaridici
da 10 a decine di migliaia.
Secondo le proprietà funzionali:
strutturale – dare a cellule, organi e
resistenza meccanica dell'intero corpo.
solubile idrofilo – altamente idratato e previene la disidratazione di cellule e tessuti.
riserva – una risorsa energetica da cui
il corpo riceve monosaccaridi, che sono
carburante cellulare.
A causa della natura polimerica, riserva
i polisaccaridi sono quindi osmoticamente inattivi
accumularsi nelle cellule in grandi quantità. Per struttura: lineare, ramificata
Composizione: omo-, eteropolisaccaridi
Omopolisaccaridi (omoglicani)
sono costituiti da unità monosaccaridiche dello stesso tipo.,
I principali rappresentanti sono amido, glicogeno,
cellulosa.
L'amido è un nutriente di riserva
piante, è costituito da amilosio e amilopectina.
I prodotti dell'idrolisi dell'amido sono chiamati
destrine. Sono disponibili in diverse lunghezze e
accorciandosi perde gradualmente la iodofilicità
(la capacità di essere macchiato di blu dallo iodio). L'amilosio ha una struttura lineare,
tutti i residui di glucosio sono collegati da un legame glicosidico (1-4). Contiene amilosio
≈ 100-1000 residui di glucosio.
Costituisce circa il 15-20% dell'amido totale. L'amilopectina è ramificata perché ha finito
ogni 24-30 residui di glucosio
un piccolo numero di legami alfa (1-6).
L'amilopectina contiene ≈ 600-6000 residui
glucosio, peso molecolare fino a 3 milioni.
Contenuto di amilopectina nell’amido –
75-85%Fibra (cellulosa)
componente principale della parete cellulare
impianti. È costituito da ≈ 2000-11000 residui
glucosio, legato, a differenza dell’amido, non da un legame α-, ma da un legame β-(1-4)-glicosidico.
Glicogeno – amido animale
Contiene da 6.000 a 300.000 residuiglucosio. Struttura più ramificata
dell'amilopectina: 1-6 legami nel glicogeno
ogni 8-11 residui di glucosio collegati da un legame 1-4. Origine del backup
energia - immagazzinata nel fegato, nei muscoli, nel cuore.
Eteropolisaccaridi (eteroglicani)
Questi sono carboidrati complessi, composti da duepiù tipi di unità monosaccaridiche
(aminozuccheri e acidi uronici),
più spesso associati a proteine o lipidi
Glicosaminoglicani (mucopolisaccaridi)
condroitina, cheratan e dermatan solfati,
acido ialuronico, eparina.
Presentato come parte della chiusura principale
sostanze del tessuto connettivo. La loro funzione
consiste nel trattenere grandi quantità di acqua e
riempiendo lo spazio intercellulare. Essi
servire come ammorbidente e lubrificante per
vari tipi di strutture tissutali di cui fanno parte
tessuti ossei e dentali L'acido ialuronico è un polimero lineare di
acido glucuronico e acetilglucosamina.
Parte delle pareti cellulari, sinoviale
fluido, corpo vitreo dell'occhio, avvolge
organi interni, è gelatinoso
lubrificante battericida. Componente importante
elemento di pelle, cartilagine, tendini, ossa, denti...
sostanza principale delle cicatrici postoperatorie
(aderenze, cicatrici – farmaco “ialuronidasi”)
Condroitin solfati –
polimeri solfatati ramificati daacido glucuronico e N-acetilglucosamina.
I principali componenti strutturali della cartilagine sono
tendini, cornea dell'occhio, contenuti nella pelle,
ossa, denti, tessuti parodontali.
La norma dei carboidrati nella dieta
La riserva di carboidrati nel corpo non supera2-3% del peso corporeo.
A causa loro, i bisogni energetici
una persona può essere coperta per non più di 12-14 ore.
Il fabbisogno di glucosio del corpo dipende
sul livello di consumo energetico.
L'apporto minimo di carboidrati è di 400 g al giorno.
Il 65% dei carboidrati si presenta sotto forma di amido
(pane, cereali, pasta), animale
glicogeno
il 35% sotto forma di zuccheri più semplici (saccarosio,
lattosio, glucosio, fruttosio, miele, pectina
sostanze). Digestione dei carboidrati
La digestione si distingue:
1) cavità
2) muro
La mucosa del tratto gastrointestinale -
barriera naturale all’ingresso
nel corpo di un grande straniero
molecole, compresi i carboidrati
natura
L'assorbimento degli oligo e dei polisaccaridi avviene durante la loro degradazione idrolitica in monosaccaridi. Le glicosidasi attaccano i legami glicosidici 1-4 e 1-6. Di
Assimilazione di oligo- ei polisaccaridi arrivano con loro
degradazione idrolitica a monosaccaridi.
Attacco delle glicosidasi
Legami glicosidici 1-4 e 1-6
Carboidrati semplici
la digestione no
sono esposti, ma possono
avviene la fermentazione
alcune parti delle molecole
nell'intestino crasso sotto
azione degli enzimi
microrganismi
.
.DIGESTIONE DELLA CAVITÀ
La digestione dei polisaccaridi inizia nella cavità orale, dove sono sottoposti all'azione caotica dell'amilasi.
saliva lungo i legami (1-4). L'amido si scompone in destrine di varia complessità.
Nell'amilasi salivare (attivata dagli ioni Cl),
pH ottimale=7,1-7,2 (in ambienti leggermente alcalini
ambiente). Nello stomaco, dove l'ambiente è fortemente acido,
l'amido può essere solo digerito
profondità del bolo alimentare. La pepsina nel succo gastrico scompone l'amilasi stessa. Successivamente, il cibo passa nell'intestino, dove il pH
neutrale ed esposto a
1) amilasi pancreatica.
Ci sono -, β-, γ-amilasi
L'alfa amilasi è più ampiamente rappresentata e scompone l'amido in destrine
La beta amilasi si rompe
destrine al disaccaride del maltosio
La gamma amilasi si scinde
singole molecole terminali di glucosio
da amido o destrine
2) oligo-1,6-glucosidasi – agisce su
punti di ramificazione dell'amido e del glicogeno
DIGESTIONE DELLA PARETE
Si verifica l'idrolisi dei disaccaridinon nel lume intestinale,
e sulla superficie delle cellule della mucosa
guscio sotto uno speciale sottile
film - glicocalice
I disaccaridi sono suddivisi qui per
azione della lattasi (enzima in
composizione
complesso β-glicosidasi), saccarasi e
maltasi. In questo caso,
monosaccaridi: glucosio, galattosio,
fruttosio.
La cellulosa nel corpo umano
Gli esseri umani non hanno enzimi da scomporreLegame β(1-4)-glicosidico della cellulosa.
La microflora dell'intestino crasso può idrolizzare la maggior parte della cellulosa
cellobiosio e glucosio.
Funzioni della cellulosa:
1) stimolazione della motilità intestinale e
secrezione biliare,
2) adsorbimento di una serie di sostanze (colesterolo, ecc.)
con una diminuzione del loro assorbimento,
3) formazione di feci.
Solo i monosaccaridi vengono assorbiti nell'intestino
Il loro trasferimento nelle cellule della mucosarivestimento intestinale (enterociti)
può succedere:
1) per diffusione passiva
lungo un gradiente di concentrazione
dal lume intestinale (dove la concentrazione di zuccheri dopo i pasti è maggiore)
nelle cellule intestinali (dove è più basso).
2) il trasferimento del glucosio è possibile anche contro un gradiente di concentrazione.
Questo è un trasporto attivo: ha un costoenergetico, speciale
proteine trasportatrici (GLUT).
Glucosio
Proteina trasportatrice + ATP
PRINCIPALI FONTI DI GLUCOSIO
1) cibo;2) degradazione del glicogeno;
3) sintesi del glucosio da non carboidrati
precursori (gluconeogenesi).
PRINCIPALI MODALITÀ DI UTILIZZO DEL GLUCOSIO
1) scomposizione del glucosio da produrreenergia (aerobica e anaerobica
glicolisi);
2) sintesi del glicogeno;
3) via di degradazione del pentoso fosfato per
ottenere altri monosaccaridi e
NADPH ridotto;
4) sintesi di altri composti (grassi
acidi, amminoacidi,
eteropolisaccaridi, ecc.).
FONTI E MODALITÀ DI CONSUMO DI GLUCOSIO
Il glicogeno si forma in quasi tutticellule del corpo, ma
la sua massima concentrazione
nel fegato (2-6%) e nei muscoli (0,5-2%)
La massa muscolare è significativamente maggiore
massa epatica, quindi
muscoli scheletrici concentrati
circa 2/3 del totale
glicogeno corporeo totale 35
GLICOGENOLISI
La degradazione del glicogeno può verificarsi quandomancanza di ossigeno. Questa è una trasformazione
glicogeno in acido lattico.
Il glicogeno è presente nelle cellule sotto forma
granuli che contengono enzimi
sintesi, degradazione e regolazione degli enzimi.
Le reazioni di sintesi e decomposizione sono diverse, quali
fornisce flessibilità di processo. Molecola scissa dal glicogeno
il glucosio-1-P isomerizza
con la formazione di glucosio-6-P
glucosio-1-P
fosfoglucomutasi
glucosio-6-P
Quando la cellula stessa ha bisogno di energia, il glucosio-6-P si scompone lungo il percorso della glicolisi.
Se il glucosio è necessario ad altre cellule, allora
glucosio-6-fosfatasi (solo nel fegato e
reni) scinde il fosfato dal glucosio-6-P,
e il glucosio entra nel flusso sanguigno.
GLICOLISI
Glicolisi (dal greco glucosio - zucchero, lisi -distruzione) – sequenza
Reazioni di conversione del glucosio in
piruvato (10 reazioni).
Durante la glicolisi, parte del libero
l'energia di degradazione del glucosio viene convertita
nell'ATP e nel NADH.
Reazione totale della glicolisi:
Glucosio + 2 pH + 2 ADP + 2 NAD+→
2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2H+ + 2
H2O
GLICOLISI Anaerobica
Questa è la principale via anaerobicautilizzo del glucosio
1) Si verifica in tutte le celle
2) Per i globuli rossi - l'unico
fonte di energia
3) Prevale nelle cellule tumorali –
fonte di acidosi
Ci sono 11 reazioni nella glicolisi,
il prodotto di ciascuna reazione è
substrato per quello successivo.
Il prodotto finale della glicolisi è il lattato.
DECOMPOSIZIONE AEROBICA E ANAEROBICA DEL GLUCOSIO
Glicolisi anaerobica o degradazione anaerobicaglucosio, (questi termini sono sinonimi) include
reazioni di una via specifica di degradazione del glucosio
piruvato e la riduzione del piruvato a lattato. ATP
nella glicolisi anaerobica è formato solo da
fosforilazione del substrato
Decomposizione aerobica del glucosio nei prodotti finali
(CO2 e H2O) comprende le reazioni aerobiche
glicolisi e successiva ossidazione del piruvato
percorso generale del catabolismo.
Pertanto, la degradazione aerobica del glucosio è un processo
la sua completa ossidazione a CO2 e H2O ed aerobica
La glicolisi fa parte della degradazione aerobica del glucosio.
BILANCIO ENERGETICO DELL'OSSIDAZIONE AEROBICA DEL GLUCOSIO
1. In uno specifico percorso di degradazione si forma il glucosio2 molecole di piruvato, 2 ATP (substrato
fosforilazione) e 2 molecole di NADH+H+.
2. Decarbossilazione ossidativa di ciascuno
molecole di piruvato - 2,5 ATP;
la decarbossilazione di 2 molecole di piruvato dà 5
Molecole di ATP.
3. Come risultato dell'ossidazione del gruppo acetile
acetil-CoA nel ciclo TCA e CPE – 10 ATP coniugato;
2 molecole di acetil-CoA formano 20 ATP.
4. Trasferimenti con meccanismo a navetta del malato
NADH+H+ nei mitocondri – 2,5 ATP; 2NADH+H+
formare 5 ATP.
Totale: con la scomposizione di 1 molecola di glucosio in
in condizioni aerobiche si formano 32 molecole
ATF!!!
Gluconeogenesi
Gluconeogenesi – sintesi del glucosiode novo da componenti non carboidrati.
Si verifica nel fegato e ≈10% nei reni.
Predecessori per
gluconeogenesi
lattato (principale),
glicerolo (secondo),
amminoacidi (terzo) – in condizioni
lungo digiuno.
Luoghi di ingresso dei substrati (precursori) per la gluconeogenesi
RAPPORTO TRA GLICOLISI E GLUCONEOGENESI
1. Il substrato principale per la gluconeogenesi èlattato formato da scheletro attivo
muscolo. La membrana plasmatica ha
elevata permeabilità al lattato.
2. Una volta che il lattato entra nel flusso sanguigno, viene trasportato al fegato,
dove nel citosol viene ossidato a piruvato.
3. Il piruvato viene quindi convertito in glucosio lungo il percorso
gluconeogenesi.
4. Il glucosio entra quindi nel sangue e viene assorbito
muscoli scheletrici. Queste trasformazioni
costituiscono il ciclo di Cori.
