Получение глюкуроновой кислоты из глюкозы уравнение (7 видео)

Вторичный путь окисления глюкозы, связанный с образованием глюкуроновой и аскорбиновой кислот

Глюкуроновая и аскорбиновая кислоты играют важную роль в метаболизме. Глюкуроновая кислота принимает участие в обезвреживании токсических и чужеродных веществ в организме животных. Аскорбиновая кислота является водорастворимым витамином, участвующим в различных окислительно-восстановительных реакциях.

Для образования этих продуктов метаболизма глюкозо-6-фосфат под действием фосфоглюкомутазы превращается в глюкозо-1-фосфат (рис. 94).

Рисунок 94 – Путь образования глюкуроновой кислоты из глюкозы

Глюкозо-1-фосфат далее взаимодействует с УТФ, в результате чего образуется УДФ-глюкоза. УДФ-глюкоза подвергается окислению с образованием УДФ-глюкуроновой кислоты, которая представляет собой активную форму глюкуроновой кислоты. Кроме того, этот промежуточный продукт обмена выступает в качестве предшественника аскорбиновой кислоты:

Из представленного рисунка видно, что заключительная реакция процесса образования аскорбиновой кислоты катализируется ферментом гулонолактоноксидазой. Важно заметить, что этот энзим отсутствует в организме человека, морской свинки и некоторых приматов. Поэтому аскорбиновая кислота у них проявляет свойства витамина и является незаменимым компонентом пищи.

Для обеспечения синтеза глюкуроновой кислоты и витамина С обычно используется небольшая доля внутриклеточного пула глюкозы. Однако значение этого пути метаболизма трудно переоценить.

Синтез глюкозы

Синтез глюкозы в животных и растительных организмах происходит различными путями. Наиболее эффективным путем образования глюкозы в растениях является фотосинтез.

Синтез глюкозы в растениях обеспечивается энергией поглощаемого света и происходит во время темновой стадии фотосинтеза в цикле Кальвина (рис. 85). В животных организмах глюкоза образуется в процессе глюконеогенеза. В процессе глюконеогенеза и превращений в цикле Кальвина встречается много одинаковых ферментативных реакций, обеспечивающих обращение необратимых реакций гликолиза.

Глюконеогенез

Глюконеогенез представляет собой процесс синтеза глюкозы из неуглеводистых соединений. В качестве предшественников глюкозы могут выступать молочная и пировиноградная кислоты, глицерин, гликогенные аминокислоты (аланин, серин, цистеин, треонин и др.) и промежуточные продукты цикла Кребса.

Глюконеогенез и гликолиз являются антагонистическими путями метаболизма (рис. 95). В них используется ряд одинаковых ферментативных реакций (фосфоглюкоизомеразная, альдолазная, глицеральдегид-3-фосфатдегидро-геназная и др.), которые представляют собой обратимые реакции гликолиза.

Вместе с тем глюконеогенез не представляет собой простое обращение гликолиза. В процессе гликолиза выделяются три необратимые ключевые реакции (гексокиназная, фосфофруктокиназная и пируваткиназная), для которых в глюконеогенезе существуют специфические обходные пути. Превращения промежуточных продуктов обмена в этих путях катализируются ключевыми ферментами глюконеогенеза.

На рис. 96 представлен механизм образования глюкозы из пировиноградной кислоты. Из представленного рисунка видно, что в глюконеогенезе существуют три обходных пути необратимых реакций гликолиза.

Рисунок 95 – Взаимоотношение процессов гликолиза и глюконеогенеза из

пировиноградной кислоты (ФЭПКаза – фосфоенолпируваткарбоксикиназа)

Первый обходной путь связан с превращением пировиноградной кислоты в фосфоенолпируват. Он осуществляется в несколько этапов. Первый из них происходит внутри митохондрий, где под влиянием фермента пируваткарбоксилазы, происходит образование оксалоацетата из пирувата:

Пируваткарбоксилаза является биотинзависимым аллостерическим ферментом. В качестве его активатора выступает ацетил-КоА.

