Биохимия. Лекция 49. Углеводы. Гликолиз. Челночные системы. Обезвреживание этанола.

• Видео посвящено третьей части по углеводам.  

• Будет еще четвертая часть.  

• Извинения за объем материалов.  

• Глюкоза - главный моносахарид для получения энергии.  

• Глюкоза накапливается в виде гликогена в печени и мышцах.  

• Энергетика клеток основана на окислении глюкозы.  

• Окисление глюкозы происходит по двум путям.  

• Пентоза-фосфатный путь не связан с получением энергии.  

• Гликолиз - обязательный путь для получения энергии.  

• Гликолиз - процесс окисления глюкозы до пирувата.  

• Пируват может превращаться в лактат при отсутствии кислорода.  

• Аэробное окисление глюкозы более выгодно для получения энергии.  

• Пируват превращается в ацетил-КоА и сгорает в цикле Кребса.  

• Аэробное окисление дает 32 молекулы АТФ.  

• Анаэробное окисление превращает пируват в лактат, давая только 2 молекулы АТФ.  

• Лактат является метаболическим тупиком.  

• Молочнокислые бактерии могут окислять глюкозу до лактата.  

• Суммарное уравнение анаэробного гликолиза дает 2 молекулы АТФ.  

• Пируват может карбоксилироваться в оксалоацетат.  

• Оксалоацетат ускоряет цикл Кребса.  

• Реакция катализируется пируват-карбоксилазой, содержащей биотин.  

• При голодании и диабете ухудшается окисление глюкозы.  

• Активируется синтез кетоновых тел в печени.  

• Это сопровождается гипоэнергетическим состоянием клетки.  

• Анаэробное окисление глюкозы включает гликолиз и восстановление пирувата до лактата.  

• Гликолиз — это процесс получения пирувата из глюкозы.  

• Анаэробное окисление глюкозы — более широкое понятие, включающее гликолиз и восстановление пирувата.  

• Эритроциты используют только анаэробное окисление глюкозы.  

• Скелетные мышцы могут использовать анаэробное окисление для интенсивной работы.  

• При интенсивных физических нагрузках анаэробное окисление позволяет быстро получить энергию.  

• При гипоксии аэробное окисление глюкозы затруднено, что смещает процесс в сторону анаэробного окисления.  

• Анемии и нарушения кровообращения приводят к гипоксии и смещению в сторону анаэробного окисления.  

• Анаэробное окисление глюкозы происходит в цитозоле клетки.  

• Включает два этапа: подготовительный и основной.  

• Подготовительный этап включает 11 ферментативных реакций.  

• Включает активацию глюкозы и образование триозофосфатов.  

• Первая реакция: фосфорилирование глюкозы гексакиназой.  

• Вторая реакция: выведение атома углерода и образование фруктозо-6-фосфата.  

• Третья реакция: фосфорилирование фруктозо-6-фосфата до фруктозо-1,6-дифосфата.  

• Четвертая реакция: расщепление фруктозо-1,6-дифосфата до глицеральдегид-3-фосфата и диоксиацетон-фосфата.  

• Пятая реакция: равновесие между глицеральдегид-3-фосфатом и диоксиацетон-фосфатом.  

• При нехватке энергии глюкоза превращается в глицеральдегид-3-фосфат.  

• При достаточном количестве АТФ глицеральдегид-3-фосфат превращается в диоксиацетон-фосфат.  

• Диоксиацетон-фосфат используется для образования фосфатидной кислоты и триацилглицерола.  

• Глюкоза фосфорилируется гексакиназой, образуя глюкозо-6-фосфат.  

• Глюкозо-6-фосфат изомеризуется в фруктозо-6-фосфат фруктозо-6-фосфатазой.  

• Фруктозо-6-фосфат фосфорилируется фруктозо-1,6-бифосфатазой, образуя фруктозо-1,6-дифосфат.  

• Фруктозо-1,6-дифосфат альдолаза расщепляет его на глицеральдегид-3-фосфат и диоксиацетонфосфат.  