CICLO DEL MORBILLO
Ciclo glucosio-alanina
CARATTERISTICHE DELLA VIA DEL PENTOSOFOSFATO
Via dei pentoso fosfati della degradazione del glucosio (PGP)chiamato anche shunt dell'esoso monofosfato o
via del fosfogluconato.
Questa via di ossidazione alternativa alla glicolisi e al ciclo TCA
il glucosio fu descritto negli anni '50 del XX secolo da F. Dickens,
B. Horeker, F. Lipmann e E. Racker.
Gli enzimi della via del pentoso fosfato sono localizzati in
citosol. La PFP è più attiva nei reni,
fegato, tessuto adiposo, corteccia surrenale,
eritrociti, ghiandola mammaria in allattamento. IN
La maggior parte di questi tessuti subiscono un processo
biosintesi di acidi grassi e steroidi, che richiede
NADPH.
Esistono due fasi del PPP: ossidativa e
non ossidativo
FUNZIONI DELLA VIA DEL PENTOSOFOSFATO
1. Formazione di NADPH+H+ (50% del fabbisogno dell'organismo),necessario 1) per la biosintesi degli acidi grassi,
colesterolo e 2) per la reazione di disintossicazione
(riduzione e ossidazione del glutatione,
funzionamento del citocromo P-450 dipendente
monoossigenasi – ossidazione microsomiale).
2. Sintesi del ribosio 5-fosfato, utilizzato per
formazione di 5-fosforibosil-1-pirofosfato, che
necessario per la sintesi dei nucleotidi purinici e
aggiunta di acido orotico durante la biosintesi
nucleotidi pirimidinici.
3. Sintesi di carboidrati con diverso numero di atomi
carbonio (C3-C7).
4. Nelle piante, la formazione di ribulosio-1,5-bifosfato,
che viene utilizzato come accettore di CO2 al buio
fasi della fotosintesi.
Decarbossilazione ossidativa del piruvato -
Ossidativola decarbossilazione del piruvato è la formazione di acetil~CoA dal PVC -
fase chiave irreversibile
metabolismo!!!
Dopo la decarbossilazione 1
vengono rilasciate molecole di piruvato 2.5
ATP.
Gli animali non sono in grado di trasformarsi
acetil~CoA
torniamo al glucosio.
l'acetil~CoA entra nel ciclo dell'acido tricarbossilico
acidi (TCA)
Ciclo dell'acido tricarbossilico
ciclo dell'acido citricociclo di Krebs
Hans Krebs - Premio Nobel
premi 1953
Si verificano reazioni TCA
nei mitocondri CTK
1) via finale di ossidazione comune
molecole di carburante -
acidi grassi, carboidrati, aminoacidi.
La maggior parte delle molecole di carburante
entrare in questo ciclo dopo essere diventato
acetil~CoA.
2) Il TsTK svolge un'altra funzione:
fornisce prodotti intermedi
per i processi di biosintesi.
Ruolo del TTC
valore dell'energiafonte di importanti metaboliti,
dando origine a nuove vie metaboliche
(gluconeogenesi, transaminazione e
deaminazione degli aminoacidi,
sintesi degli acidi grassi, colesterolo)
I seguenti composti sono di vitale importanza:
ossalacetato (OAK) e acido α-chetoglutarico.
Sono i precursori degli aminoacidi.
In primo luogo, malato e
isocitrato, e da essi si formano poi nel citoplasma
SHUK e α-KG. Poi, sotto l'influenza delle transaminasi di Pike
si forma l'aspartato e dall'alfa-CG - glutammato.
Come risultato dell'ossidazione del gruppo acetilico dell'acetilCoA nel ciclo TCA e del CPE coniugato - 10 ATP!!!
Disturbi del metabolismo dei carboidrati con:
- digiunol'ipoglicemia, il glucagone e l'adrenalina si mobilitano
TAG e gluconeogenesi dal glicerolo, vanno agli FFA
formazione di acetil-CoA e corpi chetonici
- fatica
influenza delle catecolamine (adrenalina - degradazione
glicogeno, gluconeogenesi); glucocorticoidi
(cortisolo - sintesi degli enzimi della gluconeogenesi)
- diabete mellito insulino-dipendente
diminuzione della sintesi di insulina nelle cellule β
pancreas →cascata di effetti Iperglicemia e dopo aver superato la renale
soglia: si verifica glicosuria
Ridotto trasporto di glucosio nella cellula (compreso
dovuto alla ↓ sintesi delle molecole GLUT)
Glicolisi ridotta (inclusa quella aerobica
processi) e la cellula manca di energia
(anche per la sintesi proteica, ecc.)
Inibizione della via del pentoso fosfato
La sintesi del glicogeno è ridotta e costante
vengono attivati gli enzimi di degradazione del glicogeno
La gluconeogenesi è costantemente attivata (soprattutto da
glicerolo, l'eccesso va ai corpi chetonici)
Vengono attivati i percorsi non regolati dall’insulina
Captazione del glucosio nella cellula: via del glucuronato
Formazione di GAG, sintesi di glicoproteine
(inclusa un'eccessiva glicosilazione
proteine), riduzione a sorbato, ecc.
Struttura e classificazione dei carboidrati. Caratteristiche fisico-chimiche.
Funzioni dei carboidrati nell'organismo.
Scambio esterno. L'importanza dei componenti carboidratici degli alimenti. Standard di consumo. Amilasi, disaccaridasi. Assorbimento dei prodotti di idrolisi.
Fosforilazione e defosforilazione degli zuccheri. Senso.
Interconversioni degli zuccheri. Epimerasi, isomerasi, UDP transferasi. Il glucosio è il principale carboidrato nel metabolismo intermedio.
Trasporto del glucosio nelle cellule. GLUTEI. Tessuti insulino-dipendenti e indipendenti.
Metabolismo intermedio del glucosio. La relazione tra processi catabolici e anabolici. Consumo di glucosio in vari processi metabolici.
Glicolisi. Definizione. Senso. Due fasi. Enzimi chiave. Prodotti finali. Regolamento.
Caratteristiche della glicolisi in diversi tessuti. Shunt.Via dei pentoso fosfati metabolismo. Shunt di Rappoport negli eritrociti.
Metabolismo aerobico del glucosio. Ossidazione del piruvato . Complesso multienzimatico. Meccanismo di reazioni. Regolamento.
Ciclo dell'acido tricarbossilico– stadio generale del catabolismo degli aminoacidi, del glucosio e degli acidi grassi. Senso. Meccanismo di reazioni. Localizzazione. Produzione di energia.
Carboidrati e metabolismo dei carboidrati.
Glicogeno. Struttura. Senso.
Sintesi del glicogeno. Enzimi.
Mobilizzazione del glicogeno. Fosforolisi. Enzimi. Relazione tra glicogenolisi e glicolisi.
Regolazione della sintesi e dei processi di degradazione del glicogeno.
Regolazione della degradazione del glicogeno nel fegato, nei muscoli (a riposo e sotto carico muscolare).
La gluconeogenesi è una via metabolica adattativa per la sintesi del glucosio. Enzimi. Regolamento. Relazione con la glicolisi. Cicli inattivi.
Omeostasi del glucosio. Punti chiave della regolamentazione.
Carboidrati e metabolismo dei carboidrati
Classificazione dei carboidrati(mono-, disaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi - neutri e acidi);
Acetilati, aminati, solfo- e fosfo-derivati dello zucchero;
Fisico-chimico proprietà dei carboidrati . Solubilità. Aldosi e chetosi.
Aggregato proteoglicano dalla cartilagine epifisaria
Funzioni dei carboidrati
1. Energia (1 g di carboidrati – 4,1 kcal) – glucosio.
Vantaggio dell'ossidazione dei carboidrati in condizioni anaerobiche. Il ruolo del glucosio nell'ossidazione dei residui carboniosi di aminoacidi e lipidi.
2. Plastica: ribosio e NADPH si formano nella via del pentoso fosfato dell'ossidazione del glucosio.
3. Strutturale: acido ialuronico, cheratan solfato,
dermatan solfato, condroetina solfato.
4. Stoccaggio – glicogeno.
5. Legame di acqua, cationi – eteropolisaccaridi acidimatrice intercellulare. Formazione di gel, colloidi viscosi (superfici articolari che rivestono le superfici del tratto genito-urinario e del tratto gastrointestinale).
6. Regolatoria (lipasi del farmaco eparina-dipendente);
7. Anticoagulante– eparina, dermatan solfato.
Descrizione della presentazione per singole diapositive:
1 diapositiva
Descrizione diapositiva:
Carboidrati. Funzioni dei carboidrati. Il ruolo della principale fonte di energia nel corpo umano. Preparato dallo studente del gruppo PNK-11 Semyonova Victoria
2 diapositive
Descrizione diapositiva:
3 diapositive
Descrizione diapositiva:
I carboidrati sono composti organici costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno, e l'idrogeno e l'ossigeno sono presenti in un rapporto (2:1) come nell'acqua, da cui il nome.
4 diapositive
Descrizione diapositiva:
I carboidrati sono sostanze della composizione CmH2nOp, che sono di fondamentale importanza biochimica, sono diffuse nella natura vivente e svolgono un ruolo importante nella vita umana. I carboidrati fanno parte delle cellule e dei tessuti di tutti gli organismi vegetali e animali e, in peso, costituiscono la maggior parte della materia organica sulla Terra. I carboidrati rappresentano circa l'80% della sostanza secca nelle piante e circa il 20% negli animali. Le piante sintetizzano i carboidrati da composti inorganici: anidride carbonica e acqua (CO2 e H2O).
5 diapositive
Descrizione diapositiva:
Riserve di carboidrati nel corpo umano Le riserve di carboidrati sotto forma di glicogeno nel corpo umano ammontano a circa 500 g. La maggior parte (2/3) si trova nei muscoli, 1/3 nel fegato. Tra i pasti, il glicogeno si scompone in molecole di glucosio, che mitigano le fluttuazioni dei livelli di zucchero nel sangue. Senza carboidrati, le riserve di glicogeno si esauriscono in circa 12-18 ore. In questo caso viene attivato il meccanismo per la formazione di carboidrati da prodotti intermedi del metabolismo proteico. Ciò è dovuto al fatto che i carboidrati sono vitali per la formazione di energia nei tessuti, in particolare nel cervello. Le cellule cerebrali ottengono energia principalmente attraverso l’ossidazione del glucosio.
6 diapositive
Descrizione diapositiva:
Funzioni nel corpo umano La prima cosa da notare è il ruolo energetico dei carboidrati. Coprono circa il 60% del fabbisogno calorico totale del corpo. In questo caso, l'energia risultante viene immediatamente spesa per la generazione di calore o accumulata sotto forma di molecole di ATP, che possono successivamente essere utilizzate per i bisogni del corpo. Come risultato dell'ossidazione di 1 g di carboidrati si liberano 17 kJ di energia (4,1 kcal); Non meno importante è il ruolo plastico dei carboidrati. Vengono spesi per la sintesi di acidi nucleici, nucleotidi, elementi della membrana cellulare, polisaccaridi, enzimi, ADP e ATP, nonché proteine complesse; La funzione dei carboidrati è quella di immagazzinare i nutrienti. Il principale deposito di carboidrati è il fegato, dove vengono immagazzinati sotto forma di glicogeno. Inoltre, hanno una certa importanza anche le piccole “depositazioni” di glicogeno nei muscoli. Inoltre, quanto più quest'ultimo è sviluppato, tanto maggiore è la “capacità energetica” dell'organismo;
7 diapositive
Descrizione diapositiva:
Funzioni nel corpo umano La funzione specifica dei carboidrati sembra piuttosto interessante. Sta nel fatto che alcuni carboidrati possono prevenire la crescita del tumore e possono anche determinare il gruppo sanguigno di una persona; Importante è anche il ruolo protettivo di queste sostanze. I carboidrati complessi sono un componente essenziale di molti elementi del sistema immunitario e i mucopolisaccaridi forniscono protezione alle mucose del corpo dalla penetrazione di microrganismi e dai danni meccanici; La funzione regolatrice dei carboidrati è di grande importanza. Sta nel fatto che la fibra garantisce il normale funzionamento dell'intestino, senza essere degradata nel tratto gastrointestinale;
8 diapositive
Descrizione diapositiva:
Diapositiva 9
Descrizione diapositiva:
CLASSIFICAZIONE DEI CARBOIDRATI MONOSACARIDI - carboidrati non idrolizzati. A seconda del numero di atomi di carbonio si dividono in triosi, tetrosi, pentosi ed esosi. I DISACCARIDI sono carboidrati che vengono idrolizzati per formare due molecole di monosaccaridi. POLISACCARIDI - composti ad alto peso molecolare - carboidrati che vengono idrolizzati per formare molte molecole di monosaccaridi.
10 diapositive
Descrizione diapositiva:
Il glucosio è uno dei prodotti metabolici chiave che forniscono energia alle cellule viventi (nei processi di respirazione, fermentazione, glicolisi); Serve come prodotto iniziale della biosintesi di molte sostanze; Nell'uomo e negli animali, un livello costante di glucosio nel sangue viene mantenuto attraverso la sintesi e la scomposizione del glicogeno; Nel corpo umano il glucosio si trova nei muscoli, nel sangue e in piccole quantità in tutte le cellule.
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