Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 111
Текст из файла (страница 111)
О о. О3 а Ю О н Ф 'Е О3. Е Ф х а Ф с н в в Ф 3- .а с х и а х О Ф гг о о х а х в сс .а с е ч о а \ О. ю с с л Ф в \с н ю а Ф с О о а Ф с и П3 о с п\ с х л П3 Ю. н Е га х о .а в с н х о П3 С3. Ф х Ф П3 х о 3Ю С3. П3 х фв Е 3 в е о о с йо х Ф о Ф а ч х о ав а Е Ю в Ф Ю П;3 х н Ф х х О С3. о в с П3 О 3 о л О Ф л х Ф Е П3 и с в л л Ю Ю х д с Ю в П3 с х х х о о .а Е с с сь н 7.1 Моносэхарнды и дисэхарнды [347] Н О ; г~ 1С ,! Н-'-С вЂ” ОН з! но — с — н ОН Сложная Н Н вЂ” С вЂ” ОН 5! смесь из 2-,3-,4-, и з! 6-углеродных кислот СН ОН О-Глюкоза (линейнал форма) зСН ОН е НО Н ОН 7)-СЗ-Глюкоза Рнс.
7-10. Сахара нан восстанавливающие агенты. В основе реакции Фелинга лежит окисление аиомериого атома углерода а молекуле глюкозы нли других сахаров. В щелочных условиях ионы меди Сц' образуют осадок оксида меди красного цвета. В форме лолуацетзлл (з циклической форме) атом С-1 глюкозы ие окисллетсл ионами Сиьч Однако между линейной н циклической формами существует равновесие, поэтому з конечном итоге реакция проходит до конца. Взаимодействие с ионами Сн' сложное, приводит к образованию смеси продуктов н требует 3 моль Сц" иа 1 моль глюкозы. Окисление карбониль ного (альдегидного) углерода глюкозы до карбоксильной группы приводит к образованию глюконовой кислоты; при окислении других альдоз образуются соответствуюгцие альдоновые кислоты.
Окисление углерода на противоположном конце молекулы (атома С-6 глюкозы, галактозы или маннозы) ведет к обржеоваиию соответствующих уроновых кислот — глюкуроповой, галактуроновой или маннуроновой. Как альдоновые, так и уроновые кислоты образуют устойчивые внутримолекулярные эфиры — дантоны (рис.
7-9, слева внил7). Кроме перечисленных кислых производных гексоз стоит упомянуть один девятиуглеродный сахар — Х-ацетилнейраминовую кислоту (одна из сиаловых кислот, часто называемая просто сиаловой кислотой). Х-ацетилнейраминовая кислота представляет собой производное ]ч]-ацетилманнозамина и входит в состав многих гликопротеинов и гликолипидов в клетках животных. Карбоксильные группы кислых производных сахаров при рН 7,0 находятся в ионизованном состоянии, поэтому эти соединения следует называть по аналогии с карбоксилатами — глюкуронат, гэлактуропат и т.
д. Интермедиатами в синтезе и при метаболизме углеводов очень часто являются пе сахара, а их фосфорилированные производныс. Реакция конденсации фосфорной кислоты с одной из гидроксильных групп сахара приводит к образованию эфира фосфорной кислоты, например глюкозо- 6-фосфата (рис. 7-9). Фосфаты сахаров довольно устойчивы при нейтральных значениях РН и несут на себе отрицательный заряд. Одним из результатов фосфорилирования является удерживание сахаров в клетке; в болыпинстве клеток отсутствуют системы транспорта фосфорилированных сахаров через плазматическую мембрану.
Кроме того, фосфорилирование активирует сахара для дальнейших химических превращений. Некоторые фосфорилированные производные сахаров являются важными компонентами нуклеотидов (они обсуждаются в следуюгцей главе). Моносахариды — зто восстаиовители Моносахариды окисляются довольно мяг- И кими окислителями, например ионами Без" или Спз' (рис. 7-10). При этом карбонильная группа окисляется до карбоксильной.
Глюкозу и другие сахара, способные восстановить ионы Рез или Сцз", называют восстанавливающими сахарами. Они образуют епдиолы, которые превращаются в альдоновые кислоты, а затем в сложную смесь 2-, 3-, 4- и 6-углеродных кислот. Это свойство лежит в основе нескольких методов количественного определения восстанавливающих сахаров. Измеряя количество окислителя, восстановленного раствором сахара, можно определить концентрацию сахара. Многие годы подобные тесты использовались лля обнаружения и количественного определения глюкозы в крови и моче при диагностике сахарного диабета (доп. 7-1).
° [343! Часть1. 7. Углеводы и гликобиология Глюки>а является основным источником энергии для головного м<кяв. Нарушение снабжения мозга глюкозой может иметь угрожающие последствия: летаргическое состояние, кома, необратимое повреждение мозга и смерть (рис. 23-25). У животных существует сложный гормональный механизм, обеспечивающий лостаточно высокое содержание глюкозы в крови (около 5 мМ), чтобы удовлетворять потребностям п>ловного мозга, но не слишком высокое, поскольку избыток глюкозы в крови может также приводить к серьезным физиологическим последствиям. В ор<анизме люлей, страдающих инсулинозавнсимым сахарным диабетом, производится недостаточное количество п>рмона инсулина, который в норме служит для снижения концентрации глюкозы в крови. Если диабет не лечить, концентрация глк>козы в крови больных может в несколько раз превысить норму. Высокое содержание глюкозы в крови является одной из причин таких серьезных последствий п)югрессирующсго диабета, как почечная недостаточность,сердечно-сосудистые заболевания, слепота, а также приводит к нарушению процесса заживления ран.
Поэтому одной из задач при лечении диабета является обеспечение л<>статочного содержания инсулина в ор<анизмс (путем инъекций), поддерживающего нормальный уровень глюкозы в крови. Для определения оптимального рациона питания, >л»>ж>.н~- чксиль>ч Р-1лвкоза ь Оа — — ~ Р-Глвконо-Ь-лактон + Н>О> Рис. 1. Реакция, катализируеиая глюкозооксидазой, используется для определения концентрации глюкозы в крови. Второй фермент — пероксидаза — катализирует реакцию Н,О, с бесцветным субстратом, приводящую к образованию окрашенного продукта, концентрацию которого измеряют с поиощьв спектрофотоиетра. Дисахариды содержат гяикозидиую связь Дисахариды (мальтоза, лактоза, сахароза) состоят из двух моносахаридов, связанных между собой ковалептной О-глпкозидпой связью, образующейся при взаимодействии гидроксильной группы одной молекулы сахара с аномерным атомом углерода другой молекулы (рис.
7-11). При этом из полуацеталя (например, глюкопиранозы) и физической нагрузки и режима введения препарата необходимо несколько раз в день измерять концентрацию глюк<хзы в крови и соответствующим образом корректировать вводимую дозу инсулина. Концентрацию глюкозы в крови можно найти с помощью простого метода для определения концентрации восстанавливающих сахаров, например с помощью метода Фелинга, который на протяжении многих лет применялся в качестве диапкктического теста прн подозрении на диабет (рис. 7-10). Для современноп> анализа требуется лишь капелька крови, которую помещают на тест-полоску с глюкозооксидазой (рис. 1); простой фотометр регистрирует развитие окраски, которая возникает в результате реакции красителя с Н,Оь выделявшейся в результате фсрментативной реакции, и определяет конце><грацию глюкозы в крови.
Уровень глюкозы в крови меняется после еды н интенсивной физической нагрузки, так что единственное измерение нс обязательно отражает среднее значение концентрации глюкозы за сутки или за несколько дней, и опасное превышение нормы может оказаться незамеченным. Среднее значение концентрации глюк<вы можно установить путем изучения состояния гемоглобина — переносящеп> кислород белка, а>держащегося в эритроцитах (с. 233). Функция этого белка-переносчика в мембране эритроцита состоит в выравнивании концентрации глюкозы внутри клеток и в шяаме крови, так что гемоглобин постоянно лоступеп для связывания с глюкозой, впе зависиьнктн от сс концентрации в крови. Между глюкозой и первичной амицогруппой гемоглобина (аминогруппа Х-копцеао<т> остатка валина или е-аминогруппа <ктатка лизина; см.
рис. 2) происходит неферл>ентативная реакция. Скорость этой реакции пропорциональна концентрации глюкозы, так что эту реакцию можно использовать для оценки средней концентрации глюкозы в крови за несколько недель. спирта (гидроксильной группы второй молекулы сахара) образуется апеталь (рис. 7-5). Гликозидные связи легко гидролизуются в кислой среде, но устойчивы к действию оснований. При кипячении в разбавленной кислоте дисахариды гидролпзуются, высвобождая составляющие их моносахаридные компоненты.
)ь)-глпкозидпая связь соединяет аномерпый атом углерода 7.1 Моиосахариды и дисахариды [349) Содержание гликированпого геыоглобина (СНЬ) в каждый момент времени отражает срелнюю концентрацию глюкозы в крови лля периода, соответствую<пего продшпкительностн жизни ар<пропита (около 120 дней), х<пя при установлении уровня СНЬ наиболее важен показатель лля двух последних недель.
Степень гликироввния гемоглобина (гликированисм, в отличие от гликозилирования, называют нефермвн<пашивнь<й перенос глюкозы па молекулу белка) в клинической практике измеряют путем зкстрап<рования гемоглобина из пеболыпого образца крови и злектрофорстического рк<леления СНЬ и немолифицированного гемоглобина (разделение основано на различии зарядов, которое возникает в результате модификации аминогрупп). В норме СНЬ составляет окало 5% общего а держания гемоглобина (что <хютвстствует концентрации глюкозы в крови 120 мг << 100 мл). У больных диабетом в отсутствие лечения это значение может достигать 13%. что отражает повышение концентрации глюкозы в крови до опасного уровня 300 мг << 100 мл.
Один из критериев правильного выбора инливилуальной программы ввеления инсулина (время иньею <ни, частота введения и а<на) — это поллержание СНЬ «а уровне 7%. В процессе гликирования шчоглобииа за первой стадией реакции (образование <кнования Шиффа) слелуег ряд перегруппировок с окислением и отшеплением молекул воды, что приводит к образованию гетерогенной смеси продуктов АСЕ (а<йх<псел( Яус<п<оп ел<7 рпзписгз).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