Все последующие превращения промежуточных продуктов глюконеогенеза протекают в цитозоле клетки. Вместе с тем внутренняя митохондриальная мембрана непроницаема для оксалоацетата. Его перенос из митохондрий в цитозоль клетки обеспечивается специфической системой транспорта (рис. 92).

Рисунок 96 – Механизм переноса оксалоацетата из митохондрий в цитозоль (МДГ мт – митохондриальная малатдегидрогеназа,

МДГ цит – цитоплазматическая малатдегидрогеназа,

ПДК – переносчик дикарбоксилатов)

Как видно из представленной схемы, в митохондриальном матриксе происходит восстановление оксалоацетата в малатдегидрогеназной реакции. Образовавшаяся при этом яблочная кислота транспортируется через внутреннюю митохондриальную мембрану с помощью переносчика дикарбоксилатов. Оказавшись в цитозоле, она вновь окисляется в оксалоацетат в реакции, катализируемой цитоплазматической малатдегидрогеназой

В цитозоле оксалоацетат вступает в реакцию, которая катализируется ферментом фосфоенолпируваткарбоксикиназой (ФЭПКазой):

Из представленного уравнения видно, что процесс образования фосфоенолпиравата из оксалоацетата является энергозависимым. Для его обеспечения требуется молекула ГТФ.

Второй обходной путь глюконеогенеза связан с превращением фруктозо-1,6-дифосфата во фруктозо-6-фосфат. Он катализируется ключевым ферментом глюконеогенеза-фруктозо-1,6-дифосфатазой, которая относится к классу гидролаз:

Образовавшийся фруктозо-6-фосфат затем в фосфоглюкоизомеразной реакции превращается в глюкозо-6-фосфат.

Третий обходной путь глюконеогенеза связан с превращением глюкозо-6-фосфата в свободную глюкозу. Он катализируется глюкозо-6-фосфатазой:

Глюкозо-6-фосфатаза присутствует не во всех тканях внутренних органов животных. Наиболее активна она в корковом слое почек, печени и слизистой оболочке тонкого кишечника. В других органах глюкозо-6-фосфатаза отсутствует. Поэтому процесс глюконеогенеза в них не происходит.

Суммируя представления о глюконеогенезе, можно представить балансовое уравнение этого процесса в следующем виде:

Как видно из балансового уравнения, новообразование глюкозы в животных клетках требует значительных энергетических затрат. При синтезе молекулы глюкозы из пировиноградной кислоты потребляется шесть молекул макроэргических фосфатов (АТФ и ГТФ) и две молекулы восстановленного НАД. В этой связи глюконеогенез может происходить только при достаточно высоком уровне энергетического обеспечения клеток.

Другим важным источником глюкозы являются гомополисахариды, представленные в растительных клетках крахмалом, а в животных – гликогеном. Оба эти полисахариды представляют собой легко мобилизируемую запасную форму глюкозы.

Распад крахмала и гликогена происходит с помощью одинаковых механизмов.

Содержание

§ 15. РЕАКЦИИ КОНЪЮГАЦИИ
Глюкуроновая кислота: для чего нужна, польза, формула, реакции
Что такое глюкуроновая кислота
Физические и химические свойства, формула
Глюкуронизация глюкуроновой кислоты
Биосинтез глюкуроновой кислоты
Глюкуроновая кислота: для чего нужна, польза, биологическая роль
Вред глюкуроновой кислоты
Применение глюкуроновой кислоты
Заключение
📸 Видео

Видео:Аэробный и анаэробный гликолиз. Реакции катаболизма глюкозы. Расчет выхода АТФ в гликолизеСкачать

§ 15. РЕАКЦИИ КОНЪЮГАЦИИ

Во второй фазе метаболизма происходит конъюгация метаболитов с некоторыми веществами, находящимися в организме. Реакции конъюгации являются реакциями биосинтеза. Известны чужеродные соединения, которые, минуя первую стадию биотрансформации (не превращаясь в метаболиты), вступают в реакции конъюгации. Способность чужеродных соединений и метаболитов вступать в реакции конъюгации зависит от наличия в их молекулах определенных функциональных групп.

В результате реакций конъюгации в организме образуются конъюгаты, которые являются более полярными, лучше растворимыми в воде и менее токсичными, чем чужеродные соединения. Поэтому в результате процессов конъюгации происходит понижение токсичности чужеродных соединений (лекарственных препаратов и ядов) и увеличение скорости выделения их из организма. Таким образом, реакции конъюгации являются реакциями детоксикации.

В организме метаболиты и некоторые чужеродные соединения под влиянием соответствующих ферментов могут образовывать конъюгаты с глюкуроновой кислотой, аминокислотами (глицином, цистеином и др.), ацетатами, сульфатами и рядом других веществ.

Активность некоторых ферментов зависит только от их состава и структуры. Однако имеется ряд ферментов, активность которых зависит от наличия определенных групп (или молекул) небелковой природы, которые называются кофакторами. В роли кофакторов могут выступать сложные органические вещества, которые называются коферментами, или ионы металлов.

Коферменты — это низкомолекулярные органические соединения (в большинстве случаев — производные витаминов), обусловливающие активность ферментов. Коферменты с белковой частью ферментов образуют легко диссоциирующие комплексы.

Коферменты выполняют роль переносчиков (доноров или акцепторов) групп атомов, атомов водорода и электронов. В процессе метаболизма коферменты удаляют из субстрата (чужеродных соединений или метаболитов) или присоединяют к нему определенные группы атомов.

β некоторых случаях для проявления каталитической активности ферментов требуется присутствие как коферментов, так и ионов металлов.

При конъюгации в качестве коферментов (переносчиков групп атомов) могут быть УДФ-глюкуроновая кислота (уридиндифосфатглюкуроновая кислота), S-аденозилметионин, ацетилКоА (КоА-пантетеинадеииниуклеотиддифосфат) и др.

Конъюгация с глюкуроновой кислотой. Глюкуроновая кислота С ₆ Н ₁₀ О ₇ относится к уроновым кислотам (продуктам окисления альдоз). Она представляет собой альдегидкарбоновую кислоту. При образовании уроновых кислот (в том числе и глюкуроновой) первичная спиртовая группа альдоз окисляется до карбоксильной группы, а альдегидная — остается неизменной. Образование глюкуроновой кислоты из глюкозы происходит по схеме

Глюкозу и глюкуроновую кислоту в форме пираноз можно представить такими формулами:

Уроновые кислоты (глюкуроновая, маннуроновая, галактуроновая) являются компонентами многих полисахаридов, олигосахаридов и др. В организме свободная глюкуроновая кислота образуется при ферментативном гидролизе УДФ-глюкуроновой кислоты, некоторых глюкопротеидов и других веществ.

Глюкуроновая кислота со спиртами, фенолами, карбоновыми кислотами, тиолами, аминами и некоторыми другими веществами образует конъюгаты. Продукты взаимодействия глюкуроновой кислоты с указанными выше веществами называются глю-куронидами. Образование глюкуронидов происходит главным образом в печени. Они также образуются в почках, коже, пищевом канале и др.

Характерной особенностью глюкуронидов является то, что карбоксильная группа в их молекулах остается свободной. Поэтому в плазме и моче глюкурониды почти полностью ионизированы по карбоксильной группе.

При образовании глюкуронидов переносчиком (кофермен-том) остатка глюкуроновой кислоты является УДФ-глюкуроно-вая кислота. Процесс образования глюкуронидов происходит при помощи фермента глюкуронилтрансферазы. Под влиянием указанного фермента глюкуроновая кислота с фенолами и спиртами образует О-глюкурониды:

Бензойная и глюкуроновая кислоты в организме образуют бензоилглюкуронид, являющийся сложным эфиром:

Глюкуроновая кислота с рядом азотсодержащих соединений (аминами, амидами, производными карбаминовых кислот, азотсодержащими гетероциклами и др.) образует N-глюкурониды. Образование из них можно представить следующими схемами:

Глюкурониды под влиянием фермента β-глюкуронидазы могут подвергаться гидролизу с образованием глюкуроновой кислоты и соответствующего вещества, ранее вступившего в реакцию конъюгации с этой кислотой.

Метилирование. В организме метилированию могут подвергаться амины, фенолы и тиолы. В результате метилирования образуются соответствующие N-, О- и S-метильные конъюгаты. При метилировании чужеродных соединений и некоторых метаболитов переносчиком метильных групп является кофермент S-аденозилметионин. С участием метильных групп этого кофермента происходит метилирование перечисленных выше соединений. Реакции метилирования происходят под влиянием ферментных систем (метилтрансфераз).

Η-метилирование. При N-метилировании метильная группа S-аденозилметионина под влиянием N-метилтрансферазы присоединяется к атомам азота метаболитов или чужеродных соединений. Продукты N-метилирования норадреналина, серотонина, нормеперидина и пиридина приводятся ниже:

О-Метилирование. Этому типу конъюгации подвергаются соединения, содержащие фенольные группы. Под влиянием ферментов (О-метилтрансфераз) метильная группа кофермента S-аденозилметионина присоединяется к атомам кислорода фенольных гидроксилов. Для реакции метилирования фенолов кроме кофермента требуется присутствие ионов магния или ионов других двухвалентных металлов.

Ниже приводятся формулы продуктов метилирования фенолов на примере пирогаллола и галловой кислоты:

Соединения, содержащие одну фенольную группу, при наличии указанных ферментов не метилируются.

S- метилирование. Некоторые чужеродные соединения, содержащие тиоловые группы (-SH), в организме подвергаются метилированию. При этом метильная группа кофермента S-аденозилметионина в присутствии ферментов (метилтрансфераз) переносится к атомам серы метаболитов или чужеродных соединений с образованием соответствующих S-метилпроизводных этих соединений.

Ацетилирование. Процесс ацетилирования является основным путем метаболизма ароматических аминов, сульфаниламидов и некоторых чужеродных аминокислот. При ацетилировании происходит присоединение ацетильной группы к молекулам чужеродных соединений или метаболитов. Источником ацетильных групп, реагирующих с чужеродными соединениями или метаболитами, является кофермент ацетил-КоА. Под влиянием фермента ацетилтрансферазы происходит перенос ацетильной группы от ацетил-КоА к соответствующим аминам, сульфамидам и аминокислотам, подвергающимся конъюгации, и освобождается КоА.

Ниже приводятся продукты ацетилирования (конъюгаты) анилина и стрептоцида

Конъюгация с глицином. Ароматические карбоновые кислоты, замещенные бензойной кислоты и гетероциклические карбоновые кислоты с глицином (гликоколем) H ₂ N — СН ₂ СООН и другими α-аминокислотами, образуют конъюгаты. Глициновые конъюгаты бензойной, салициловой, никотиновой и других кислот встречаются под названием гипуровые кислоты. Ниже приведены продукты конъюгации карбоновых кислот с глицином:

Алифатические карбоновые кислоты с глицином не образуют конъюгатов.

В качестве конъюгирующего агента иногда является цистеин, представляющий собой α-аминокислоту.

Конъюгация с глютатионом. Глютатион — сложный природный трипептид (глютаминал-цистеинил-глицин); с бензолом, нафталином и антраценом образует конъюгаты (меркаптуровые кислоты). Образование конъюгатов с глютатионом катализирует фермент глютатион-S-арилтрансфераза.

Конъюгация с сульфатами. Фенолы и спирты в организме конъюгируются с сульфатами. При этом образуются конъюгаты, представляющие собой эфиры этих веществ. В организме источником сульфатов, вступающих в реакции конъюгации, является З-фосфоаденозин-5-фосфосульфат. Реакция образования конъюгатов спиртов и фенолов катализуется ферментом сульфотрансферазой.

Конъюгаты фенолов с сульфатами представляют собой сложные эфиры — арилсульфаты:

При конъюгации первичных алифатических спиртов с сульфатами образуются сложные эфиры — алкилсульфаты:

Двойная конъюгация. Некоторые чужеродные соединения и метаболиты имеют две и больше функциональных групп, с помощью которых они могут вступать в реакции конъюгации. Большинство таких соединений вступает в реакции конъюгации по одной функциональной группе. Однако некоторые чужеродные соединения и метаболиты образуют двойные конъюгаты за счет присоединения к их молекулам двух различных соединений или групп атомов. Так, известны чужеродные соединения, одновременно образующие конъюгаты с глюкуроновой кислотой и глютатионом или с глюкуроновой кислотой и сульфатами.

Однако в ряде случаев чужеродные вещества метаболизируются несколькими путями. Сложные эфиры гидролизуются с образованием кислот и спиртов. Спирты, в свою очередь, могут окисляться до кислот, которые вступают в реакции конъюгации с глицином. Сульфаниламиды могут метаболизироваться путем окисления их и путем конъюгации с ацетатами. Нитросоединения восстанавливаются до аминов, которые затем ацетилируются, и т. д.

Скорость процессов метаболизма различных чужеродных соединений неодинакова. Процесс метаболизма некоторых чужеродных соединений не доходит до конца. Поэтому одни чужеродные соединения частично выделяются из организма в неизмененном виде, а другие — в виде смеси, состоящей из чужеродных соединений, метаболитов и конъюгатов.

Выше на примере некоторых чужеродных соединений приведены основные типы процессов метаболизма. Метаболизм отдельных токсикологически важных веществ приведен в последующих главах книги при описании свойств, токсичности и методов анализа этих соединений.

Видео:97. Глюкоза (структурные формулы)Скачать

Глюкуроновая кислота: для чего нужна, польза, формула, реакции

Глюкуроновая кислота – это органическое соединение, относящееся к кислотам. В небольших концентрациях она присутствует в плазме крови человека, образуется в результате естественных процессов метаболизма. Кислота проявляет свойства, схожие с глюкозой, но за счёт кислотной группировки способно реагировать с другими химическими веществами. Глюкурон выполняет важные функции регуляции обмена веществ, является составной частью внеклеточного матрикса, слюны и различных слизей, обезвреживает токсины в печени, входит в состав сложных белков.

Видео:Лекция 4.2 Аэробный этап гликолиза. Декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Цикл Кребса.Скачать

Что такое глюкуроновая кислота

Глюкуроновая кислота – это органическая кислота, относящуюся к уроновым сахарным кислотам. Данный класс соединений отличается тем, что имеет одну карбоксильную группу (-COOH), они являются производными сахаров, в которых гидроксильная группа (-OH) окислилась. Уроновые кислоты – важный компонент детоксикационной системы организма, они связывают опасные токсины, образуя соли, которые затем выводятся с мочой.

Молекула глюкуроновой кислоты

Глюкуроновая кислота – это типичный представитель уроновых кислот. Это одно из главных соединений, присутствующих в печени, которое реагирует с различными токсичными продуктами обмена (амины, фенолы) с образованием растворимой в воде соли.

Глюкурон содержит двойную связь, с помощью которой к атому углерода крепится карбоксильная группировка. D-изомеры вещества, соединяясь, образуют гиалоурановую кислоту, известный гликозаминогликан, важный для клеточного деления, незаменимый компонент хрящевой и костной ткани, который делает её прочной и эластичной.

Какие источники глюкуроновой кислоты? В природе глюкуроновая кислота и её соли распространены в выделениях животных и растений, поскольку является продуктом обмена веществ. Глюкурон находят в ферментированном чайном грибе, в цитоплазме микроорганизмов, в аравийских смолах, камедях (гуммиарабик).

Большое количество глюкуроновой кислоты содержит исландский мох.

Видео:МОНОСАХАРИДЫ. ГОТОВИМСЯ К МИКРОКОНТРОЛЮСкачать

Физические и химические свойства, формула

При нормальных условиях глюкуроновая кислота растворена в жидкостях организма – моче, желчи, плазме крови. Впервые кислота была выделена из мочи. Как правило её присутствие определяется специфическими индикаторами, в чистом виде она неустойчива и быстро разлагается. Молярная масса равна 194,139 моль, температура плавления составляет 159-161 °С.

Упрощённая химическая формула глюкуроновой кислоты:

Структурное расположение атомов очень сложно, это связано с большим количеством изомеров вещества, а также наличием так называемых аномеров – пространственных изомеров. Пространственными изомерами называют вещества, которые имеют одинаковый состав атомов, но разное положение их в пространстве. Аномеры представляют собой стереоизомеры простейших сахаров и их производных.

Структурная формула глюкуроновой кислоты

Самые распространённые изомеры глюкуроновой кислоты – это D- и L-формы, отличающиеся положением пятого углеродного атома (С-5). Различают стереоизомеры глюкуроната по типу конфигурации первого атома углерода (С-1): альфа- и бета-изомеры. Они отличаются расположением гидроксильной группы. Бета-вариант встречается чаще – в 64% случаев, при этом OH-группировка располагается у пиранозного кольца и выполняет функции карбоксильной группы. Производная D-глюкозы – D-глюкуроновая кислота, L-глюкоза даёт L-глюкуронат.

Глюкуроновая кислота образуется из глюкозы, поэтому её химические свойства аналогичны данному моносахариду, однако отличаются тем, что глюкуронат более активен за счёт карбоксильной группировки. Кислота вступает в следующие виды реакций:

гидрирование (присоединение молекулярного водорода H₂) идёт при воздействии повышенных температур и никелевого катализатора (Ni), результат – образование многоатомного спирта – спирта, содержащего более одной гидроксильной группы (-OH);
окисление наиболее распространёнными окислителями – бромной водой (раствор брома Br₂), разбавленными кислотами;
взаимодействие с аммиачным раствором серебра при водородном показателе выше 7 – реакция «серебряного зеркала», при котором выпадает в осадок чистое серебро – Ag₂;
окисление гидроксидом меди, идущее по альдегидной группе (-COH). Продукт реакции – осадок красного цвета оксида меди – Cu₂O.

Глюкуронизация глюкуроновой кислоты

Наиболее характерная группа реакция для глюкуроновой кислоты – это реакция глюкуронизации. Глюкуронизация – это процесс связывания опасных токсических метаболитов посредством реакции с глюкуронатом. Данное взаимодействие является частным случаем реакций конъюгации, в организме он протекает в печени. Конъюгацией называется преобразование чужеродных веществ в менее токсичные, более полярные и лучше растворимые в воде. По сути, это детоксикация, обезвреживание вредных для организма молекул, попадающих извне и образующихся в ходе метаболизма. К таким соединениям относится билирубин, метаболиты лекарственных препаратов, продукты распада, яды. Известно, что некоторые гормоны могут подвергаться глюкуронизации. Это происходит затем, чтобы сделать их более растворимыми в воде и облегчить транспорт по организму.

Конъюгаты глюкуроновой кислоты называются глюкурониды. Процесс их образования сложен и является одним из основных метаболических способов утилизации вредных или ненужных соединений у всех животных, также предположительно растений и бактерий.

Удаление глюкуронидов у человека и животных идёт преимущественно с мочой. После нейтрализации в печени конъюгаты, растворённые в крови, попадают в почки, после чего выводятся. Некоторые глюкурониды слишком крупные для почечных канальцев, поэтому из печени секретируются в желчные протоки, выводящие желчь с продуктами обмена в кишечник.

У микроорганизмов и одноклеточных простейших глюкурониды выделяются путём облегчённой диффузии с участием каналов, пронизывающих плазматическую мембрану. Растения накапливают соединения и выводят в период гуттации либо со смолами при повреждении ткани.

Реакция глюкуронизации протекает с участием специфических ферментов класса трансфераз. Трансферазы – это ферменты-переносчики, которые катализируют реакции отсоединения определённой функциональной группировки от одного вещества и присоединения её к другому веществу.

Процесс глюкуронирования идёт при воздействии трансфераз, которые называются глюкуронизилтрансферазами, роль фермента чаще всего выполняет уридиндифосфатглюкуроновая кислота, поэтому другое наименование ферментов глюкуронизации – УДФ-глюкуронилтранферазы (УДФГК). Также её называют конъюгирующим агентом, поскольку это фактор, обеспечивающий присоединение глюкуроновой кислоты к токсину. Фермент образуется из гликогена печени, поэтому при сильной интоксикации отмечается резкое снижение концентрации запасного углевода и истощение. УДФГК находятся в печени, в кишечном тракте и коже – наиболее частых местах проникновения и локализации токсинов.

Реакция глюкуронизации протекает по следующему механизму: в структуре токсиканта атом водорода замещается глюкуроновой кислотой, при этом образуется глюкуронид и вода. Общее уравнение реакции:

где RXH – токсин, а C₆H₉O₇ – остаток глюкуроновой кислоты, которая отдала один атом водорода.

Образование конъюгатов идёт по разным функциональным группировкам. При этом образуются соответствующие глюкурониды:

реакция по кислороду с фенолами и спиртами – формируются O-глюкурониды;
реакция по атому серы в тиофенолах и других серосодержащих органических соединениях – образуются S-глюкурониды;
реакция по азотным группировкам с аминами, азотсодержащими гетероциклическими соединениями, амидами – выделяются N-глюкурониды.

Выделяют также ацильное глюкуронирование, при котором процесс протекает по ацильной группе (RCO-, R – радикал). Таким образом нейтрализуются продукты распада многих синтетических антибиотиков – фторхинолоны (ципрофлоксацин).

Характерная особенность конъюгатов состоит в том, что их карбоксильная группа ионизирована. Они становятся менее токсичными за счёт «балласта» – глюкуроновой кислоты, которая понижает их реакционную способность и, соответственно, лишает возможности навредить организму.

Глюкурониды могут диссоциировать при определённых условиях, то есть распадаться на исходные вещества. Это важно для связанных глюкуроновой кислотой гормонов, но опасно при распадении глюкуронизированных токсинов. Реакция диссоциации глюкуронидов идёт при участии фермента бета-глюкуронидазы. Он катализирует расщепление сложных углеводов, способен подвергать гидролизу конъюгаты с образованием глюкуроновой кислоты и соответствующего вещества.

Процесс гидролиза глюкуронидов протекает в полости кишечника, при этом часто полезные вещества, которые нужно было транспортировать (гормоны), возвращаются в активную форму, связанный билирубин реабсорбируется. Однако диссоциация может принести вред, когда обезвреженные токсины вновь становятся опасными.

Видео:Химия 10 класс (Урок№10 - Углеводы. Глюкоза. Олигосахариды. Сахароза.)Скачать

Биосинтез глюкуроновой кислоты

В организме человека глюкуроновая кислота образуется двумя путями: из глюкозы и из гиалуроновой кислоты. Лишь небольшая доля глюкозы в организме уходит на образование глюкуроната, процесс идёт в несколько этапов:

Глюкоза под действием фермента гексогиназы с участием энергии АТФ преобразуется в глюкозо-6-фосфат.
Глюкозо-6-фосфат биотрансформируется в УДФ-глюкозу (глюкоза с присоединённым остатком уридиндифосфатглюкуроновой кислоты) при воздействии фермента УДФ-глюкозо-пирофосфорилазы.
УДФ-глюкоза подвергается преобразованию в УДФ-глюкуронат при реакции с водой и влиянии фермента УДФ-глюкозо-дегидрогеназа.
УДФ-глюкуронат гидролизуется, реагируя с водой, при этом УДФ отделяется и остаётся глюкуроновая кислота.

Путь образования глюкуроната из гиалуроновой кислоты более короткий и простой. В клеточных органеллах – лизосомах содержится фермент бета-гиалуронидаза, способный расщеплять гиалуроновую кислоту. Гиалуронидаза разрывает гликозидную связь, образуется глюкуроновая кислота.

Видео:ЛЕКЦИЯ 5. МОНОСАХАРИДЫСкачать

Глюкуроновая кислота: для чего нужна, польза, биологическая роль

Глюкуронат – это важное для обмена веществ организма соединение, содержащееся в крови в концентрации 0,02-0,08 ммоль/л. Он выполняет ряд важных функций, главная из которых – нейтрализация токсинов и ксенобиотиков. Благодаря ему утилизируется ряд опасных соединений: спирты, фенолы, билирубин, антибиотики, тиолы, амины, карбоновые кислоты, бензол. Польза глюкуроновой кислоты проявляется и в других функциях:

структурная – кислота входит в состав протеогликанов – высокомолекулярных соединений, состоящих из белков и углеводов;
метаболизируется в результате каскада биохимических реакций в ксилозу – углевод, необходимый для протекания пентозофосфатного цикла окисления сахаров;
может преобразовываться в аскорбиновую кислоту.

Глюкуронат участвует в образовании гепарина, необходимого для нормального свёртывания крови. С участием данного соединение идёт синтез хондроитинсульфата – важного компонента хрящевой ткани, а также гиалуроновой кислоты.

Польза глюкуроновой кислоты для многих биологических видов заключается и в том, что она под действием ферментов переходит в аскорбиновую кислоту. Синтез витамина С возможен у высших растений, животных, дрожжей, водорослей. Лишь некоторые млекопитающие лишены возможности самостоятельно вырабатывать аскорбиновую кислоту. У человека, морских свинок, рыб и большинства насекомых нет фермента L-гулонолактоноксидазы, поэтому они нуждаются в поступлении витамина С с пищей.

Основная польза глюкуроновой кислоты для человека заключается в способности к детоксикации. Реакции глюкуронизации – основной механизм детоксикации клеток. При недостатке глюкуроновой кислоты печень не может в полной мере выполнять функции, яды накапливаются, возникает тяжёлая интоксикация.

Истощение запасов глюкуроновой кислоты приводит к включению в организме вторичных путей утилизации токсинов, однако они недостаточно эффективны и изменения сказываются на здоровье. Недостаток глюкуроната может вызвать обильный приём различных соединений: морфий, стероиды, антибиотики, парацетомол. При достижении порога необратимых изменений (когда глюкуроновая кислота перестаёт синтезироваться или синтезируется медленно, не успевая обезвреживать яды) наблюдаются тяжёлые поражения органов, что может привести к летальному исходу.

Видео:Свойства глюкозы. 11 класс.Скачать

Вред глюкуроновой кислоты

Польза глюкуроновой кислоты неоспорима, но все хорошо в меру. Избыточная выработка глюкуроновой кислоты вредит организму. Некоторые канцерогены и лекарственные препараты способны стимулировать выработку глюкуроната (барбитураты, табачный дым). Накопление соединение приводит к тому, что образуется больше конъюгатов, связывается значительно больше субстрата. Поэтому дозы некоторых лекарств, которые вступают в реакцию конъюгации с глюкуроновой кислотой, приходится увеличивать, ведь они не успевают достигнуть нужной концентрации в крови, потому что быстро инактивируются.

Известно, что глюкуроновая кислота и некоторые глюкурониды способствуют выработке воспалительных сигнальных молекул при острых и хронических заболеваниях. За счёт этого имеющееся воспаление прогрессирует, увеличивается боль при болевом синдроме. При высокой восприимчивости боли глюкуронат может повышать чувствительность человека даже к слабым стимулам.

Видео:Взаимодействие сахара с концентрированной серной кислотойСкачать

Применение глюкуроновой кислоты

Конъюгаты глюкуроновой кислоты хорошо распознаются с помощью медицинских инструментов. Индикацию глюкуронидов различных токсинов используют для определения степени тяжести заболевания, а также различных алкогольных и наркотических зависимостей. Этилглюкуронид – связанный глюкуроновой кислотой метаболит этанола, по содержанию которого в моче можно определить факт употребления алкоголя.

Глюкурониды применяют для обнаружения фекального загрязнения поверхностей. С помощью этих соединений определяется наличие кишечной палочки – E. coli. Бактерия продуцирует фермент, разлагающий глюкуронид до соединения, которое светится при воздействии ультрафиолета.

Видео:ГЛЮКОЗА цикло-оксо-формыСкачать

Заключение

Глюкуроновая кислота – это органическая кислота, необходимая для детоксикации организма. Путём сложных биохимических реакций оно связывает многие опасные ксенобиотики и токсичные соединения, которые могут нанести серьёзный вред здоровью. Польза глюкуроновой кислоты не только в этом. Глюкуронат – составная часть протеогликанов, входит в состав слюны и различных слизей. Он образуется в результате ряда ферментативных превращений глюкозы или при расщеплении гиалуроновой кислоты. Многие животные и растения преобразуют глюкуроновую кислоту в витамин С.