Биохимия, въглехидратен метаболизъм: понятие и значение. Биохимия на храненето

Смилане на протеини

Протеолитичните ензими, участващи в смилането на протеини и пептиди, се синтезират и секретират в кухината на храносмилателния тракт под формата на проензими или зимогени. Зимогените са неактивни и не могат да усвояват собствените протеини на клетките. Протеолитичните ензими се активират в чревния лумен, където действат върху хранителните протеини.

В стомашния сок на човека има два протеолитични ензима - пепсин и гастриксин, които са много сходни по структура, което показва образуването им от общ предшественик.

Пепсинсе образува под формата на проензим - пепсиноген - в основните клетки на стомашната лигавица. Изолирани са няколко пепсиногена с подобни структури, от които се образуват няколко разновидности на пепсин: пепсин I, II (IIa, IIb), III. Пепсиногените се активират с помощта на солна киселина, секретирана от париеталните клетки на стомаха, и автокаталитично, т.е. с помощта на получените молекули пепсин.

Пепсиногенът има молекулно тегло 40 000. Неговата полипептидна верига включва пепсин (молекулно тегло 34 000); фрагмент от полипептидна верига, който е инхибитор на пепсин (молекулно тегло 3100), и остатъчен (структурен) полипептид. Инхибиторът на пепсин има силно основни свойства, тъй като се състои от 8 лизинови остатъка и 4 аргининови остатъка. Активирането се състои в разцепването на 42 аминокиселинни остатъка от N-края на пепсиногена; Първо, остатъчният полипептид се отцепва, последван от пепсиновия инхибитор.

Пепсинът принадлежи към карбоксипротеиназите, съдържащи дикарбоксилни аминокиселинни остатъци в активния център с оптимално рН 1,5-2,5.

Субстратите на пепсин са протеини, естествени или денатурирани. Последните се хидролизират по-лесно. Денатурирането на хранителните протеини се осигурява чрез варене или действието на солна киселина. Трябва да се отбележи следното биологични функции на солната киселина:

1. активиране на пепсиноген;
2. създаване на оптимално pH за действието на пепсина и гастрицина в стомашния сок;
3. денатуриране на хранителни протеини;
4. антимикробно действие.

Собствените протеини на стените на стомаха са защитени от денатуриращия ефект на солната киселина и храносмилателното действие на пепсина чрез мукозен секрет, съдържащ гликопротеини.

Пепсинът, като ендопептидаза, бързо разцепва вътрешните пептидни връзки в протеини, образувани от карбоксилните групи на ароматни аминокиселини - фенилаланин, тирозин и триптофан. Ензимът хидролизира по-бавно пептидните връзки между левцин и дикарбоксилни аминокиселини: в полипептидната верига.

Гастрицинблизо до пепсина по молекулно тегло (31 500). Оптималното му pH е около 3,5. Гастриксинът хидролизира пептидните връзки, образувани от дикарбоксилни аминокиселини. Съотношението пепсин/гастрицин в стомашния сок е 4:1. При пептична язва съотношението се променя в полза на гастрицина.

Наличието на две протеинази в стомаха, от които пепсин действа в силно кисела среда, а гастриксин в умерено кисела среда, позволява на тялото по-лесно да се адаптира към хранителния режим. Например храненето със зеленчуци и млечни продукти частично неутрализира киселинната среда на стомашния сок, а рН благоприятства храносмилателното действие на гастрицина, а не на пепсина. Последният разгражда връзките в хранителния протеин.

Пепсинът и гастриксинът хидролизират протеините в смес от полипептиди (наричани още албумози и пептони). Дълбочината на храносмилането на протеините в стомаха зависи от времето, през което храната е в него. Обикновено това е кратък период, така че по-голямата част от протеините се разграждат в червата.

Чревни протеолитични ензими.Протеолитичните ензими влизат в червата от панкреаса под формата на проензими: трипсиноген, химотрипсиноген, прокарбоксипептидази А и В, проеластаза. Активирането на тези ензими става чрез частична протеолиза на тяхната полипептидна верига, т.е. фрагментът, който маскира активния център на протеиназите. Ключовият процес на активиране на всички проензими е образуването на трипсин (фиг. 1).

Трипсиногенът, идващ от панкреаса, се активира от ентерокиназа или ентеропептидаза, която се произвежда от чревната лигавица. Ентеропептидазата също се секретира като прекурсор на киназен ген, който се активира от жлъчна протеаза. Активираната ентеропептидаза бързо превръща трипсиногена в трипсин, трипсинът извършва бавна автокатализа и бързо активира всички други неактивни прекурсори на протеазите на панкреатичния сок.

Механизмът на активиране на трипсиногена е хидролизата на една пептидна връзка, което води до освобождаване на N-терминален хексапептид, наречен трипсин инхибитор. След това трипсинът, разрушавайки пептидните връзки в други проензими, предизвиква образуването на активни ензими. В този случай се образуват три вида химотрипсин, карбоксипептидаза А и В и еластаза.

Чревните протеинази хидролизират пептидните връзки на хранителните протеини и полипептидите, образувани след действието на стомашните ензими до свободни аминокиселини. Трипсинът, химотрипсините и еластазата, като ендопептидази, насърчават разкъсването на вътрешните пептидни връзки, разграждайки протеините и полипептидите на по-малки фрагменти.

• Трипсинът хидролизира пептидните връзки, образувани главно от карбоксилните групи на лизин и аргинин; той е по-слабо активен срещу пептидните връзки, образувани от изолевцин.
• Химотрипсините са най-активни срещу пептидни връзки, в образуването на които участват тирозин, фенилаланин и триптофан. По отношение на специфичността на действие химотрипсинът е подобен на пепсина.
• Еластазата хидролизира онези пептидни връзки в полипептидите, където се намира пролинът.
• Карбоксипептидаза А е ензим, съдържащ цинк. Той разцепва С-терминални ароматни и алифатни аминокиселини от полипептиди, докато карбоксипептидаза В разцепва само С-терминални лизинови и аргининови остатъци.

Ензимите, които хидролизират пептидите, също присъстват в чревната лигавица и въпреки че могат да се секретират в лумена, те функционират предимно вътреклетъчно. Следователно, хидролизата на малките пептиди се случва след влизането им в клетките. Сред тези ензими са левцин аминопептидаза, която се активира от цинк или манган, както и цистеин и освобождава N-терминални аминокиселини, както и дипептидази, които хидролизират дипептидите в две аминокиселини. Дипептидазите се активират от кобалтови, манганови и цистеинови йони.

Разнообразие от протеолитични ензими води до пълното разграждане на протеините до свободни аминокиселини, дори ако протеините не са били предварително изложени на пепсин в стомаха. Поради това пациентите след операция за частично или пълно отстраняване на стомаха запазват способността си да абсорбират хранителни протеини.

Механизъм на смилане на сложни протеини

Протеиновата част на сложните протеини се усвоява по същия начин като простите протеини. Техните простетични групи се хидролизират в зависимост от тяхната структура. Въглехидратните и липидните компоненти, след като се отцепят от протеиновата част, се хидролизират от амилолитични и липолитични ензими. Порфириновата група на хромопротеините не се разцепва.

Интерес представлява процесът на разграждане на нуклеопротеините, на които са богати някои храни. Нуклеиновият компонент се отделя от протеина в киселата среда на стомаха. В червата полинуклеотидите се хидролизират от чревни и панкреатични нуклеази.

РНК и ДНК се хидролизират под действието на панкреатичните ензими - рибонуклеаза (РНКаза) и дезоксирибонуклеаза (ДНКаза). Панкреасната РНКаза има оптимално рН около 7,5. Той разцепва вътрешните междунуклеотидни връзки в РНК. В този случай се образуват по-къси полинуклеотидни фрагменти и циклични 2,3-нуклеотиди. Цикличните фосфодиестерни връзки се хидролизират от същата РНКаза или чревна фосфодиестераза. Панкреасната ДНКаза хидролизира междунуклеотидните връзки в ДНК, доставена с храната.