• Реакция смещена в сторону глицеральдегид-3-фосфата при недостатке энергии в клетке.  

• Глицеральдегид-3-фосфат используется для синтеза глицерол-3-фосфата и фосфатидной кислоты.  

• Глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназа окисляет его до 1,3-дифосфоглицерата.  

• Фосфоглицераткиназа катализирует субстратное фосфорилирование, образуя АТФ.  

• 1,3-дифосфоглицерат превращается в 2-фосфоглицерат под действием фосфоглицератоммутазы.  

• 2-фосфоглицерат енолаза отщепляет воду, образуя фосфоенолпируват.  

• Пируваткиназа переносит фосфатную группу на АДФ, образуя пируват и АТФ.  

• Пируват восстанавливается до лактата под действием лактатдегидрогеназы.  

• Все этапы гликолиза происходят в цитоплазме клетки.  

• Глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназа катализирует окисление глицеральдегид-3-фосфата до 1,3-дифосфоглицерата.  

• Фосфоглицераткиназа и другие ферменты катализируют субстратное фосфорилирование, образуя АТФ.  

• Пируват восстанавливается до лактата, завершая процесс гликолиза.  

• У детей первых месяцев жизни преобладает анаэробный распад глюкозы.  

• Концентрация молочной кислоты в крови у детей выше, чем у взрослых.  

• Молочная кислота заменяет соляную кислоту в желудке у детей.  

• Необходимы глюкоза, АТФ и АДФ для активации процесса.  

• АТФ используется на первом этапе, АДФ как субстрат для субстратного фосфорилирования.  

• Пополнение запасов окисленного НАД для шестой реакции гликолиза.  

• Процесс окисления-восстановления НАД в реакциях гликолиза.  

• В аэробных условиях гликолитическая оксида редукция не происходит.  

• НАД используется в последней реакции гликолиза для восстановления ПВК до лактата.  

• Переключение между аэробным и анаэробным окислением происходит автоматически.  

• Эффект Пастера снижает потребность в глюкозе и прекращает продукцию молочной кислоты при наличии кислорода.  

• В аэробных условиях ПВК окисляется до ацетил-КоА, который затем включается в цикл Кребса.  

• При недостатке кислорода НАД ингибирует ПВК-дегидрогеназу.  

• ПВК превращается в лактат, что приводит к анаэробным процессам.  

• При наличии кислорода ПВК окисляется до ацетил-КоА, который включается в цикл Кребса.  

• Лактат-дегидрогеназа играет ключевую роль в метаболизме миокарда и нейронов.  

• Лактат-дегидрогеназа первого типа в миокарде и нейронах смещает реакцию в сторону образования ПВК.  

• В скелетных мышцах лактат-дегидрогеназа пятого типа смещает реакцию в сторону образования лактата.  

• Закисление саркоплазмы снижает работоспособность миоцита, но мышца сохраняет жизнеспособность благодаря монокарбоксилатным переносчикам.  

• Молочная кислота быстро удаляется из мышцы, что позволяет ей восстанавливаться через несколько минут.  

• Миокард сердца и нервная ткань не имеют таких защитных механизмов, что делает их более уязвимыми в условиях закисления.  

• Гликолиз может доставлять молекулы НАД в митохондрии для окисления в дыхательной цепи.  

• НАД может оставаться в цитозоле и вступать в анаэробные реакции гликолиза или проникать в митохондрии для аэробного окисления.  

• Окислительное фосфорилирование будет рассмотрено в отдельном ролике.  

• Существуют специальные системы, переносящие атомы водорода от НАД в цитоплазме к митохондриям.  

• Выделяются две челночные системы: глицерол-фосфатная и малат-аспартатная.  

• Глицерол-фосфатная система использует изоферменты глицерол-три-фосфат дегидрогеназы для переноса НАД в митохондрии.  

• Глицерол-фосфатная система активна в печени, белых скелетных мышцах и бурой жировой ткани.  

• В гепатоцитах часть глицерол-трифосфата используется для синтеза фосфолипидов и триглицеридов.  

• Глицерол-трифосфат проходит через мембрану митохондрий и окисляется до ФАДH2, который используется в дыхательной цепи.  

• Малат-аспартатная система использует ферменты аспартатаминотрансфераза и малатдегидрогеназа.  

• Оксалоацетат превращается в малат, который затем окисляется до оксалоацетата и НАДH2.  

• Малат и оксалоацетат проходят через мембрану митохондрий с помощью антипортной транспортной системы.  

• Спиртовое брожение происходит в анаэробных условиях в дрожжах и плесневых грибах.  

• Глюкоза превращается в этанол и диоксид углерода CO2.  

• Реакции спиртового брожения совпадают с реакциями гликолиза до стадии образования оксалоацетата.  

• Этанол поступает в организм и метаболизируется в клетках головного мозга, печени и других тканях.  

• Спирты могут образовываться как извне, так и в результате деятельности микрофлоры кишечника.  

• Алкогольдегидрогеназа играет ключевую роль в превращении спиртов и альдегидов.  

• Метаболизм этанола происходит в печени тремя путями.  

• Первый путь: окисление спирта до ацетальдегида, который затем окисляется до уксусной кислоты.  

• Второй путь: окисление спирта до уксусной кислоты через алкоголь-оксидазный путь.  

• Третий путь: окисление спирта до уксусной кислоты через каталазный путь.  

• Алкогольдегидрогеназа дегидрирует этанол до ацетальдегида.  

• Ацетальдегид окисляется до уксусной кислоты с использованием NADH.  

• Уксусная кислота превращается в ацетил-коэнзим А с помощью ацетил-коэнзим А-лиазы.  

• Утилизация этанола активирует гликолиз, что приводит к гипогликемии.  

• Накопление ацетальдегида ингибирует алкогольдегидрогеназу, усиливая образование лактата.  

• Избыток ацетил-коэнзима А перенаправляется на синтез кетоновых тел, что вызывает кетоацидоз.  

• Ацетальдегид токсичен и может повреждать белки, изменяя их структуру.  

• Ацетальдегид снижает полимеризацию тубулина, что приводит к образованию телец Мэллори.  

• Тельца Мэллори являются патогномоничным признаком алкогольного поражения печени.  

• Ацетальдегид вызывает токсические механизмы и повреждение мембран клеток.  

• Употребление алкоголя может привести к алкогольному стеатозу, гепатиту, циррозу и гепатоцеллюлярной карциноме.  

• Эти состояния являются результатом хронического употребления алкоголя и требуют серьезного внимания.  

• Хроническое употребление алкоголя может привести к стеатозу и стеатогепатиту.  

• Стеатоз обратим, если прекратить употребление алкоголя.  

• Цирроз и рак печени являются необратимыми состояниями.  

• Хроническое употребление алкоголя более 70 грамм этанола в день связано с артериальной гипертензией и алкогольной кардиомиопатией.  

• Употребление малого и среднего количества алкоголя может снизить риск ишемической болезни сердца, но это не доказано.  

• Алкоголь может вызывать зависимость, поэтому не рекомендуется для защиты от ишемической болезни сердца.  

• Употребление алкоголя связано с развитием рака пищевода и других опухолей.  

• Фетальный алкогольный синдром развивается у плода из-за употребления алкоголя матерью.  

• Синдром поражает 0.1% новорожденных и требует рекуррентного употребления алкоголя.  

• Алкоголь приводит к апоптозу клеток нервно-гребня и аномальной миграции нейронов.  

• Дети с фетальным алкогольным синдромом имеют микроцефалию, узкие глазные щели и другие аномалии.  

• Эти дети часто имеют когнитивные и поведенческие проблемы, что приводит к их попаданию в тюрьмы или психиатрические больницы.  

• Видео завершается благодарностью за внимание и анонсом следующей части по углеводам.  

• Автор планирует рассмотреть общие пути катаболизма и обмен липидов.  

• Призыв подписаться на канал и задавать вопросы.