1. Węglowodany, definicja. Rozróżnienie między cukrem, a węglowodanem.
Węglowodany – organiczne związki chemiczne. Nazwa cukrów wywodząca się od
uproszczonej postaci wzoru [ C
n
(H
2
O)
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 większośd 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).
2. 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 byd 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 uzyskad 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 traktowad mogą właśnie glukozę, podczas gdy inne tkanki swoje potrzeby
energetyczne mogą zaspokajad 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
3. Cykl Corgiego.
4. Przemiana beztlenowa glukozy. Losy kwasu mlekowego.
Przemiana beztlenowa -przemiana glukozy zachodząca w komórkach mięśniowych
koocowym 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 kooczy się szlak glukozy w mięśniu. Mleczan zakwasza mięsieo, 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.
5. 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 zawartośd w pożywieniu. Glukoneogeneza jest
mechanizmem usuwania mleczanów z mięśni, erytrocytów i glicerolu.
6. 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 CO
2
i H
2
O. 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 zapewnid energię w mięśniach
szkieletowych, gdy dostarczanie tlenu nie nadąża za wydatkowaniem energii
7. 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 CO
2
i H
2
O 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 FADH
2
. A te są kolejno utleniane, a oddawane elektrony są przenoszone przez
cząsteczki przenoszące elektrony, popularnie zwane łaocuchem oddechowym. Na koocu
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
postad 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.
8. 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.
9. Niekorzystne zjawiska biochemiczne w cukrzycy.
Zwiększony obrót wody. Częste oddawanie moczu (poliuria) – aby pozbyd się zbyt
dużego stężenia glukozy we krwi.
Glikozuria – obecnośd glukozy w moczu. Glukoza przechodzi do moczu, gdy stężenie
we krwi przekracza 130 – 150 mg/dl.
Zwiększone pragnienie – zwiększona ilośd 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 – obecnośd
acetonu. Aceton przechodzi do moczu (acetonuria). Aceton przechodzi do powietrza
wydychanego. (Można pomylid z alkoholem).
Nadprodukcja ketonów I niepełne spalanie kwasów tłuszczowych prowadzi do
kwasicy lub ketokwasicy. To już stan zagrożenia życia.
10. 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 zresorbowad 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).
11. 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:
C
12
H
22
O
11
+ H
2
O
→ C
6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6
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 napędzid. Może zostad 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 ilośd energii w
postaci ATP która może byd wykorzystana na inne procesy niezbędne do utrzymania
prawidłowego funkcjonowania Komorek.