Продуктите от хидролизата на полинуклеотиди - мононуклеотиди са изложени на действието на ензими на чревната стена: нуклеотидаза и нуклеозидаза:

Тези ензими имат относителна групова специфичност и хидролизират рибонуклеотиди и рибонуклеозиди и дезоксирибонуклеотиди и дезоксирибонуклеозиди. Абсорбират се нуклеозиди, азотни основи, рибоза или дезоксирибоза, H 3 PO 4.

Включва катаболизъм (разграждане на въглехидратите в храната и освобождаване на енергия) и анаболизъм (синтез на въглехидрати с изразходване на енергия). Въглеводородният катаболизъм включва 3 етапа:

Етап 1 : хранителните въглехидрати (дневна нужда от 400-500 g, най-голямата, тъй като глюкозата е основният източник на енергия) се разграждат на монозахариди: глюкоза, галактоза и фруктоза (до мономери). Разграждането е извънклетъчно и се случва в стомашно-чревния тракт.

Етап 2 : вътреклетъчното разграждане на глюкозата става чрез процеса на гликолиза с
образуване на PVC.

Етап 3 : ODPVC, CTK и CPE – интрамитохондриални.

Глюкозата се разгражда в PPP (пентозофосфатен път) - директно разграждане на глюкозата

– енергията не се освобождава, функцията не е енергийна.

Функции на въглехидратите.

1. енергия
2. рецептор
3. защитен
4. пластмаса

Храносмилане и усвояване на въглехидрати.

Само малка част от въглехидратите от растителните храни е достъпна за храненето на човека поради липсата на подходящи ензими. Хемицелулозата, целулозата, ксиланите, пектините и др. не се усвояват; въпреки това те имат биохимична функция и физиологично значение. Някои пентозани се хидролизират и превръщат от ензими на микрофлората на дебелото черво, за да образуват CO 2; C 2 H 5 OH и органични киселини, които стимулират перисталтиката. В допълнение, растителните пектини и целулоза имат сорбционно активни свойства и са в състояние да отстраняват различни токсини от тялото.

Основните въглехидрати в растителната и животинската храна са съответно нишестето и гликогенът. Нишестето е смес от две фракции полизахариди: неразклонена амилоза и разклонен амилопектин.

В правите нишестени вериги глюкозните остатъци са свързани помежду си чрез а-1,4-гликозид-глюкозни връзки (ензим а-амилаза).

В точките на разклоняване връзките 1,6 са за хидролиза, която изисква специални ензими. Гликогенът има по-голямо молекулно тегло от нишестето и е разклонен в много по-голяма степен. (В хидролизата му участват същите ензими). Хидролизата на тези полизахариди започва в устната кухина под действието на слюнчената амилаза. Значението на този процес е до голяма степен неясно; много бозайници не притежават това свойство.

От първостепенно значение са процесите на разграждане на гликогена и нишестето под действието на панкреатичната а-амилаза.

α-амилазата има абсолютна нужда от С1 йони. Той е стабилизиран от Ca катиони и има оптимално pH от ~7,1.

Ензимът е едноверижен полипептид, към който е прикрепен олигозахарид.

Продуктите от хидролизата на гликоген и нишесте са смес от олигозахариди и крайният продукт е малтоза.

Процесът на хидролиза на дизахаридите в храната се извършва в дисталния сегмент на дванадесетопръстника и не в лумена, а в клетките на лигавицата. Основни ензими:

– малтаза

– изомалтаза

– захароза

– лактаза.

Установено е, че изомалтазата е способна да хидролизира а-1,6-гликозид-фруктозидни връзки, пример за съединение е палатинозата; захаразата също е способна да хидролизира a-1,6-

гликозидни връзки. Клетъчният епител съдържа три различни ензима с 3-галактазидна активност: р-галаксидаза (рН ~ 4,5), хетерогалактозидаза, истинска лактаза.

Усвояването на въглехидратите в червата.

Химическата природа на монозахаридите, както и различните им структурни форми (отворена верига, пиранозен или фуранозен пръстен) оказва влияние върху скоростта на усвояване. Галактоза > глюкоза > фруктоза > маноза > ксилоза > арабиноза.

За последните монозахариди абсорбцията е от естеството на улеснена дифузия; за галакто- и глюкопиранозата това е активен транспорт и абсорбцията може да настъпи срещу десетократен градиент. За този процес има специфични носители. Важна роля принадлежи на Na- и K-зависимите АТФази.

Метаболизъм на глюкозата.

Концентрацията на глюкоза в човешката кръв се поддържа близо до 5 mmol/l. Докато в цитоплазмата на повечето клетки концентрацията на глюкоза е много ниска. Навлизането му в клетката става по посока на падащия концентрационен градиент. Това не е пасивна дифузия, а улеснен процес, чиято природа е малко проучена. Всички тъкани имат минимални изисквания за глюкоза, но в някои от тях, например в мозъчните клетки и червените кръвни клетки, тези изисквания са много значителни.

Гликолиза (дихотомичен процес).

Това е основният път за използване на глюкозата, който се случва във всички клетки. Гликолизата е последователност от 10 ензимни реакции, в резултат на които се образуват 2 молекули пируват от глюкоза с едновременното (субстратно) генериране на АТФ. В аеробните организми гликолизата предшества ODHTVK, TCA цикъл и CPE. Този тип гликолиза се нарича аеробна.

При анаеробни условия, например по време на мускулна контракция, пируватът се редуцира до лактат - това е така наречената анаеробна гликолиза.

Биомедицинско значение на ензимните реакции на гликолизата.

1. основният път за метаболизма на глюкозата, както и на фруктозата и галактозата, с цел
   бързо и последващо генериране на енергия.
2. Гликолизата е път за образуване на градивни елементи за биосинтезата на висшите
   мастни киселини, някои аминокиселини и други съединения.
3. способност за образуване на АТФ при анаеробни условия, например при интензивни
   работещи мускули или по време на кислороден глад (в сърдечния мускул
   възможностите за гликолиза са ограничени, тъй като аеробните условия
   просто необходим за клетките на миокарда - дефицит (^води до исхемия).

Известни са заболявания, свързани с нарушена ензимна активност в гликолизата,

например, леко инхибиране на пируват киназата причинява хемолитична

В бързо растящите ракови клетки гликолитичната активност е висока и в излишък

пируват и лактат - pH в цитоплазмата се повишава.

Последователността на реакциите на гликолиза е една и съща при микроби, растения, животни и

човек.

Обща реакция и енергия по време на гликолиза.

Глюкоза + 2ADP + 2 Pi + 2 NAD* à 2 пируват + 2 ATP + 2 NADH + 2H + + 2 H 2 O. По време на фосфорилирането на субстрата общата енергийна продукция на гликолизата е 2 ATP молекули на 1 мол глюкоза, а в тези реакции 2 молекули NADH на 1 молекула глюкоза, която в митохондриалната матрица в реакцията

окислителното фосфорилиране може потенциално да произведе 6 молекули АТФ. Реакциите на гликолиза протичат в цитоплазмата и окислителното фосфорилиране в митохондриите. Водородните протони не са в състояние да проникнат през митохондриалната мембрана и изискват специален носител. Има 2 вида совалков механизъм за пренос на водородни протони:

1. малат-аспартат, при който няма загуба на АТФ; (8ATP).
2. глицерофосфат – губят се 2 ATP молекули (6ATP).

Нарушенията в гликолизата в еритроцитите водят до промени в транспорта на O 2 . Гликолиза в

еритроцити и транспорт на O 2 между тях.

Червените кръвни клетки се характеризират с висока концентрация 2,3 - бифосфоглицерат = 4

mmol*l, докато концентрацията му в други клетки е ниска.

Наличието и повишеното ниво на 2,3-BPG в еритроцитите насърчава дисоциацията

Og, от oxyHH и преминаването му в тъкан.

окисляват както при аеробни, така и при анаеробни условия;

Защитно-механични - основното вещество на триещите се повърхности на ставите, в кръвоносните съдове, лигавиците;

Поддържащи – целулоза в растенията, хондроитин сулфат в костите;

Структурни - в съединителната тъкан, мембраната на бактериалните клетки;

Хидроосмотични и йонорегулиращи – мукополизахаридите имат високо

висока хидрофилност, отрицателен заряд и следователно задържане

H2O, Ca2+, Mg2+, Na+ живеят в междуклетъчното вещество и определят тургора на кожата и еластичността на тъканите;

Кофактор – хепаринът е кофактор на липопротеин липаза в кръвната плазма и кръвосъсирващи ензими (инактивира тромбокиназата).

КЛАСИФИКАЦИЯ

МОНОЗАХАРИДИ

Монозахаридите са въглехидрати, които не могат да бъдат хидролизирани до повече

прости форми. На свой ред те са разделени

в зависимост от броя на въглеродните атоми, съдържащи се в тяхната молекула: триози, тетрози, пентози, хексози, хептози, октози:

в зависимост от наличието на алдехидна или кетонна група: кетози и алдо-

Монозахаридни производни

В природата има огромен брой производни

както изброените по-горе монозахариди, така и други. Уронови киселини– производни на хексози с 6po-

карбоксилни групи, например глюкуронова, галактуронова, идуронова, аскорбинова киселини.

Амино захар– производни на монозахариди, съдържащи

амино групи, например глюкозамин или галактозамин. Тези производни са задължително включени в дизахарида

компоненти на протеогликановите полизахариди. Редица антибио-

кърлежи ( еритромицин. карбомицин) съдържат аминозахари.

Гликозиди– съединения, образувани при кондензация

комбинация от монозахарид (свободен или като част от полизахарид) с хидроксилната група на друго съединение, което

може да бъде всяко монозахаридно или невъглехидратно вещество

природа (агликон), например метанол, глицерол, стерол, фенол. Компонентите, включени в състава, са от голямо клинично значение.

напръстници сърдечни гликозиди.Като агликон те

гИЗАХАРИДИ

Дизахаридите са въглехидрати, които при хидролиза дават две еднакви или

различни монозахаридни молекули.

захароза– трапезна захар, намираща се най-много в захарното цвекло и

тръстика, моркови, ананаси, сорго.

Малтоза– продукт от хидролизата на нишесте и гликоген, открит в малца, про-

зърнени кълнове.

лактоза-млечна захар, открита в млякото В някои ситуации (на-.

пример. бременност) може да се появи в урината.

Целобиоза– междинен продукт от хидролизата на целулозата Здрави микро-.

чревната флора е в състояние да хидролизира до 3/4 от постъпващата тук целулоза, за да

свободна глюкоза, която или се консумира от самите микроорганизми, или се абсорбира в кръвта.

ПОЛИЗАХАРИДИ

Маркирайте хомополизахариди. състоящ се от идентични монозахаридни остатъци (нишесте, гликоген, целулоза) и хетерополизахариди(хиалуронова киселина, хондроитин сулфати), включително различни монозахариди.

нишесте– хомополимер на α-D-глюкоза Среща се в зърнени култури, бобови растения, картофи и някои други зеленчуци. Почти всички растения са способни да синтезират нишесте.

Двата основни компонента на нишестето са амилоза(15-20%) и амилопектин (80-85%). Амилозата е неразклонена верига с MW от 5 до 500 хиляди D, в която глюкозните остатъци са свързани изключително чрез α-1-4-гликозидни връзки. Амилопектинима маса най-малко 1 милион D и е силно разклонена молекула, съдържаща α-1-4- и α-1-6-гликозидни връзки и разклонена

сливането възниква поради прикрепването на малки глюкозни вериги към основната

вериги чрез α-1-6-гликозидни връзки. Всеки клон има дължина от 24-30 остатъка

ков глюкоза. разклоненията възникват след приблизително 14-16 глюкозни остатъка във веригата.

В допълнение към структурата, тези два полимера се различават един от друг по свойства: първо. амилозата с йод дава син цвят, а амилопектинът дава червено-виолетов цвят; второ, амилозата е по-лесно разтворима във вода, напр.

Когато картофите се варят, амилозата преминава в бульона, тя придава на водата опалесцентен оттенък, докато амилопектинът остава в самите картофи.

Гликоген– резервен полизахарид на животинските тъкани, повечето

се съхранява в черния дроб и мускулите. Структурно е подобен на амилопектина, но първо, дължината на клоните е по-къса - 11-18 глюкозни остатъци, и второ, той е по-разклонен - ​​четири-.

режете на всеки 8-10 остатъка. Благодарение на тези характеристики гликогенът се съхранява по-компактно

съпруги, което е важно за една животинска клетка.

Целулозае най-често срещаното органично съединение

биосфера. Около половината от въглерода на Земята се съдържа в неговия състав. В контраст

За разлика от предишните полизахариди, той е извънклетъчна молекула, има влакнеста структура и е абсолютно неразтворим във вода. Единствената връзка в

това е β-1-4-гликозидна връзка.

Интересното е, че здравината на целулозните влакна надвишава тази на стоманата.

тел със същия диаметър, това позволява формирането на влакната

много силна структура от различни растения; сред хранителните продукти е достатъчно да си припомним зеленчуци като моркови, зеле, репички, а сред растенията - всякакви дървета.

Инулин– фруктозен полизахарид, открит в корените на далии, артишок,

глухарчета, Е лесно разтворимо съединение. В медицинската практика се използва за определяне на почистващата способност на бъбреците – просвет.

Декстрани– резервен полизахарид на дрожди и бактерии основен тип връзка е α-1-6-гликозидна, а в мес

макс. разклонения – α-1-4-гликозидни връзки, α-1-2- и

α-1-3-гликозидни връзки. В медицината декст-

рани се използват като кръвозаместителен компонент, например, под формата на вискозен дис-

разтвор с 0,9% NaCl - реополиглюкин.

Глюкозаминогликани– полимерни молекули, в които като мономери,

използват се дизахаридни фрагменти, съдържащи уронови киселини и аминопроизводни на захари. Примерите включват хондроитин-4-сулфат и хондроитин-6-сулфат, хиалуронова киселина,

кератан сулфат, дерматан сулфат, хепа-

рин. Тези молекули са част от протеина

огликани – сложни протеини, чиято функция е да запълват междуклетъчните

пространство и задържане на вода тук,

те също действат като смазка и структурен компонент на ставите и други

тъканни структури.

ЖЛИКОПРОТЕИНИ

Има два подкласа протеини, съдържащи въглехидрати: протеогликани и гликопротеини. Има значителни разлики между тези подкласове:

За повече информация вижте темата "Комплексни протеини".

Сиаловите киселини са ацетилови производни на неу-

раминова киселина. Те, заедно с аминозахарите, влизат в състава на гликопротеините.

ЖЛИКОЛИПИДИ

Гликолипидите са широко представени в

нервна тъкан и мозък. Те се намират на

външната повърхност на плазмените мембрани, докато олигозахаридните вериги са

насочени навън. Повечето от гликолипидите

Основните съставки са гликосфинголипиди, включително керамид (аминоалкохолно съединение

сфингозин с мастна киселина) и един или

малко остатъци от захар.

Основният гликолипид в нервната тъкан е галактозилцерамид. Съдържа дълговерижни мастни киселини.

Глюкозилцерамидът е по-типичен за други тъкани.

Друга група гликолипиди, широко разпространени в мозъка са ганглиозиди.

Те се образуват от глюкозилцерамид и допълнително съдържат един или повече

към молекули сиалова киселинаи монозахариди.

ВЪНШЕН ВЪГЛЕХИДРАТЕН МЕТАБОЛИЗЪМ

Устна кухина

Това е мястото, където се намира ензимът, съдържащ калций. α -амилаза.

Оптималното му pH

7.1-7.2, активиран от Cl – йони.

Тя произволно разделя вътрешността

α-1-4-гликозидни връзки и не засяга други видове връзки.

В устната кухина въглехидратите се разграждат до декстрини и малтоза. дисаха-

четите не са хидролизирани.

Стомах

Поради ниското pH, амилазата се инактивира, въпреки че за известно време разграждането на въглерода

levodov продължава вътре в хранителния болус. червата IN кухини α -амилаза,

тънките черва работят заедно панкреатиченразкъсване на α-1-4 връзки и

Олиго-1-6-глюкозидаза , действайки върху точките на разклонение на нишестето и гликогена.В допълнение към кухината има и

париеталенхраносмилането, което се извършва

сукраза-изомалтаза

комплекс – в йеюнума хидролизира α-1,2-,

α-1,4-, α-1,6-гликозидни връзки, разгражда захароза, малтоза, малто-изомалтоза;

гликоамилаза

β комплекс - намира се в долните части на тънките черва - ka и разцепва α-1,4-гликозидните връзки в олигозахаридите

-гликозидазен комплекс

(лактаза) – хидролизира β-1,4-гликозидните връзки между галактоза и глюкоза (лактоза). При децата активността на лактозата е висока

Нарушения на храносмилането на дизахаридите

Има две най-често срещани форми на храносмилателни разстройства

дизахариди – дефект лактазаИ сукраза С наследственипатология лактазасимптомите се появяват след първите

подхранвания; патология сукразаОткрива се по-късно, когато сладкото се въвежда в диетата.

Провал лактазаможе да се появи не само при кърмачета.

Факт е, че лактазата е адаптивен ензим;

варира в зависимост от диетата. А хората са единствените бозайници на Земята, които консумират мляко като възрастни. При приблизително 10-12% от хората от бялата раса ензимът спира да се синтезира

Още в детска възраст се появява непоносимост към мляко. Сред народите на Азия и Африка 80-95% от населението има този проблем.

Патогенеза.Липсата на хидролиза на съответните дизахариди води до осмотичен ефект и задържане на вода в чревния лумен. В допълнение, захарите се консумират активно от микрофлората и се метаболизират, за да образуват органични киселини и газове. Поради това симптомите на дефицит на лактоза или захараза включват диария, повръщане, метеоризъм, подуване на корема, болки в корема и спазми.

Придобити форминедостатъчното храносмилане на въглехидратите възниква в резултат на заболявания на стените на стомашно-чревния тракт: ентерит, колит, когато се образува

образуване на ензими и тяхното поставяне върху четката на ентероцитите. Освен това

усвояването на монозахаридите се влошава.

Диагностика.Диференциална диагноза на нарушения на храносмилането и абсорбцията

затихването се състои в проследяване на нивата на кръвната захар след отделни дози

изследваните дизахариди и еквивалентно количество монозахариди. Леко повишаване на концентрацията на глюкоза в първия случай показва липса на

ензими, във втория – за малабсорбция.

Лечение.Премахване на мляко или храни с добавена захар от диетата, в зависимост от вида на въглехидратната непоносимост.

Ролята на целулозата в храносмилането

Целулозата не се усвоява от човешки ензими. Но в дебелото черво

под въздействието на микрофлората до 75% от количеството му се хидролизира до образуване

целобиоза и глюкоза. Глюкозата се използва частично от самата микрофлора и се окислява до органични киселини (маслена, млечна) и може частично да се абсорбира в

кръв. Основната роля на целулозата за хората обаче е различна:

стимулира чревната подвижност,

образува изпражнения,

стимулира жлъчната секреция,

абсорбира холестерола и други вещества, което пречи на тяхното усвояване.

ТРАНСФЕР НА ГЛЮКОЗА ПРЕЗ МЕМБРАНИТЕ

levodov продължава вътре в хранителния болус.СМУКАНЕ В ЧРЕВАТА

Усвояването на монозахаридите става по механизма вторично активен транспортТова означава, че енергията се изразходва по време на преноса на захари, но не се изразходва директно за транспортиране на захар, а за създаване на градиент

концентрация на друго вещество. Използвайки този градиент, захарта прониква

клетки. В случай на глюкоза, това вещество е натрий.

Специален ензим - К +, Na + -АТФаза - постоянно, в обмен

към калия, изпомпва натриевите йони от клетката, именно този транспорт е необходим

струва енергия. В лумена на ки-

специфичен протеин, който има

две места за свързване: едно за натрий, друго за захар. Забележителното е, че захарта се свързва с протеина само след като натрият се свърже с него. Транспортният протеин мигрира свободно през мембраната. При контакт, бяло

Когато натрият и цитоплазмата се отделят бързо от него, захарта веднага се отделя. повторно

Резултатът е натрупване на захар в клетката и натриевите йони се изпомпват отново

K +, Na + -АТФаза.

ТТРАНСПОРТ ПРЕЗ КЛЕТЪЧНИТЕ МЕМБРАНИ

Глюкозата преминава от кръвта в клетките през улеснена дифузия- От

концентрационен градиент с участието на транспортни протеини (глюкозни транспортери "GluT"). Има 5 вида глюкозни транспортери GluT 1, GluT 2, GluT 3, GluT 4,

GluT 5. Глюкозните транспортери са разположени върху мембраните на всички клетки.

Например на повърхносттаβ -клетките на островите на Лангерханс съдържат GluT 2, благодарение на който се генерира сигнал за увеличаване или намаляване

инсулинова работа.

levodov продължава вътре в хранителния болус. мускулитеИ мастна тъкан GluT 4 се намира, само тези транспортери са чувствителни към влиянието на инсулина - когато инсулинът действа върху клетката, те

се издигат до повърхността на мембраната и транспортират глюкозата вътре. Данни за плата

получи името инсулинозависим.

РЕАКЦИИ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА ЗАХАР

Тъй като всички монозахариди, доставени с храната, се абсорбират в червата,

Тялото е изправено пред задачата да ги превърне в глюкоза, тъй като метаболитните реакции използват главно глюкоза. Този процес се нарича взаимен

преобразуване на захари. Целта му е да създаде само един субстрат за реакции

метаболизъм, а именно α-D-глюкоза, която пести ресурси и не образува много ензими за всеки вид захар.

Превръщане на фруктоза

Реакциите на превръщане на фруктозата в глюкоза са доста прости. Първо, фруктозата се активира чрез фосфора.

форилиране 6-ти въглероден атом,след това изомеризация и,

накрая. елиминиране на ненужния фосфат.

Превръщане на галактоза

Галактозата, подобно на фруктозата, обаче първо претърпява фосфорилиране 1-ви въглероден атом. Още един

Разликата от метаболизма на фруктозата е изомеризацията в глюкоза

коза не директно, а чрез синтеза на UDP-галактоза, която всъщност се превръща в глюкоза.

Физиологичният смисъл на тази добавка очевидно се състои

при използването на UDP-галактоза в млечната жлеза за синтез на лактоза. необходими за образуването на мляко.

Нарушения на превръщането на галактозата

Нарушенията на метаболизма на галактозата се причиняват от генетична де-

ефект на няколко ензима:

галактокиназа, честота на дефекта 1:500000;

галактозо-1-фосфат уридил трансфераза, честота на дефекта 1:40000;

епимераза, честотата на дефекта е по-малка от 1:1000000.

Заболяването, произтичащо от тези нарушения, е

ето име галактоземия.

Диагностика.Ха концентрация

лактозата в кръвта се повишава до

11,1-16,6 mol/l (нормално

0,3-0,5 mmol/l), също и в кръвта

е галактозо-1-фосфат. Лабораторните критерии включват

също билирубинемия, галактозурия,

протеинурия, хипераминоацидурия, натрупване на гликозилиран he-

Моглобин.

Патогенеза.Децата отказват

Излишна галактоза

се превръща в галактитолов алкохол (дулцитол), който се натрупва в

леща и осмотично привличане-

наливане на вода тук. Солният състав и протеините на лещата ще се променят, което

води до катаракта при млади хора

възраст. Катаракта е възможна дори при фетуси на майки с галактоземия,

които са консумирали мляко по време на бременност.

При дефект в галактозо-1-фосфат уридил трансферазата, АТФ постоянно се консумира за фосфо-

рилирането на галактозата и енергийният дефицит имат „токсичен“ ефект върху невроните, хепа-

тотоцити, нефроцити, инхибира активността на много ензими. В резултат на това е възможно

Имаме забавено психомоторно развитие, умствена изостаналост, некроза на хепатоцити и цироза на черния дроб. В бъбреците и червата излишъкът от галактоза и нейните метаболити инхибира

транспортира аминокиселини.Лечение:

Изключването на мляко и други източници на галактоза от диетата помага да се предотврати развитието на патологични симптоми. Въпреки това, безопасността на информацията

интелигентност може да се постигне само с рано, не по-късно от първите 2 месеца

живот, диагноза и своевременно лечение.

СЪДБАТА НА ГЛЮКОЗАТА В КЛЕТКАТА

След като глюкозата навлезе в клетката, тя веднага се фосфорилира. Фосфорилиране на глюко-

PS решава няколко проблема наведнъж:

глюкозофосфатният естер не е в състояние да напусне клетката, тъй като молекулата

отрицателно заредени и отблъснати от фосфолипидната повърхност

мембрани;

наличието на заредена група осигурява правилната ориентация на молекулата

Концентрацията на свободна (нефосфорилирана) глюкоза намалява, което насърчава дифузията на нови молекули от кръвта.

ЕОСПОРИЛИРАНЕ НА ГЛЮКОЗАТА

Най-големите запаси от гликоген се намират в черен дробИ скелетни мускули, но като цяло гликогенът може да се синтезира във всички тъкани. Резервите на гликоген в клетките

kah се използват в зависимост от функционалните характеристики на клетките. Чернодробният гликоген се разгражда, когато концентрацията на глюкоза в кръвта намалее,

предимно между храненията. След 12-18 часа гладуване запасите от гликоген в черния дроб са напълно изчерпани. В мускулите количеството на гликоген обикновено намалява само след физическа активност - продължителна и интензивна. Увеличаване на съдържанието

изчерпване на гликоген в мускулите се наблюдава по време на възстановителния период при прием на богати

въглехидрати от храната. Гликогенът се натрупва в черния дроб след хранене.

Такива разлики между черния дроб и мускулите се дължат на наличието на различни изоензими хексокиназа,ензим, който

фосфорилира глюкозата в глюкоза-

За черен дробхарактеризиращ се с изо-

ензим, който е получил своя

Име - глюкокиназа. Разлики между този ензим и хексокиназите

други тъкани са:

в нисък афинитет към глюкозата, което води до усвояване на глюкоза от черния дроб само когато нейната концентрация е висока

промени в кръвта (след хранене);

реакционният продукт, глюкозо-6-фосфат, не инхибира ензима, докато в други тъкани хексокиназата е чувствителна към този ефект.

Благодарение на тези разлики, хепатоцитите могат ефективно да поемат глюкоза

след хранене и го метаболизирайте във всяка посока.

Например, когато запасите от гликоген са препълнени, натрупващият се глюкозо-6-фосфат не потиска глюкокиназата и усвояването на глюкозата, а просто отива в

окисление до ацетилС-CoA и в пентозофосфатния цикъл, който като цяло се увеличава

стимулира липидния синтез.

Регулиране на глюкокиназата:активиране – андрогени и инсулин, потискане – глюкокортикоиди и естрогени.

МЕТАБОЛИЗЪМ НА ГЛИКОГЕН

МОБИЛИЗАЦИЯ НА ГЛИКОГЕН

Мобилизиране (разграждане) на гликоген или гликогенолизаОбикновено се активира при липса на свободна глюкоза в клетката и следователно в кръвта (гладуване, мускулна работа). В този случай нивата на кръвната захар се поддържат само черен дробИ бъбреци, тъкани, в които има ензим глюкозо-6-фосфатаза, който хидролизира фосфатния естер на глюкозата. Произведената свободна глюкоза преминава през плазмената мембрана в кръвта. Останалите органи използват гликоген само за собствени нужди.

Три ензима са пряко включени в гликогенолизата:

Гликоген фосфорилаза– разцепва α-1-4-гликозидните връзки, за да се образуват

намаляване на глюкозо-1-фосфат. Ензимът работи, докато достигне точката на разклоняване

α(1-6) няма да останат 4 глюкозни остатъка.

α (1-4)– α (1-6)-глюкан трансферазаензим за пренос на тризахариди

фрагментира върху друга верига, за да образува нова α-1-4-гликозидна връзка. В същото време

един глюкозен остатък и "отворена" достъпна α-1-6-гликозидна връзка остават на същото място.

амило-α -1-6-глюкозидаза, “разклоняващ” ензим – хидролизира

α-1-6-гликозидна връзка с освобождаване на свободна глюкоза. В резултат на това се образува верига без разклонения, която служи като субстрат за фосфорилазата.

ААКТИВИРАНЕ НА ФОСФОРИЛАЗАТА

Скоростта на гликогенолизата е ограничена само от скоростта на работа фосфорилазигликоген. Дейността му може да се променя по три начина.

Ковалентна модификация

Случва се фосфорилиранеензим по време на действието на хормоните върху клетката

чрез аденилатциклазния механизъм. Това е така наречената каскадна регулация:

Молекулата на хормона, взаимодействайки със своя рецептор, активира ензима

аденилат циклаза.;

Аденилат циклазата превръща АТФ в цикличен АМФ ( сАМР) – вторичен

посредник или пратеник;

cAMP алостерично активира ензима протеин киназа А;

Протеин киназа А фосфорилира различни вътреклетъчни протеини. Един от тези протеини е фосфорилаза киназа, които при фосфорилиране на ак-

мотивиран;

Фосфорилаза киназа фосфорилира фосфорилаза " b" гликоген, последно-

В резултат на това се превръща в активна фосфорилаза "А";

Активен фосфорилаза " а"гликогенът разцепва α-1-4-гликозидните връзки в гликогена, за да образува глюкозо-1-фосфат.

Активиране от калциеви йони

Второметодът на регулиране е активиране фосфорилаза киназане

протеин киназа и йони ок 2+ И калмодулин. Този път действа чрез иницииране на калциево-фосфолипидния механизъм. Този метод се оправдава, например

мерки, по време на мускулно натоварване, когато хормоналните влияния са недостатъчни, но в ци-

Ca 2+ йони навлизат в топлазмата под въздействието на нервни импулси. Също така някои

Чрез този механизъм хормоните влияят върху метаболизма на въглехидратите.

Активиране с AMP

третометод – алостерично активиране поради привързаност AMFмолекула фосфорилаза " b". Методът работи във всяка клетка - с нарастваща дис-

хода на АТФ и натрупването на неговите разпадни продукти.

СЪСГЛИКОГЕН ИНТЕЗ

Синтезът на гликоген започва с образуването

образуване на глюкозо-6-фосфат под действието на глюкокиназа в черния дроб или други хекс-

сокиназа в други тъкани. Както вече беше посочено

Оказа се, че глюкокиназата има нисък афинитет към глюкозата и в хепатоцитите има глюкоза

козата ще се забави само когато вие

високи концентрации от него в клетката. Директен синтез на гликоген

извършва се от следните ензими:

Фосфоглюкомутаза - превръща глюкозо-6-фосфата в глюкозо-1-фосфат;

Глюкозо-1-фосфат-уридил-трансфер-

raza е ензим, който осъществява ключовата реакция на синтез. Невъзвратимост

тази реакция се осигурява чрез хидролиза

полученият дифосфат;

Гликоген синтаза – образува α-1-4-гликозидни връзки;

Амило-α-1.4-α-1,6-гликозил-трансфераза, ензим за разклоняване на гликоген –

прехвърля фрагмент с минимална дължина

6 глюкозни остатъка в същата или съседна верига, за да се образуват

α-1-6-гликозидна връзка.

РРЕГУЛИРАНЕ НА МЕТАБОЛИЗМА НА ГЛИКОГЕНА

Метаболитните ензими на гликоген са активни или във фосфорилиран, или в

дефосфорилирана форма:

фосфорилазагликоген активиран

след добавяне на фосфатна група

(виж по-горе),

синтазагликоген след присъединяване

фосфат инактивирам

бърза.

по този начин

лъжи реципрочен(взаимен

myexclusive) регламент:

при работаклетки

и/или хормонални

влияе активира-

Xia протеин киназа и,

като следствие, активен

фосфориран

шахтагликоген и ин-

гликогенът се инхибира

синтаза. Протичат реакции на катаболизъм на глюкозата.

кози, и се образува

докато е на почивкаили в

Някои протеинови фосфатази действат, освобождавайки ензими от фосфо-

форова киселина: в резултат на това гликоген фосфорилазата се дефосфорилира и става неактивна, гликоген синтазата се активира. Започва складирането на глюкоза под формата на гликоген.

ЖЛИКОГЕННИ БОЛЕСТИ

Това са наследствени заболявания, причинени от недостиг на който и да е

ензими, отговорни за метаболизма на гликогена. Средната честота на поява е 1:40 000.

Гликогенози

Преди това гликогенозите бяха класифицирани по номера, но поради откритието

нови видове на тези заболявания, се появиха много различни интерпретации. В момента глико-

Генозите се разделят според патогенетичните характеристики на чернодробна, мускулестИ смесенформи Трябва да се отбележи, че с гликогеноза количеството гликоген не е

винаги се променя, промените могат да бъдат само в структурата на неговата молекула.

Чернодробна гликогеноза

Най-често гликогеноза аз типили болест на von Gierkeпричинени от автозоми

нерецесивен дефект на глюкозо-6-фосфатаза. Поради факта, че този ензим е

само в черния дроб и бъбреците, тези органи са предимно засегнати и болестта има друго име - хепаторенална гликогеноза. Дори при новородени деца

наблюдават се хепатомегалия и нефромегалия, причинени от натрупването на гликоген не само в цитоплазмата, но и в клетъчните ядра. В допълнение, липидният синтез се активира с появата на чернодробна стеатоза. Тъй като ензимът е необходим за дефосфорилирането на глюкозо-6-фосфат с последващо освобождаване на глюкоза в кръвта, пациентите изпитват хипогликемия и, като следствие, ацетонемия, метаболитна ацидоза и ацетонурия.

ГликогенозаIIIтипили Болест на Forbes-Coriили ограничават декстринозатае автозомно рецесивен дефект сладко-α -1-6-глюкозидази, „разклоняващ“ ензим, който хидролизира α-1-6 гликозидната връзка. Заболяването има по-доброкачествен ход и честотата му е приблизително 25% от всички гликогенози. Пациентите се характеризират с хепатомегалия, умерено изоставане във физическото развитие, а в юношеството е възможна лека миопатия.

Още две чернодробни гликогенози - гликогеноза IV тип (болест на Андерсен),

свързано с разклонен ензимен дефект и гликогеноза VI тип (Нейната болест), свързани с дефицит на чернодробна гликоген фосфорилаза, са доста редки.

Мускулна гликогеноза

Тази група гликогенози се характеризира с промени в ензимите на мускулната тъкан -

нито едно от двете. Това води до нарушаване на енергоснабдяването на мускулите по време на физическа активност, мускулни болки и крампи.

ГликогенозаVтип (болест на McArdle)-липса на мускулен фосфорил-

PS При голямо мускулно натоварване се появяват крампи и миоглобинурия, въпреки че леката работа не създава проблеми.

Смесени гликогенози

Тези заболявания засягат черния дроб, мускулите и други органи.

ГликогенозаIIтип (болест на Pompe)– изумени са Всичкигликоген-съдържащи

клетки поради липса лизозомна α -1-4-глюкозидази. Има натрупване

намаляване на гликогена в лизозомите и в цитоплазмата. Заболяването представлява почти 10% от всички гликогенози и е най-злокачественото. Пациентите умират в гърдите

възраст поради кардиомегалия и тежка сърдечна недостатъчност.

Агликогенози

Агликогенозата е състояние, свързано с липсата на гликоген.

Пример за агликогеноза е наследствената автозомна

рецесивен дефицит на гликоген синтаза. Симптомите включват тежка хипогликемия на празен стомах, особено сутрин, повръщане, конвулсии и загуба на съзнание. В резултат на хипогликемия се наблюдава забавено психомоторно развитие и умствена изостаналост. Заболяването не е фатално при адекватно лечение (често хранене), но е опасно.

ГЛИКОЛИЗА

Пътят, по който глюкозата се окислява до пирогроздена киселина, за да се получи

загубата на енергия се нарича гликолиза. В зависимост от по-нататъшната съдба на пирувата

те разграничават аеробна и анаеробна гликолиза.

аеробикапроцес, пирогроздената киселина се превръща в ацетил-S-CoA и

анаеробниВ процеса пирогроздената киселина се редуцира до млечна киселина (лактат), поради което в микробиологията анаеробната гликолиза се нарича

млечнокисела ферментация. Лактатът е метаболитна задънена улица и не може да бъде по-нататък

който не се преобразува, единственият начин да се използва лактатът е да се окисли

обратно към пируват.

Почти всички клетки на тялото са способни на анаеробна гликолиза. За червени кръвни клетки

той е единственатаизточник на енергия

gii. Клетките на скелетните мускули, поради безкислородното разграждане на глюкозата, са в състояние да

в състояние да изпълнява мощно, бързо, интензивно

работа, като бягане на къси разстояния, напрежение в силови спортове,

Анаеробната гликолиза е локализирана в цитозола и включва 2 етапа от 11 ензимни реакции.

Първият етап е подготвителен, това е мястото

Енергийна консумация на АТФ, активиране и образуване на глюкоза

от него триозофосфати.

Първа реакциягликолиза, строго погледнато, до гликол-

не се прилага. Това е хексокиназната реакция, за която

обсъдено по-рано („Метаболизъм на гликоген“). Неговата роля се свежда до превръщането на глюкозата в реактивна

връзка поради фосфорилиране на 6-та, не

въглероден атом, включен в пръстена.

Черният дроб се характеризира с изоензима хексокиназа -

глюкокиназа.Ниският афинитет на този ензим към глюко-

Ze осигурява усвояването му от черния дроб само след хранене, когато се създава висока концентрация на глюкоза в

кръв. При нормални концентрации на глюкоза в кръвта,

Не консумира много от него и отива в други тъкани. Втора реакция– необходима е реакция на изомеризация

дим, за да премахнете още един въглероден атом

пръстени за последващото му фосфорилиране. Той произвежда фруктозо-6-фосфат.

Трета реакция–фосфорилиране на фруктоза-6-

фосфат, за да образува почти симетрична молекула фруктозо-1,6-бисфосфат.

levodov продължава вътре в хранителния болус. четвърта реакцияфруктозо 1,6-дифосфат се разтваря

се намалява наполовина, за да образува два фосфорилирани триозни изомера, глицералдехид алдоза (GAF) и

кетоза дихидроксиацетон (DAP).

Пета реакцияподготвителен етап - преход на глицералдехид фосфат и диоксиацетон фосфат един в друг

приятел. Реакционното равновесие се измества в полза на диокси-

ацетон фосфат, неговият дял е 97%, делът на глицералдехид фосфат е 3%. Тази реакция, въпреки всичките й про-

stote, е арбитърът на съдбата на глюкозата:

с липса на енергия в клетката и активиране на окислението

преобразуване на дихидроксиацетон фосфат

с достатъчно количество АТФ, напротив, глицералдехид фосфатът се изомеризира в дихидроксиацетон фосфат, а последният

изпратени за синтез на мазнини (виж "Синтез на триацилглицериди").

Вторият етап на гликолизата е освобождаването

и съхраняването му под формата на АТФ.

Шеста реакциягликолиза - окисление на глицерида

ралдехид фосфат и добавянето на фосфор-

Форична киселина води до образуването на високоенергийното съединение 1.3-дифосфоглицерин

levodov продължава вътре в хранителния болус. седма реакцияенергия на фосфоестерната връзка, съдържаща се в 1,3-дифосфоглицерат tr-

разчита на образуването на АТФ. Получената реакция до

допълнително име - реакция на субстратно фосфорилиране, което уточнява източника на енергия

за получаване на високоенергийна връзка в ATP (под-

слой) за разлика от окислителното фосфорилиране (електрохимичен градиент на водородни йони

да на митохондриалната мембрана).

В клетката има само три подобни реакции - 1) посочената реакция, 2) реакция на пируват киназа, десетата реакция на гликолиза (виж по-долу), 3) тиокиназа

реакция на цикъла на трикарбоксилната киселина.

Осма реакция– синтезиран в предходния

на следната реакция 3-фосфоглицератът се изомеризира до

2-фосфоглицерат.

Девета реакция– отделяне на водна молекула от

2-фосфоглицериновата киселина води до образуването

образуването на друга високоенергийна фосфоестерна връзка.

Още един реакция на субстратно фосфорилиране–десета реакциягликолиза-заключение

е в преноса на високоенергиен фосфат от фосфо-

фенолпируват върху ADP.

Последна реакция единадесети, образуване на млечна киселина от пируват под влияние

лактат дехидрогеназа. Важното е, че тази реакция

извършено само в анаеробнаусловия. Тази реакция е необходима за клетката, тъй като NADH, обем

образуван в 6-та реакция, при липса на кислород не може да влезе и да се окисли в митохондриите.

В присъствието на кислород, пирогроздена киселина

слотът се преобразува в ацетил-S-CoA.

ЖЛИКОЛИТИЧНА ОКСИРЕДУКЦИЯ

Процесът на циклична редукция и окисление

намаляване на NAD в реакциите на полу-анаеробна гликолиза

чил име гликолитично окисление.

levodov продължава вътре в хранителния болус. анаеробниусловия, образувани в шестата, GAP-дехидрогеназна реакция, се използва NADH

в последната реакция за редуциране на пирувата до лактат. Така образуваният NAD се връща отново към шестата реакция.

levodov продължава вътре в хранителния болус. аеробикаусловия NADH дарява своите водородни атоми на совалкови системи

Ние(виж по-долу) за прехвърлянето им към митохондриалната дихателна верига.

дЕНЕРГЕТИЧЕН ЕФЕКТ НА ОКИСЛЕНИЕТО НА ГЛЮКОЗАТА

На подготвителния етап

за активиране на глюкозата изразходвани

се изчислява 2 ATP молекули, всяка от които се оказва

на триоза – глицералдехид-

фосфат и диоксиацетон фосфат. Следващата секунда

етап включва само глицерал-

дехид фосфат, но вече има две молекули от него, всекиот които

окислява се до пируват с около-

образуване на 2 молекули АТФ

реакции на субстратния фосфо-

форилиране.

По този начин

И така, обобщавайки, разбираме това

по пътя от глюкоза към пируват

в чист вид се образува 2

АТФ молекули.

Трябва обаче да се има предвид

и глицералдехид фосфат-

дехидрогеназна реакция, от която се освобождава NADH. Ако условияанаеробни

, тогава той

използвани в реакцията на лактат дехидрогеназа – окислени

за образуването на лактат и

не получава АТФ. Ако има

кислород

– NADH се изпраща в митохондриите за окислителни процеси

фосфорилиране на тялото и

дтам неговото окисление носи дивиденти под формата на АТФ.ЕФЕКТП

АСТЕРА

Ефектът на Пастьор е намаляване на консумацията на глюкоза и спиране на производството на млечна киселина от клетката в присъствието на кислород.

Луи Пастьор, който се занимава с винопроизводство, наблюдава подобно явление при производството на вино. Гледайки напред, отбелязваме, че алкохолната ферментация е много подобна на гликолизата, само вместо млечна киселина, алкохолът се образува от пируват. Биохимичният механизъм на ефекта на Пастьор есъстезание

междупируват дехидрогеназа , превръщайки пирувата в ацетил-S-CoA, и

лактатдехид-Рогеназа

, превръщайки пирувата в лактат При липса на кислород не протичат интрамитохондриални процеси на дишане, цикълът на трикарбоксилната киселина се инхибира.

и натрупването на ацетил-S-CoA инхибира PVK дехидрогеназата. В тази ситуация

пирогроздената киселина няма друг избор, освен да се превърне в млечна киселина. В присъствието на кислород инхибирането на PVK дехидрогеназата спира и тя,

като има по-голям афинитет към пируват, той печели конкуренцията.

Важното е, че пирогроздената киселина е токсична за клетките.

вещество и клетката трябва да се отърве от него по всякакъв начин. Тъй като не преминава през мембрани, се постига неутрализацияСпревръщане на пируват 1) в лактат; 2) в ацетил-

-CoA; 3) към аланин (виж "Аланин аминотрансфераза"), 4) към оксалоацетат.

Илюстрация на казаното е разликата между изоензимите лактат дехидрогеназа (LDH) един от друг. Сърдечно

изоензимът LDH-1 има висок афинитет към млечната киселина и

има за цел да "повиши концентрацията на пируват, за да го включи в цикъла на ТСА и да получи енергия за активността на мио-

риум и навлизането на лактат от други органи осигурява функционирането на сърцето при аеробни условия. Когато има недостиг на кислород, свойствата на LDH-1 не се засягат.

промяна, тя все пак ще измести реакцията към производството на пиро-

гроздова киселина. Изоензимът на скелетните мускули LDH-5 има висок афинитет към пирувата и при липса на кислород в клетката бързо и ефективно го превръща в лактат, който лесно прониква през мембраните. Така при анаеробни условия сърдечният мускул ще страда повече, което всъщност се наблюдава в медицинската практика.

зСИСТЕМИ ДЪРВЕТА

Совалкови системи –

механизъм за доставка

индуцирани в гликолиза

нов H + (като част от NADH)

от цитозола към митохондриите.

Тъй като самата молекула

NADH не преминава през мембраната, поставя природата

беше загрижен за

създават системи, които приемат

произвеждайки този водород в цитоплазмата и освобождавайки го в митохондриалната матрица.

Идентифицирани са две основни совалкови системи: глицерол фосфат и малат.

аспартат.

Совалка с глицерол фосфатактивен в черния дроб и бързите мускулни влакна. Неговите ключови ензими са глицерол-3-фосфатни изоензими

дехидрогенази, цитоплазмени и митохондриални. Те се различават по своите

коензими: в цитоплазмената форма - NAD, в митохондриалната форма - FAD. Метаболитите на гликолизата - дихидроксиацетон фосфат и NADH образуват глицерол-3-

фосфат, влизащ в митохондриалната матрица, където се окислява, за да се образува

Малат-аспартат совалкапо-сложни: постоянно възникващи в цитоплазмата ре-

Действията на трансаминиране на аспартат доставят оксалоацетат, който под действието на цитозолния пул от малат дехидрогеназа се редуцира до ябълчена киселина.

слотове. Последният антипортира с α-кетоглутарат в митохондриите и е

Като метаболит на TCA цикъла, той се окислява до оксалоацетат с образуването на NADH. защото

митохондриалната мембрана е непропусклива за оксалоацетат, тя е аминирана до ак-

парагинова киселина, която в замяна на глутамат се освобождава в цитозола.

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА

Глюконеогенезата е синтеза на глюкоза от невъглехидратникомпоненти: лактат, пируват. глицерол, метаболити от цикъла на Кребс, аминокиселини. Всички аминокиселини

в допълнение към кетогенните левцин и лизин, те са способни да участват в синтеза на глюкоза. някои

Някои от тях - глюкогенни - са напълно включени в молекулата на глюкозата, някои - смесени - частично.

Тялото винаги има нужда от глюкоза:

За червените кръвни клетки глюкозата е единственият източник на енергия,

нервната тъкан консумира 120 g глюкоза на ден и тази стойност не зависи от интензивността на нейната работа. Само в екстремни ситуации (дълги

на гладно) е в състояние да получи енергия от невъглехидратни източници

глюкозата играе важна роля за поддържане на необходимите концентрации

метаболити от цикъла на трикарбоксилната киселина (предимно оксалоацета-

Така в определени ситуации – с ниско съдържание на въглехидрати

недостатъци в храната, гладуване, продължителна физическа работа - тялото трябва да има

възможност за получаване на глюкоза. Това се постига чрез процеса глюконеогенеза. В допълнение към производството на глюкоза, глюконеогенезата осигурява и отстраняването на „отпадъците“ – лак-

тата, образувана по време на мускулна работа и в червените кръвни клетки, и глицерол, който е

като продукт на липолизата в мастната тъкан.

Глюконеогенезата само частично повтаря реакциите на окисляване на глюкозата. като укази -

Както беше отбелязано по-горе, има три необратими етапа в гликолизата: пируват киназа

(десети), фосфофруктокиназа (трети) и хексокиназа (първи). На тези етапи има енергийни бариери, които се заобикалят с помощта на специални реакции.

Заобикаляне на десетата реакция на гликолиза

На този етап от глюконеогенезата работят два основни ензима – в митохондриите

рия пируват карбоксилазаи в цитозола фосфоенолпируват карбоксикиназа.

Пируват карбоксилазата превръща пирогроздената киселина в оксалоацетат. необходимо

Трябва да се отбележи, че тази реакция се случва в клетката постоянно, като е анаплеротична.

и се превръща във фосфоенолпируват. Въпросът обаче се усложнява от непропускливостта на мембраната за оксалоацетат. Но малатът, прекурсорът на оксалоацетата в цикъла на ТСА, може да премине през мембраната. Тъй като липолизата и окислението на мастните киселини се активират в клетката при условия на глюкозен дефицит, количеството NADH в митохондриите се увеличава. Този излишък позволява реакцията на малат дехидрогеназата на TCA цикъла да бъде обърната. Малатът се натрупва, навлиза в цитозола и се превръща в оксалоацетат.

В цитоплазмата фосфоенолпируват - карбоксикиназа

осъществява превръщането на оксалоацетат във фосфоенол-

пируват, реакцията изисква енергия от GTP. Същият въглерод, който се добавя, се отстранява от молекулата.

Заобикаляне на третата гликолитична реакция

Второто препятствие за синтеза на глюкоза е фосфорът.

фофруктокиназна реакция – преодоляна от

ензим фруктоза-1,6-бифосфатаза. Този ензим се намира в бъбреците, черния дроб и набраздените мускули. И така

По този начин тези тъкани са способни да синтезират фруктоза-6-

фосфат и глюкозо-6-фосфат.

Заобикаляне на първата реакция на гликолиза

Последната реакция се катализира от глюкоза-6-

фосфатаза. Той присъства само в черния дроб и бъбреците, следователно само тези тъкани могат да произвеждат свои собствени

твърда глюкоза.

ЖLUCOSO- ЛАКТАТ И ГЛЮКОЗА- АЛАНИНОВИ ЦИКЛИ

Глюкозо-лактатен цикъл(цикъл на Кори) е връзка между глюконеогенезата в черния дроб и об-

образуване на лактат в червените кръвни клетки или мускулите от глюкоза. В еритроцитите мляко

се образува киселина

непрекъснато, тъй като за тях е анаеробно

гликолизата е

единственият начин за генериране на енергия

gii. В скелетните мускули натрупването на лактат е следствие от гликолиза при много интензивна, максимална мощност.

работа и колкото по-интензивна е тази работа, толкова по-кратка е продължителността на

след тренировка (по време на възстановяване), лактатът се отстранява от мускула доста бързо

строго - само за 0,5-1,5 часа.

Допълнение

Трябва да се отбележи, че ако продължите

Продължителността на натоварването е малка (до 10 секунди),

тогава количеството на АТФ се попълва главно в

креатин фосфокиназна реакция. IN

В този режим, например, мускулите на танги-

stov, дълъг и висок скок

tu, хвърлячи на чук, хвърляния на копие и др.

Ако натоварването е не повече от 90 секунди, АТФ се синтезира главно в реакциите на анаеробна гликемия.

Лиза. В спорта това са спринтьори на 100-500 м, силови атлети (борци, щангисти, културисти). Ако мускулното напрежение продължава

повече от две минути – аеробното окисление на глюкозата се развива в реакциите на TCA цикъла

и дихателната верига.

Но въпреки че говорим за аеробно окисляване на глюкозата, трябва да знаете и помните, че лактатът винаги се образува в мускула: както по време на анаеробна, така и по време на аеробна работа, но в различни количества.

Полученият лактат може да се оползотвори само по един начин – конвертиране

стопяват се в пирогроздена киселина. Но, както вече беше посочено, пируватът е токсичен за

клетки и трябва да се изхвърлят възможно най-бързо. Самият мускул, нито по време на работа, нито по време на почивка, участва в превръщането на лактат в пируват поради наличието

специфичен изоензим LDH-5.

Ако млечната киселина навлезе в миокардиоцитите, тя бързо се превръща в пируват, след това в ацетилС-CoA и участва в пълното окисление до

COб2 би Нб2 бЗА.

По-голямата част от лактата се поема от хепатоцитите и се окислява до пирогроздена киселина.

водородна киселина и влиза в пътя на глюконеогенезата.

Цел глюкозо-аланинцикъл също е почистване с пируват, но освен това

Това решава друг важен проблем - отстраняване на излишния азотот мускулите.

По време на мускулна работа и в покой, протеините се разграждат в миоцита и получените аминокиселини се сливат с α-кетоглутарат. Полученият глутамат взаимодейства

се свързва с пируват. Полученият аланин е транспортна форма на пирувата

и азот от мускулите към черния дроб. В хепатоцита възниква реакция на обратно трансаминиране, аминогрупата се прехвърля към синтеза на урея, пируватът се използва за синтеза на глюкоза

Глюкозата, образувана в черния дроб от лактат или аланин, се връща в мускулите, възстановявайки запасите от гликоген по време на почивка.

В допълнение към работата на мускулите, по време на гладуване се активира цикълът на глюкоза-аланин.

гладуване, когато мускулните протеини се разграждат и много аминокиселини се изразходват

като източник на енергия и техният азот трябва да бъде доставен до черния дроб.

РЕГУЛИРАНЕ НА ГЛИКОЛИЗАТА И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗАТА

МЕТАБОЛИЗЪМ НА ