Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Биохимический процесс в живых организмах
Biochemical process in living organisms
Углеводный обмен – это совокупность биохимических процессов, ответственных за метаболическое образование, распад и взаимопревращение углеводов в живых организмах. Углеводы играют центральную роль во многих важных метаболических путях. Растения синтезируют углеводы из углекислого газа и воды посредством фотосинтеза, что позволяет им запасать энергию, поглощенную от солнечного света. Когда животные и грибы потребляют растения, они используют клеточное дыхание для расщепления этих запасов углеводов, высвобождая энергию для клеток. Люди могут потреблять различные углеводы, при этом пищеварение расщепляет сложные углеводы на простые мономеры (моносахариды): глюкозу, фруктозу, маннозу и галактозу. После всасывания в кишечнике моносахариды транспортируются через воротную вену в печень, где все моносахариды, кроме глюкозы (фруктоза, галактоза), преобразуются в глюкозу. Глюкоза (сахар крови) распределяется к клеткам тканей, где она расщепляется посредством клеточного дыхания или запасается в виде гликогена. В процессе гликолиза используются различные ферменты, которые регулируют его активность, усиливая, ослабляя и осуществляя обратную связь.
Carbohydrate metabolism is the whole of the biochemical processes responsible for the metabolic formation, breakdown, and interconversion of carbohydrates in living organisms. Carbohydrates are central to many essential metabolic pathways. Plants synthesize carbohydrates from carbon dioxide and water through photosynthesis, allowing them to store energy absorbed from sunlight internally. When animals and fungi consume plants, they use cellular respiration to break down these stored carbohydrates to make energy available to cells. Humans can consume a variety of carbohydrates, digestion breaks down complex carbohydrates into simple monomers (monosaccharides): glucose, fructose, mannose and galactose. After resorption in the gut, the monosaccharides are transported, through the portal vein, to the liver, where all non glucose monosacharids (fructose, galactose) are transformed into glucose as well. Glucose (blood sugar) is distributed to cells in the tissues, where it is broken down via cellular respiration, or stored as glycogen. There are various enzymes that are used throughout glycolysis. The enzymes upregulate, downregulate, and feedback regulate the process.
Глюконеогенез
Глюконеогенез (ГНГ) — это метаболический путь, приводящий к образованию глюкозы из определенных неуглеводных источников углерода. Это универсальный процесс, присутствующий у растений, животных, грибов, бактерий и других микроорганизмов. У позвоночных глюконеогенез протекает главным образом в печени и, в меньшей степени, в коре почек. Это один из двух основных механизмов – наряду с расщеплением гликогена (гликогенолизом) – используемых человеком и многими другими животными для поддержания уровня глюкозы в крови и предотвращения гипогликемии. У жвачных животных глюконеогенез происходит независимо от голодания, диет с низким содержанием углеводов, физических нагрузок и т. д., поскольку углеводы в рационе обычно метаболизируются микроорганизмами рубца. У многих других животных этот процесс происходит в периоды голодания, при диетах с низким содержанием углеводов или интенсивных физических упражнениях. У человека субстратами для глюконеогенеза могут служить любые неуглеводные источники, которые могут быть преобразованы в пируват или промежуточные продукты гликолиза (см. рисунок). При расщеплении белков этими субстратами являются глюкогенные аминокислоты (но не кетогенные); при расщеплении липидов (например, триглицеридов) – глицерин и жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода (но не с четным, см. ниже); из других метаболических путей – лактат, образующийся в цикле Кори. В условиях длительного голодания ацетон, получаемый из кетоновых тел, также может служить субстратом, обеспечивая путь от жирных кислот к глюкозе. Хотя большая часть глюконеогенеза происходит в печени, относительный вклад почек в этот процесс возрастает при диабете и длительном голодании. Путь глюконеогенеза является высокоэндергоничным до тех пор, пока он не будет сопряжен с гидролизом АТФ или гуанозинтрифосфата (ГТФ), что фактически делает процесс экзергоничным. Например, для протекания пути от пирувата к глюкозо-6-фосфату спонтанно требуется 4 молекулы АТФ и 2 молекулы ГТФ. Эти АТФ поступают из катаболизма жирных кислот в результате бета-окисления.
Gluconeogenesis (GNG) is a metabolic pathway that results in the generation of glucose from certain non carbohydrate carbon substrates. It is a ubiquitous process, present in plants, animals, fungi, bacteria, and other microorganisms. In vertebrates, gluconeogenesis occurs mainly in the liver and, to a lesser extent, in the cortex of the kidneys. It is one of two primary mechanisms – the other being degradation of glycogen (glycogenolysis) – used by humans and many other animals to maintain blood sugar levels, avoiding low levels (hypoglycemia). In ruminants, because dietary carbohydrates tend to be metabolized by rumen organisms, gluconeogenesis occurs regardless of fasting, low carbohydrate diets, exercise, etc. In many other animals, the process occurs during periods of fasting, starvation, low carbohydrate diets, or intense exercise. In humans, substrates for gluconeogenesis may come from any non carbohydrate sources that can be converted to pyruvate or intermediates of glycolysis (see figure). For the breakdown of proteins, these substrates include glucogenic amino acids (although not ketogenic amino acids); from breakdown of lipids (such as triglycerides), they include glycerol, odd chain fatty acids (although not even chain fatty acids, see below); and from other parts of metabolism they include lactate from the Cori cycle. Under conditions of prolonged fasting, acetone derived from ketone bodies can also serve as a substrate, providing a pathway from fatty acids to glucose. Although most gluconeogenesis occurs in the liver, the relative contribution of gluconeogenesis by the kidney is increased in diabetes and prolonged fasting. The gluconeogenesis pathway is highly endergonic until it is coupled to the hydrolysis of ATP or guanosine triphosphate (GTP), effectively making the process exergonic. For example, the pathway leading from pyruvate to glucose 6 phosphate requires 4 molecules of ATP and 2 molecules of GTP to proceed spontaneously. These ATPs are supplied from fatty acid catabolism via beta oxidation.
Гликогенолиз
Гликогенолиз – это распад гликогена. В печени, мышцах и почках этот процесс происходит для обеспечения организма глюкозой при необходимости.
Glycogenolysis refers to the breakdown of glycogen. In the liver, muscles, and the kidney, this process occurs to provide glucose when necessary.
Углеводы в качестве хранения
Углеводы обычно хранятся в виде длинных полимеров молекул глюкозы, связанных гликозидными связями, для обеспечения структурной поддержки (например, хитин, целлюлоза) или запасания энергии (например, гликоген, крахмал). Однако сильное сродство большинства углеводов к воде делает хранение больших их количеств неэффективным из-за большого молекулярного веса комплекса углевода и связанной с ним воды. В большинстве организмов избыток углеводов регулярно подвергается катаболизму с образованием ацетил-КоА, который служит исходным веществом для синтеза жирных кислот; жирные кислоты, триглицериды и другие липиды обычно используются для долгосрочного запасания энергии. Гидрофобный характер липидов делает их гораздо более компактной формой запасания энергии, чем гидрофильные углеводы. Глюконеогенез позволяет синтезировать глюкозу из различных источников, включая липиды. У некоторых животных (например, термитов) и некоторых микроорганизмов (например, простейших и бактерий) целлюлоза может расщепляться в процессе пищеварения и всасываться в виде глюкозы.
Carbohydrates are typically stored as long polymers of glucose molecules with glycosidic bonds for structural support (e. g. chitin, cellulose) or for energy storage (e. g. glycogen, starch). However, the strong affinity of most carbohydrates for water makes storage of large quantities of carbohydrates inefficient due to the large molecular weight of the solvated water carbohydrate complex. In most organisms, excess carbohydrates are regularly catabolised to form acetyl CoA, which is a feed stock for the fatty acid synthesis pathway; fatty acids, triglycerides, and other lipids are commonly used for long term energy storage. The hydrophobic character of lipids makes them a much more compact form of energy storage than hydrophilic carbohydrates. Gluconeogenesis permits glucose to be synthesized from various sources, including lipids. In some animals (such as termites) and some microorganisms (such as protists and bacteria), cellulose can be disassembled during digestion and absorbed as glucose.