Почему глюкоза в клетке не выполняет запасающую роль?

7 ответов на вопрос “Почему глюкоза в клетке не выполняет запасающую роль?”

  1. VeqQuy Ответить


    Глюкоза (или декстроза) является важнейшим простым сахаром, который входит в состав всех важных полисахаридов (гликоген, целлюлоза, декстрин, крахмал и т.д.) и участвует в обменных процессах организма. Это вещество относится к подклассу моносахаридов класса сахаридов (углеводов) и представляет собой бесцветные кристаллы, обладающие сладким вкусом и хорошо растворяющиеся в различных жидкостях: воде, аммиачном растворе гидроксида меди, концентрированных растворах хлорида цинка и серной кислоты.
    Глюкоза содержится в ягодах и полученных из фруктов соках, в овощах, различных частях растений, а также в тканях живых организмов. Благодаря высокому содержанию в плодах винограда (глюкоза содержится в них в количестве 7,8%) ее также иногда называют виноградным сахаром.

    Роль глюкозы в организме

    Глюкоза в организме животных и человека играет роль важнейшего источника энергии и обеспечивает нормальное течение метаболических процессов. Все без исключения клетки живых организмов обладают способностью усваивать ее, в то время как способностью использовать в качестве источников энергии свободные жирные кислоты, фруктозу, молочную кислоту или глицерин наделены лишь некоторые их типы.
    Глюкоза – это наиболее распространенный в животных организмах углевод. Она является связующей нитью между энергетическими и пластическими функциями углеводов, поскольку именно из глюкозы образуются все остальные моносахариды, и в нее же они превращаются. В печени в глюкозу способны конвертироваться молочная кислота, большинство свободных жирных кислот, глицерин, аминокислоты, глюкуроновая кислота, гликопротеины. Этот процесс носит название глюконеогенеза. Другой способ конвертации – гликогенолиз. Он протекает путем нескольких метаболических цепочек, а его суть заключается в том, что источники энергии, не имеющие прямого пути биохимической конвертации в глюкозу, используются печенью для синтеза аденозинтрифосфатов (АТФ) и в последующем задействуются в процессах энергетического обеспечения глюконеогенеза (процесса образования глюкозы в организме клетками печени и, в незначительной мере, корковым веществом почек), ресинтеза глюкозы из молочной кислоты, а также энергетического обеспечения синтеза гликогена из мономеров глюкозы.
    Свыше 90% растворимых низкомолекулярных углеводов, содержащихся в крови живых организмов, приходится на глюкозу. Оставшиеся несколько процентов составляют фруктоза, мальтоза, манноза, пентоза, связанные с белками полисахариды, а в случае развития каких-либо патологических процессов – еще и галактоза.
    Наиболее интенсивное потребление глюкозы в организме происходит в тканях центральной нервной системы, в эритроцитах, а также в мозговом веществе почек.
    Основной формой хранения глюкозы в организме является гликоген – полисахарид, образующийся из ее остатков. Мобилизации гликогена в организме начинается, когда снижается количество содержащейся в клетках и, следовательно, в крови, свободной глюкозы. Синтез гликогена происходит практически во всех тканях организма, однако, наибольшее его количество содержится в печени и скелетных мышцах. Процесс накопления гликогена в мышечной ткани начинается в периоды восстановления после физических нагрузок, в особенности после приема пищи, богатой углеводами. В печени же он накапливается непосредственно после еды или при гипергликемии.
    Однако, энергии, которая высвобождается вследствие «сгорания» гликогена, у среднестатистического человека со средним физическим развитием при достаточно бережном ее расходовании хватает не более, чем на одни сутки. Поэтому гликоген – это своего рода «аварийный резерв» организма, рассчитанный на экстренные ситуации, когда по какой-то причине прекращается поступление глюкозы в кровь (в том числе во время вынужденных ночных голоданий и в интервалах между приемами пищи). В таких случаях наибольшая доля потребления глюкозы в организме приходится на головной мозг Глюкоза вообще является единственным энергетическим субстратом, обеспечивающим его жизнедеятельность. Это связано с тем, что клетки головного мозга не обладают способностью самостоятельно синтезировать ее.
    Использование глюкозы в организме, полученной вследствие распада гликогена, начинается примерно спустя три часа после приема пищи, сразу же после него вновь начинается процесс накопления. Дефицит глюкозы проходит для человека относительно безболезненно и без серьезных негативных последствий в тех случаях, когда в течение суток ее количество удается нормализовать при помощи питания.

  2. МиЛеНа Ответить

    §5. Углеводы
    Решебник “Биология 10”
    1. Какие вещества являются моносахаридами? Олигосахаридами? Полисахаридами?
    а) Лактоза;
    б) гликоген;
    в) мальтоза;
    г) глюкоза;
    д) рибоза;
    е) хитин;
    ж) целлюлоза;
    з) фруктоза;
    и) сахароза.
    Моносахаридами являются: г) глюкоза, д) рибоза, з) фруктоза.
    Олигосахаридами являются: а) лактоза, в) мальтоза, и) сахароза.
    Полисахаридами являются: б) гликоген, е) хитин, ж) целлюлоза.
    2. Какие биологические функции выполняют моносахариды? Дисахариды? Приведите примеры.
    Важнейшими биологическими функциями моносахаридов являются энергетическая и метаболическая. Например, глюкоза является основным источником энергии для клеток (энергетическая функция) и исходным субстратом для синтеза целлюлозы, крахмала или гликогена (метаболическая функция). Дезоксирибоза необходима для синтеза нуклеотидов ДНК, рибоза – для синтеза нуклеотидов РНК, витамина В2 и некоторых других веществ (метаболическая функция).
    Такие дисахариды как сахароза, мальтоза и лактоза, выполняют запасающую функцию. При необходимости они расщепляются до моносахаридов, которые могут служить источниками энергии. Достоинством дисахаридов как резервных веществ является хорошая растворимость в воде, благодаря чему они могут быстро транспортироваться по организму (в отличие от резервных полисахаридов).
    3. Чем обусловлено разнообразие олигосахаридов и полисахаридов?
    Разнообразие олигосахараидов и полисахаридов обусловлено разнообразием моносахаридов, входящих в их состав, разными способами их соединения (различными вариантами химических связей между остатками моносахаридов), а также количеством мономеров. Вследствие этого олиго- и полисахариды различаются составом (могут быть построены из остатков одного моносахарида или разных), структурой (например, могут быть линейными или разветвлёнными) и молекулярной массой.
    4. Как меняется вкус углеводов и их растворимость в воде с увеличением молекулярной массы?
    Моносахариды и большинство олигосахаридов имеют сладкий вкус и хорошо растворяются в воде. Полисахариды не имеют сладкого вкуса и практически нерастворимы в воде. Следовательно, с увеличением молекулярной массы исчезает сладкий вкус углеводов, снижается их растворимость в воде.
    5. Почему промороженный картофель вскоре после оттаивания приобретает сладковатый вкус?
    В результате промораживания клетки картофеля погибают. При оттаивании начинается процесс гидролиза крахмала до глюкозы, которая и придаёт сладковатый вкус.
    6. Сравните по различным признакам крахмал, целлюлозу и гликоген. В чём проявляется их сходство? В чём заключаются различия?
    Сходство:
    ? Являются углеводами, относятся к классу полисахаридов.
    ? Молекулы построены из остатков глюкозы.
    ? Не имеют сладкого вкуса, практически нерастворимы в воде (могут образовывать лишь коллоидные растворы, но не истинные).
    Различия:
    ? Целлюлоза имеет линейную структуру. Крахмал представляет собой смесь полисахаридов – разветвлённого амилопектина и линейной амилозы. Гликоген имеет разветвлённую структуру и его цепи ветвятся сильнее, чем цепи амилопектина.
    ? Крахмал и гликоген выполняют запасающую функцию, а целлюлоза – структурную.
    ? Гликоген синтезируется у животных и грибов, а крахмал и целлюлоза – у растений.
    ? У растений крахмал откладывается в клетках в виде сравнительно крупных зёрен, целлюлоза входит в состав клеточных оболочек. У животных гликоген откладывается в клетках в виде крошечных гранул.
    …и (или) другие существенные признаки.
    7. Почему глюкоза в организме животных и человека хранится в форме гликогена, а не в виде собственно глюкозы, хотя синтез гликогена требует дополнительных затрат энергии?
    В отличие от глюкозы гликоген, как и другие полисахариды, практически нерастворим в воде. Следовательно, он хранится в клетках в твёрдом, компактном состоянии (не занимает “лишний” объём) и не влияет на процессы осмоса (не повышает осмотическое давление внутриклеточного содержимого).
    Кроме того, в сравнении с моносахаридами полисахариды химически более инертны (не обладают столь высокой реакционной способностью как, например, глюкоза), а значит, гликоген не оказывает существенного химического воздействия на процессы обмена веществ в клетках.
    8*. Крахмал в клетках растений и гликоген в клетках животных выполняют одну и ту же функцию — запасающую. Основной компонент крахмала — разветвлённый полисахарид амилопектин. Гликоген подобен амилопектину, однако имеет меньшую молекулярную массу и более разветвлённую структуру. Каково биологическое значение указанных особенностей гликогена?
    Запасающая функция крахмала и гликогена состоит в том, что эти полисахариды являются поставщиками молекул глюкозы в те периоды, когда клетки живого организма остро нуждаются в энергии.
    Отщепление остатков глюкозы происходит по концевым участкам полисахаридов. Следовательно, чем сильнее разветвлён полисахарид, тем больше остатков глюкозы может отщепиться от него за единицу времени. Аналогично обстоит дело с молекулярной массой. Например, пять молекул полисахарида, содержащих по 1000 остатков глюкозы, имеют больше концевых участков, чем одна молекула, в состав которой входит 5000 остатков глюкозы.
    Животные ведут подвижный образ жизни и в большинстве случаев им требуется более экстренная энергетическая подпитка, чем растениям. Поэтому им выгодно откладывать про запас не крахмал, а гликоген – сильно разветвлённый полисахарид с небольшой молекулярной массой.
    * Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.
    Дашков М.Л.
    Сайт: dashkov.by
    Вернуться к оглавлению
    < Предыдущая Следующая >

  3. Morlulv Ответить

    ЧастьС
    В4. Соотнесите группу химических соединений с их ролью в клетке
    Запасающая 6) транспортная
    Энергетическая 5) сигнальная
    Структурная 4) ферментативная
    ВЗ. Выберите функции, которые липиды выполняют в клетке
    Сигнальная 6) энергетическая
    Транспортная 5) защитная
    Каталитическая 4)строительная
    В2. Выберите функции, которые углеводы выполняют в организме
    Состоят из нуклеотидов
    Состоят из остатков жирных кислот и глицерина
    Некоторые молекулы имеют разветвленную структуру
    Состоят из атомов водорода, углерода и кислорода
    Состоят из остатков глюкозы
    Состоят из остатков аминокислот
    В1. Выберите особенности строения углеводов
    Часть В
    Растворе поваренной соли 4) ацетоне
    Воде 3) соляной кислоте
    Каталитическую 4) запасающую
    Энергетическую 3) изоляционную
    Г глюкозы 4) 10 г аминокислоты
    Г белка 3) 10 г жира
    Крахмал 4) гликоген
    Целлюлоза 3) хитин
    Глюкоза 4) целлюлоза
    Аминокислота 3) нуклеотид
    Часть А
    ПРИМЕРЫ ЗАДАНИИ
    Липидную природу.
    Восковым налетом покрыты листья многих растений, воск
    Покрывают кожу, шерсть, перья и предохраняют их от воды.
    Волокон), изолирует некоторые нейроны, что во много раз ускоряет
    Присутствуют во всех клетках. Липиды состоят из атомов водорода,
    Нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях.
    кислорода и углерода. Виды липидов: жиры, воска, фосфолипиды.
    Функции липидов: запасающая– жиры, откладываются в запас в тканях позвоночных животных. Энергетическая – половина энергии, потребляемой клетками позвоночных животных всостоянии покоя, образуется в результате окисления жиров. Жиры используются и как источник воды. Энергетический эффект от расщепления 1 г жира – 39 кДж, что в два раза больше энергетического эффекта от расщепления 1 г глюкозы или белка.
    Защитная– подкожный жировой слой защищает организм отмеханических повреждений. Структурная– фосфолипиды входят в состав клеточных мембран. Теплоизоляционная– подкожный жир помогает сохранить тепло. Электроизоляционная – миелин, выделяемый клетками Шванна (образуют оболочки нервных
    передачу нервных импульсов. Питательная– некоторые липидоподобные вещества способствуют наращиванию мышечной
    массы, поддержанию тонуса организма. Смазывающая– воски
    используется в строительстве пчелиных сот. Гормональная –
    гормон надпочечников – кортизон и половые гормоны имеют

  4. Mrs.Viktoria Ответить


    Материал написан по мотивам одной из статей (из большой серии про инсулин), за авторством ученого, писателя, основателя компании “Weightology. LLC” и одноименного Интернет-проекта “Weightology.net”, Джеймса Кригера.
    Как пишет о нем Лайл МакДональд на своем сайте: “…Черт возьми, даже если вы никогда больше не вернетесь на Weightology.net, Вы все равно должны хотя бы раз, прочитать его серию статей про инсулин…”
    Я приведу один из довольно интересных, на мой взгляд, кусков, из упомянутой выше серии статей.
    Сам Д.Кригер, подготовил данный материал основываясь на исследовании
    Sonksen, P., and Sonksen, J. Insulin: understanding its action in health and disease. British Journal of Anaesthesia. 85(1):69-79, 2000.
    Существует общераспространенная гипотеза, что глюкоза не может проникнуть в клетку инсулинозависимых тканей без участия инсулина. Об этом говорится в достаточно большом кол-ве источников и работ (да даже хотя бы взять, учебник Биохимии под ред. Е.С. Северина: «… В отсутствие инсулина плазматическая мембрана этих клеток непроницаема для глюкозы, так как она не содержит белки-переносчики (транспортёры) глюкозы … »).
    Но как оказывается, на самом деле это не совсем так.
    Глюкоза является высокополярной субстанцией, которая свободно растворяется в воде, но нерастворима в жире. И глюкоза может попасть в клетку при участии специальных транспортеров, речь идет о группе глюкозных транспортёров GLUT. На данный момент известно о существовании как минимум шести глюкозных транспортерах (GLUT 1-6).
    Основным транспортером глюкозы в мышечные и жировые клетки, является GLUT-4 (именно он и отвечает за т.н. «чувствительность тканей к инсулину»). Но и остальные транспортеры из семейства GLUT, также могут выступать в качестве транспортеров глюкозы в клетку, даже в условиях дефицита или крайнего дефицита (читай, отсутствия) инсулина в крови. Т.е. на поверхности клетки (в клеточной мембране) есть достаточное кол-во транспортеров, которые готовы обеспечить, клетку достаточным кол-вом глюкозы для поддержания ее энергетических потребностей.
    Расчеты данных, полученных при измерении потерь тканей в результате метаболизма глюкозы и содержания глюкозы в моче, показывают, что в условиях гипергликемии, поглощение глюкозы тканями обычно увеличивается выше нормы, даже в условиях существенного дефицита инсулина (например, при неконтролируемом сахарном диабете).
    Таким образом, транспорт глюкозы в клетки может осуществляться не только при обязательном участии инсулина. Инсулин усиливает поглощение глюкозы в клетки, но это не является для него обязательным.
    А теперь обратим внимание, на то что на самом деле происходит при Диабете I типа.
    При диабете I типа, в отсутствие инсулина, уровень глюкозы в крови резко поднимается. Но предположение, что это происходит из-за того, что глюкоза не может попасть в клетки, не совсем верно. Как говорится в исследовании, как раз наоборот, потребление глюкозы клетками в этот период возрастает (хоть конечно и не достигает сходных со здоровыми людьми показателей). А основная проблема заключается в том, что растущий уровень глюкозы, начинает превышать допустимую концентрацию глюкозы в крови, и ее переизбыток, просто не успевает перенаправляться в клетки (выше упоминалось про способность глюкозы проникать в клетку и без участия инсулина).
    И т.о., при неконтролируемом диабете, высокое содержание глюкозы в крови во время голодания, вызвано перепроизводством глюкозы в печени (печень помогает поддерживать уровень глюкозы в крови во время голодания, через глюконеогенез (образование глюкозы из источников, отличных от углеводов, например из белка) и гликогенолиз (распад гликогена, который хранится в печени), а не потому, что глюкоза не может попасть в клетки.
    Инсулин же действует как ограничитель этих процессов. Т.е. в его отсутствие, многие процессы (глюконеогенез, гликолиз, протеолиз, кетогенез, липолиз) будут происходить при очень высоких скоростях и будут полностью нерегулируемыми (что в конце концов, может привести к смерти):
    – происходит повышенное образование кетонов в печени, инсулин же подавляет этот процесс, а в его отсутствие, гипергликемия и кетоацидоз будут происходить одновременно;
    – ускоряется протеолиз (распад белка), повышенное кол-во аминокислот в крови, способствует, еще большему производству глюкозы в печени;
    – ускоряется липолиз (распад жиров), повышенный уровень жирных кислот, обеспечивают материал для производства больших объемов кетонов.
    Введение же инсулина, при неконтролируемом диабете, позволяет нормализовать упомянутые процессы:
    – ингибируется производство глюкозы в печени, и уровень сахара в крови падает;
    – гипергликемия снижается и вслед за снижением уровня глюкозы, уменьшается поглощение глюкозы клетками;
    – липолиз подавляется, концентрация СЖК в крови падает почти до нуля;
    – производство кетонов снижается;
    – протеолиз замедляется, соответственно снижается кол-во аминокислот в крови и печень меньше производит глюкозы из них.
    Ссылки отдельно не привожу, они есть в тексте выше.

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *