ТОП-3 сложных углеводов в рационе – продукты с углеводами
Сложные углеводы представляют собой органические соединения, состоящие из атомов углерода, кислорода и водорода. Они относятся к группе сахаров, однако, в отличие от простых сахаров, сложные углеводы не вызывают резких скачков глюкозы в крови. Сложные углеводы являются очень важным компонентом ежедневного рациона, ведь они обеспечивают организм 50 процентами поставляемой энергии.
Что такое сложные углеводы?
Сложные углеводы представляют собой органические соединения, которые состоят по меньшей мере из двух молекул моносахаридов, т.е. простых сахаров. Углеводы можно разделить на легкоусвояемые соединения и неперевариваемые соединения. Неперевариваемым сложным углеводом является клетчатка.
Сложные углеводы синтезируются в первую очередь растениями из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза. В одной молекуле сложных углеводов может находиться от нескольких до нескольких тысяч молекул простых сахаров, которые соединены между собой гликозидной связью.
Углеводы являются важной составляющей ежедневного рациона и для того, чтобы обеспечить организм здоровыми сахарами, стоит обратиться к продуктам, которые являются источником сложных углеводов. Именно сложные углеводы должны лечь в основу ежедневного рациона. Исключение простых углеводов из меню значительно облегчит путь к стройной фигуре.
Сложные углеводы — цельнозерновой хлеб
Цельнозерновой хлеб является богатым источником сложных углеводов, в том числе пищевых волокон. Цельнозерновой хлеб, несмотря на то, что в нем содержится много углеводов, является идеальным компонентом диет для похудения.
В одном ломтике мультизернового хлеба содержится около 80 ккал и 13 г углеводов, значительную часть которых составляют сложные сахара. При выборе цельнозернового хлеба стоит выбирать тот, который дополнительно содержит семена льна, тыквенные семечки или семечки подсолнечника.
Благодаря этому, помимо ценных сложных углеводов, организм будет обеспечен большой дозой витаминов и минералов.
Сложные углеводы — коричневый рис
Коричневый рис – еще один ингредиент, который диетологи рекомендуют людям, которые теряют ненужные килограммы. Коричневый рис является богатым источником сложных углеводов, которые расщепляются в организме гораздо дольше, чем простые сахара, полученные из белого риса. Благодаря этому после трапезы, которая была составлена m.in коричневого риса, чувство сытости длится гораздо дольше.
Коричневый рис также характеризуется низким гликемическим индексом, именно поэтому он является продуктом, показанным в рационе людей с сахарным диабетом.
Комплексные углеводы — бобовые
Наиболее ценными источниками сложных углеводов среди бобовых являются горох, соя, чечевица, фасоль и нут. В этих растениях в 100 г семян содержится около 50 г углеводов, подавляющее большинство из которых являются сложными углеводами. Бобовые, которые содержат всего 8 г углеводов на 100 г продукта, являются широкими бобами.
Бобовые, как известно, содержат большие запасы пищевых волокон. В связи с этим они находятся на втором месте сразу после цельных зерен. Помимо сложных углеводов, бобовые содержат огромную дозу витаминов и минералов.
Минералы включают кальций, фосфор, магний, железо и калий. Витамины, которые мы обогащаем наш рацион, употребляя бобовые: витамин B1, витамин B6 и витамин E.
Грязные игры чистых углеводов — Новости
1. Зачем организму глюкоза?
Главным процессом жизнедеятельности растений является фотосинтез. С помощью энергии солнца и при посредстве хлорофилла в процессе фотосинтеза синтезируются глюкоза и фруктоза. Потом из них, как из строительных кирпичиков, строятся сотни других, более сложных углеводов. Вот почему практически все растения состоят преимущественно из углеводов. Синтезировать белки и жиры они тоже могут, но это уже гораздо более сложный процесс, требующий хорошего состава почвы и больших затрат энергии.
Человек и животные также способны синтезировать простые углеводы из органических кислот (продуктов обмена) или из белков (аминокислот). Но в отличие от реакций фотосинтеза это довольно сложные, энергозатратные и медленные процессы.
Поэтому исторически глюкоза – крайне дорогая субстанция. Дорогая в том числе и потому, что это – практически единственный подходящий источник энергии для мозга, эндокринных желез, эритроцитов.
Именно поэтому природа наградила нас способностью крайне бережно и эффективно использовать столь редкий и дорогой энергоноситель. И в условиях довольно скудного и малоуглеводного рациона, который был характерен для человека на протяжении почти всей его истории, это было огромным благом. Но стоило только нам открыть прелести быстрых углеводов, как вся эта стройная система тут же обернулась против нас.
2. А как работает инсулин?
Инсулин – гормон, который играет ключевую роль в распределении глюкозы в организме животных и человека.
Благодаря инсулину глюкоза может проникать внутрь клеток и далее использоваться для образования энергии. Однако такая функция инсулина на самом деле является лишь следствием другой, гораздо более важной его роли.
Дело в том, что для человека и животных опасны не только низкий (что грозит энергетическим коллапсом), но и избыточно высокий уровень глюкозы в крови, что может приводить к повреждению кровеносных сосудов и клеток крови.
Инсулин отвечает за то, чтобы быстро снижать повышенный в силу тех или иных причин уровень глюкозы, и делает это сразу несколькими способами:
- помогает быстро «протолкнуть» глюкозу в клетки;
- тормозит любые реакции синтеза глюкозы в организме до тех пор, пока уровень сахара в крови не нормализуется;
- резко активирует утилизацию лишней глюкозы, стимулируя процессы синтеза из нее других веществ, например жиров.
Как только в результате этой сложной биомеханики уровень глюкозы в крови снижается до нормы, концентрация инсулина тоже падает и все вышеупомянутые процессы останавливаются.
Так выглядит идеальная картина безупречной регуляции уровня глюкозы в крови, колебания которого могут быть смертельно опасными.
3. Что такое частичная инсулинорезистентность?
Частичная инсулинорезистентность – феномен нечувствительности организма к высокому уровню глюкозы в крови.
Представим себе нашего древнего предка, пища которого содержит крайне мало чистых углеводов, и поэтому большую часть глюкозы он вынужден синтезировать самостоятельно. В этой ситуации инсулин способен принести больше вреда, чем пользы. Почему?
I. Повышение риска глюкозного голодания. Поскольку главной причиной резкого повышения уровня глюкозы в крови является поступление больших количеств глюкозы с пищей, риск этого крайне маловероятен. А вот вероятность развития глюкозного голодания клеток вследствие чрезмерной активности инсулина вполне реальна.
II. Блокирование синтеза глюкозы в организме. Большую часть глюкозы наши предки вынуждены были синтезировать сами. Но при каком-то случайном повышении уровня сахара в крови инсулин мог блокировать этот главный канал поступления глюкозы.
III. Нарушение процессов перераспределения глюкозы. Инсулин распределяет лишнюю глюкозу, не делая разбора между клетками: его задача – побыстрее освободить кровь от излишков. Такой подход оправдан, только если глюкозы в организме очень много. Если она становится дефицитной, инсулин может серьезно мешать перенаправлению потоков глюкозы в клетки головного мозга, крови, развивающегося плода или молочные железы в период грудного вскармливания (лактоза образуется как раз из глюкозы).
Чтобы «приручить» инсулин, многие животные, прежде всего хищники, а также наши древние предки научились делать свои клетки малочувствительными к инсулину. И для жителей большинства развитых стран это сегодня стало очень большой проблемой.
Почему в первую очередь хищники, человекообразные обезьяны и человек? Все они обладают очень большим головным мозгом (по отношению к массе тела), который и является главным потребителем глюкозы.
Феномен нечувствительности организма к высокому уровню глюкозы в крови называется частичной инсулинорезистентностью, и для жителей большинства развитых стран это сегодня стало очень большой проблемой.
4. В чем смысл адаптации к инсулину?
В условиях полуголодного существования и дефицита чистых углеводов в пище адаптация к инсулину была очень важна сразу по нескольким причинам. Вот что происходит, если некоторые клетки нашего организма перестают адекватно реагировать на инсулин.
| Клетки | Результат адаптации |
| Мышцы (это больше половины массы тела!) | Прекращение поглощения огромных количеств глюкозы. Частичный переход на альтернативные источники энергии. Сэкономленная глюкоза пойдет на питание жизненно важных органов. |
| Клетки печени | Бесперебойный синтез глюкозы. |
| Клетки жировой ткани | Прекращение расхода дефицитной глюкозы на синтез малополезных (в краткосрочной перспективе) жиров. Постоянное снабжение организма ресурсами для синтеза глюкозы |
5. Как избыток глюкозы влияет на синтез жиров?
Одним из самых эффективных способов снижения уровня глюкозы в крови является активизация синтеза жиров (точнее, триглицеридов) в печени. В условиях потенциального дефицита глюкозы этот механизм тоже можно было бы безболезненно отключить. Однако запасание жира было всегда очень важно для животных и наших предков. Дело даже не в снижении избыточной концентрации глюкозы в крови, а в том, что это важнейший и единственный энергоресурс длительного хранения.
Возможно, именно поэтому жировой обмен и отчасти сама жировая ткань у человека проявляют избирательную нечувствительность к инсулину.
Именно такую картину мы наблюдаем в организме беременной женщины. В первой половине беременности жировая ткань сохраняет чувствительность к инсулину и интенсивно накапливает жир (что очень важно для обеспечения энергобезопасности такого важного и длительного процесса). Во второй половине жировая ткань перестает должным образом реагировать и начинает активно трансформировать накопленные запасы в глюкозу.
Впрочем, в организме беременной женщины мы можем наблюдать и все другие адаптационные ограничения роли инсулина, характерные для наших далеких предков. Стремительно развивающийся плод и плацента требуют бесперебойных поставок больших количеств глюкозы, так как никакой другой источник энергии они использовать не могут. В ответ на это в организме матери развивается временное состояние частичной резистентности к инсулину со стороны мышечных клеток, печени и жировой ткани.
6. Почему инсулинорезистентность стала проблемой?
Включение механизма частичной резистентности к инсулину очень сильно помогало нашим далеким предкам выживать и даже производить потомство в условиях почти постоянного дефицита глюкозы. Но то, что помогло нам дожить до изобильного ХХ века, обернулось против нас.
Раньше чистых углеводов в пище практически не было или же они поступали из кишечника в кровь крайне медленно из-за большого количества клетчатки, сдерживающей усвоение глюкозы. Сегодня с каждой трапезой мы получаем невероятно огромное (с точки зрения нашего предка) количество чистых углеводов. Они очень быстро всасываются, и уровень глюкозы в крови резко подскакивает.
Большой выброс инсулина призван защитить нас от опасного повышения уровня сахара.Выброс инсулина – нормальная физиологическая реакция организма, защищающая нас от возможных негативных последствий неожиданного повышения уровня глюкозы в крови. Однако когда это происходит не раз и не два, а становится повседневной обыденностью, четкий механизм дает сбой.
При стабильно высокой концентрации инсулина в крови срабатывает древний защитный механизм: многие клетки организма просто перестают реагировать на этот гормон.
Огромному количеству глюкозы, которая поступает в составе нашей современной рафинированной пищи, просто некуда деваться. Главные потребители глюкозы – мышцы, которые и так почти не работают у большинства наших современников, – становятся нечувствительными к инсулину и перестают даже просто принимать глюкозу. А кроме пищевой глюкозы в кровь в большом количестве начинает поступать еще и собственная, синтезированная в печени глюкоза.
В итоге концентрация глюкозы в крови достигает критической отметки.
7. А как же мозг? Ему нужна энергия
Верно, головной мозг, плацента беременной женщины и ткани молочных желез кормящей матери всегда сохраняют высочайшую чувствительность к инсулину. Но помогает это далеко не всегда. Конечно, мы все работаем мозгом да и стрессов в нашей жизни хватает. Но вряд ли большинство из нас достигает уровня нервной нагрузки, характерной, например, для шахматных матчей на первенство мира.
А беременность и кормление – это еще более редкое состояние, если брать все население в целом.
8. Что нас ждет?
Клетки, ответственные за синтез жиров, тоже могут сохранять высокую чувствительность к инсулину. И вот тут-то нас ждет самый неприятный сюрприз: у большинства людей процессы синтеза жиров сохраняют зависимость от влияния инсулина. Чем больше в организме глюкозы и чем выше концентрация инсулина, тем интенсивнее идет образование жира (триглицеридов) в печени.
То, что происходит дальше, как раз и укладывается в ту самую страшную картину, которую нам рисуют врачи, предупреждающие о смертельном вреде перегруженного быстрыми углеводами современного фастфуда.
| Этап | Реакция | Следствие |
| I. | Триглицериды буквально наводняют кровь и резко затрудняют обмен холестерина, приводя к очень быстрому развитию атеросклероза и изнашиванию кровеносных сосудов. | Уже в 40 лет можно получить весь арсенал хронических сердечно-сосудистых заболеваний. Тем более быстрые углеводы в современном рационе очень часто соседствуют с большим количеством жиров, что еще больше перегружает кровь триглицеридами. |
| II. | Чтобы избавиться от лишних триглицеридов, организм резко активизирует процесс синтеза сложных жиров, которые можно «похоронить» в виде жировых отложений. Это закономерно сопровождается быстрым развитием ожирения. | Поскольку резервы жировой ткани ограничены, со временем жир начинает откладываться в абсолютно неподходящих местах – в мышцах и внутренних органах. Патологическое ожирение подстегивает развитие неблагоприятных обменных нарушений, приводящих к ускоренному развитию сердечно-сосудистых и эндокринных заболеваний. |
| III. | Чтобы хоть как-то защититься от избытка триглицеридов и жиров, организм включает крайнюю, самую последнюю степень резистентности клеток к инсулину. | Перед нами – начало развития сахарного диабета 2 типа. А вот помогает ли это снизить активность синтеза жиров и триглицеридов – большой вопрос. |
Синтез углеводов — биохимия
Все ресурсы по биохимии
6 Диагностические тесты 289 практических тестов Вопрос дня Карточки Learn by Concept
← Предыдущая 1 2 3 Следующая →
Биохимия Помощь » Анаболические пути и синтез » Синтез углеводов
Когда вы ожидаете активации гликогенсинтазы?
Возможные ответы:
При фосфорилировании гликогенсинтазы
При активации протеинкиназы А
При активации протеинфосфатазы I
При низкой концентрации глюкозы в крови
При высокой концентрации глюкагона Правильный ответ
:
При активации протеинфосфатазы I
Объяснение:
Гликогенсинтаза включается при нефосфорилировании.
За это отвечает фермент протеинфосфатаза I. Протеинкиназа А инактивирует гликогенсинтазу. Низкая концентрация глюкозы вызывает высвобождение глюкагона, который активирует гликогенфосфорилазу и деактивирует гликогенсинтазу.
Сообщить об ошибке
Что из следующего является оксидоредуктазой?
Possible Answers:
Aspartate amino-transferase
Trypsin
Lactate dehydrogenase
Glucose 6-phosphatase
Hexokinase
Correct answer:
Lactate dehydrogenase
Объяснение:
Оксидоредуктаза катализирует перенос электронов от одной молекулы к другой, обычно используя ; то есть это фермент, катализирующий окислительно-восстановительную реакцию. Трипсин расщепляет пептидные связи. Гексокиназа фосфорилирует гексозные сахара. Глюкозо-6-фосфатаза гидролизует глюкозо-6-фосфат на фосфатную группу и глюкозу.
Аспартатаминотрансфераза катализирует перенос аминогруппы между аспартатом и глутаматом. Лактатдегидрогеназа взаимопревращает пируват в лактат, и в то же время .
Сообщить об ошибке
Учитывая, что комплекс пируватдегидрогеназы ингибируется продуктом, какая из следующих молекул будет действовать как его ингибитор?
Возможные ответы:
Phosphoenolpyruvate
Pyruvate
Ацетил-COA
Правильный ответ:
Acetyl-COA
Объяснение:
Комплекс пируватдегидрогеназы катализирует следующую реакцию:
Поскольку это ингибируемый продукт, ацетил-КоА будет ингибировать комплекс.
Сообщить об ошибке
Как в глюконеогенезе можно обратить реакцию, осуществляемую пируваткиназой?
Возможные ответы:
Фосфатаза может быть использована для дефосфорилита пирувата в фосфоенолпируват (PEP)
PEP -карбоксиназа преобразует пируват в фосфорофоль -атмолеореолизу, в обратном карбоболе, в обратном карбоболе, в обратном карбоболе, из -за конвертааза, из -за консервата, из -за обработки.
(ПКП)
Пируваткиназа осуществляет обратимую реакцию, и никакие другие ферменты не требуются Пояснение:
В гликолизе участвуют 3 фермента, осуществляющих необратимые реакции: фосфофруктокиназа-1 (ПФК-1), гексокиназа и пируваткиназа. В то время как фосфатазы используются для обращения реакций для PFK-1 и гексокиназы, они не используются для обращения реакции пируваткиназы. Для превращения пирувата обратно в фосфоенолпируват (ФЕП) необходимы 2 фермента. Сначала пируваткарбоксилаза превращает пируват в оксалоацетат, а затем ФЕП-карбоксикиназа превращает его в ФЕП.
Сообщить об ошибке
Как называется фермент печени, превращающий глюкозу в глюкозо-6-фосфат?
Возможные ответы:
Фруктокиназа
Гликогенсинтаза
Гликогенин
Фосфолипаза
Глюкокиназа
Правильный ответ:
Правильный ответ:
.
Объяснение:
Фруктокиназа катализирует реакцию превращения фруктозы во фруктозо-1-фосфат. Гликогенин действует как праймер для синтеза гликогена, полимеризуя первые несколько молекул глюкозы. Гликогенсинтаза превращает глюкозу в гликоген. Фосфолипаза гидролизует фосфолипиды.
Сообщить об ошибке
Как называется процесс превращения глюкозы в гликоген?
Возможные ответы:
Гликогенез
Кребс Цикл
Глюконеогенез
Глюкогенолиз
Гликолиз
Правильный ответ:
Glycogenesis
. Пояснение:
Процесс гликогенеза – это превращение глюкозы в гликоген. Это происходит в мышцах и печени после употребления пищи. Глюконеогенез – это процесс, при котором глюкоза вырабатывается из неуглеводных предшественников. Гликогенолиз – расщепление гликогена.
Гликолиз – это расщепление глюкозы на две молекулы пирувата. Цикл Кребса не генерирует гликоген или глюкозу, а скорее производит электроны с высокой энергией, которые передаются в электрон-транспортную цепь для производства АТФ.
Сообщить об ошибке
Какая реакция возникает во время голодания, когда запасы гликогена истощаются?
Возможные ответы:
Глюконеогенез
Электронный транспортный цепь
Кребс Цикл
Гликолиз
Цикл ликовой кислоты
Правильный ответ:
Глюканегенез
. Объяснение:
Гликонеогенез происходит в печени, когда глюкоза недоступна. Транспортная цепь электронов возникает во время клеточного дыхания. Гликолиз – это расщепление глюкозы, а не производство гликогена. Цикл Кребса и цикл лимонной кислоты — это одно и то же, и оба они используются для производства НАДН и АТФ.
Сообщить об ошибке
Пентозофосфатный путь является важным метаболическим путем внутри клеток, который позволяет им синтезировать два основных продукта. Что это за два продукта и что они делают?
Возможные ответы:
Глутатион, помогающий поддерживать восстановительную среду внутри клеток, и 2,3-бисфосфоглицерат, помогающий снизить сродство гемоглобина к O 2 .
Ацетоацетат и бета-гидроксибутират, оба из которых представляют собой кетоновые тела, служащие источником топлива для клеток организма при низком уровне глюкозы в крови.
Фруктозо-2,6-бисфосфат, играющий основную регулирующую роль в гликолизе и глюконеогенезе, и глицерол-3-фосфат, играющий роль в синтезе триглицеридов и фосфолипидов.
НАДН и ФАДН 2 , которые используются для образования АТФ в клетке посредством окислительного фосфорилирования
НАДФН, который используется в реакциях восстановительного биосинтеза, и рибозо-5-фосфат, который используется в качестве основного генерировать нуклеотиды
Правильный ответ:
НАДФН, который используется в реакциях восстановительного биосинтеза, и рибозо-5-фосфат, который используется в качестве основного предшественника для образования нуклеотидов
Объяснение:
Пентозофосфатный путь (ППФ) представляет собой метаболический путь в клетках, который используется для выработки НАДФН и/или рибозо-5-фосфата для использования в клетке, в зависимости от потребностей клетки.
НАДФН используется в первую очередь для обеспечения восстановительной способности для нескольких биосинтетических реакций, но он также служит средством сохранения глутатиона преимущественно в его восстановленной форме в клетке. Это, в свою очередь, помогает поддерживать восстановительную среду внутри клеток. Кроме того, рибозо-5-фосфат используется в качестве основного предшественника для синтеза нуклеотидов.
НАДН и ФАДН 2 не продуцируются ПФП, а продуцируются путем окисления глюкозы через аэробный дыхательный путь. Эти две молекулы являются переносчиками высокоэнергетических электронов, которые используются для генерации АТФ через цепь переноса электронов.
Глутатион, как упоминалось ранее, не производится PPP; однако он использует NADPH, продуцируемый PPP, для поддержания своей восстановленной формы внутри клетки, что, в свою очередь, поддерживает преимущественно восстанавливающую среду внутри клетки. 2,3-бисфосфоглицерат является промежуточным продуктом гликолиза, а не PPP.
Одной из основных функций 2,3-БФГ является связывание гемоглобина и снижение его сродства к О9.0216 2 . Это позволяет эритроцитам легче высвобождать O 2 в ткани, которые в этом нуждаются.
Фруктозо-2,6-бисфосфат не является продуктом PPP. Скорее, он образуется в результате побочной реакции гликолитического промежуточного продукта фруктозо-6-фосфата. Фруктозо-2,6-бисфосфат служит аллостерическим регулятором фермента фруктозо-1,6-бисфосфатазы, который является важным регуляторным ферментом гликолиза и глюконеогенеза. Гормоны, такие как инсулин и глюкагон, могут стимулировать клетки к изменению концентрации фруктозо-2,6-бисфосфата, который, в свою очередь, регулирует активность гликолиза и глюконеогенеза. Глицерин-3-фосфат также не производится из PPP. Скорее, он может быть получен в результате фосфорилирования глицерина или восстановления дигидроксиацетонфосфата, промежуточного продукта гликолиза. Он используется в качестве основы для образования триглицеридов и фосфолипидов.
Ацетоацетат и бета-гидроксибутират являются кетоновыми телами, образующимися не в результате PPP, а в результате конденсации двух молекул ацетил-КоА плюс дополнительные модификации. Как правило, когда организм находится в состоянии голодания и ему необходимо резервировать уровень глюкозы в крови, могут вырабатываться кетоновые тела, которые действуют как альтернативный источник энергии, что позволяет в основном экономить глюкозу.
Сообщить об ошибке
Какие из следующих углеводов нельзя непрерывно линеаризовать с помощью гликозидных связей?
Возможные ответы:
Лактоза
Галактоза
Сахароза
Гликоген
Правильный ответ: 50 Sucrose
4 Объяснение:
Для линеаризации с использованием связи в первой позиции должен быть несвязанный углерод. Однако сахароза является связующим звеном и не имеет углерода, доступного для линеаризации в 1-м положении.
Это не редуцирующий сахар, поэтому его нельзя линеаризовать. Все остальные сахара имеют аномерный углерод, расположенный в положении 1, и все они являются восстанавливающими сахарами, которые могут быть линеаризованы.
Сообщить об ошибке
Фермент фосфоглюкомутаза — это фермент, ответственный за взаимное превращение глюкозо-6-фосфата и глюкозо-1-фосфата. У человека, который голодает, какой из следующих метаболических путей является наиболее вероятным местом назначения глюкозо-6-фосфата?
Возможные ответы:
Пентозофосфатный путь
Гликолиз
Глюконеогенез
Гликогенез
Правильный ответ:
Глюконеогенез
Объяснение:
Из основы вопроса мы узнали, что фермент фосфоглюкомутаза отвечает за взаимопревращение двух промежуточных форм глюкозы, глюкозо-1-фосфата и глюкозо-6-фосфата.
Затем нас просят определить наиболее вероятный метаболический путь, для которого будет использоваться глюкозо-6-фосфат у человека натощак.
Во-первых, важно помнить, что у голодающего человека становится меньше энергетических ресурсов. Поэтому тело пытается сохранить как можно больше энергии в этом состоянии. Кроме того, поскольку метаболизм мозга в основном зависит от глюкозы, организм пытается поддерживать относительно стабильный уровень глюкозы в крови. В результате многие ткани в организме переключаются с использования глюкозы на использование других источников энергии, таких как жирные кислоты или кетоновые тела. Чтобы гарантировать, что уровень глюкозы в крови остается стабильным, печень увеличивает скорость глюконеогенеза, который генерирует глюкозу из несахаристых субстратов, таких как пировиноградная кислота, некоторые аминокислоты и глицерин. Следовательно, мы ожидаем, что глюкозо-6-фосфат будет направляться главным образом в путь глюконеогенеза.
Несмотря на то, что глюкозо-6-фосфат также может быть направлен на другие пути, такие как гликолиз, глицерогенез или пентозофосфатный путь, все эти пути приводят к чистому потреблению глюкозы.
В состоянии голодания это противоположно тому, чего мы хотели бы, поскольку уровень глюкозы в крови должен быть в основном стабилизирован, чтобы обеспечить адекватное питание нервной ткани.
Сообщить об ошибке
← Назад 1 2 3 Далее →
Уведомление об авторских правах
Все ресурсы по биохимии
6 Диагностические тесты 289 практических тестов Вопрос дня Карточки Learn by Concept
Синтез сахаров: химики UM разработали метод упрощения образования углеводов
- Опубликовано:
- 6 апреля 2020 г.
- Автор:
- Морган Шерберн
- Контакт:
- Морган Шерберн
- Социальные сети:
ANN ARBOR — Углеводы представляют собой сложные молекулы, которые трудно синтезировать в лаборатории, но это полезно при изучении полезных сахаров, таких как содержащиеся в грудном молоке человека, или позволяет исследователям адаптировать химическую структуру потенциальных лекарств, вакцин и природных продукты.
Химики Мичиганского университета разработали простой метод синтеза углеводов, который расширяет круг лабораторий, которые могут использовать синтетическую химию для создания и изучения новых структур углеводов. Их результаты опубликованы в Журнале Американского химического общества.
«Нуклеиновые кислоты, белки и углеводы — это три основных строительных блока, о которых вы узнаете на уроках биологии», — сказал ведущий автор Джон Монтгомери, профессор химии и медицинской химии. «Химия смогла автоматизировать получение нуклеиновых кислот и белков там, где доступ к этим структурам является рутинным, но углеводы приготовить на порядки сложнее. Есть некоторые невероятные достижения в автоматизации синтеза углеводов, но факт остается фактом: это сложная химия, которая сдерживает прогресс в гликобиологии».
Углеводы имеют большое структурное разнообразие, сложные модели ветвления и трехмерную структуру, которые мешают ученым синтезировать соединения, говорит Монтгомери.
Используя кремниевую группу для предварительного проектирования того, как углеводы будут реагировать друг с другом, метод команды UM позволяет контролировать схему ветвления углеводов и сокращать количество шагов, необходимых для доступа к более сложным структурам.
Например, молекулы углеводов обычно состоят из атомов углерода, водорода, кислорода и иногда азота и имеют разную длину, причем наиболее распространены пяти- и шестиуглеродные сахара. Большинство атомов углерода имеют спиртовую группу, которая может быть связана со следующим углеводом бесчисленным множеством возможных моделей.
«Эта особенность ветвления делает синтетическую химию очень утомительной, потому что вы должны контролировать селективность между тем, какая часть молекулы будет реагировать со следующей», — сказал Монтгомери.
Чтобы контролировать, как эти спиртовые группы соединяют углеводы вместе, Монтгомери и его команда поместили кремниевые «защитные группы» на отдельные спирты в углеводах.
«Обычно защитные группы необходимо включать и выключать во время синтеза, что увеличивает время и стоимость процедуры. Наша стратегия разработана таким образом, чтобы защитная группа естественным образом отпадала во время реакции связывания и умножала последовательность, в которой спиртовая группа реагирует, когда это необходимо», — сказал Монтгомери. «С помощью этого подхода мы можем изменить реакционную способность двух спиртов, или мы можем взять два спирта, которые обычно имеют одинаковую реакционную способность, и заставить один реагировать избирательно по отношению к другому без дополнительных шагов».
Затем исследователи могут контролировать стереохимию углевода — трехмерное расположение молекулы углевода — путем проведения межмолекулярных или внутримолекулярных реакций между углеводами. Если реакция межмолекулярная, это означает, что реакция происходит между двумя разными молекулами. Если реакция внутримолекулярная, это означает, что перед реакцией собирается одна молекула, в которой два сахара соединены через кремний.
Как структура ветвления, так и стереохимия углеводов влияют на общую трехмерную архитектуру сахара, но этот структурный аспект также создает трудности для синтеза сахаров.
Поскольку молекулы сахара очень сложны, существует «огромное количество статистически возможных комбинаций, например, если бы у вас было пять сахаров», — сказал Монтгомери. «Число может исчисляться миллиардами комбинаций даже для этих относительно коротких углеводных цепей. Именно это разнообразие делает углеводы такими особенными для молекулярного распознавания в природе, но также делает их синтез чрезвычайно трудным».
Метод команды особенно полезен, потому что использование функции контроля кремния позволяет исследователям сократить количество отдельных реакций для создания цепочки углеводов за один шаг. В этом подходе элемент управления кремнием позволяет протекать реакциям с тремя различными сахарами в правильной последовательности, так что трисахарид может быть синтезирован за одну стадию синтеза.
Затем эти небольшие группы могут быть дополнительно связаны для очень быстрого доступа к более сложным цепочкам.
«Вы можете настроить несколько реактивных возможностей и сделать их каскадными в нужной последовательности», — сказал Монтгомери. «Вещи, которые вы обычно запускаете в серии отдельных реакций, мы можем использовать этот кремниевый элемент управления, чтобы в основном все это происходило в реакционной колбе одновременно. Мы все еще улучшаем этот аспект с помощью новых каталитических структур, но я думаю, что эта стратегия может стать очень мощной».
Вычислительный сотрудник Пол Циммерман, соавтор исследования и профессор химии, дает представление о том, как работает процесс и как его улучшить.
Наконец, традиционные методы связывания углеводов очень чувствительны к воде и температуре. В методе команды UM используются коммерческие реагенты, которые можно использовать без очистки или сушки для индукции химических реакций, и все процедуры выполняются при комнатной температуре.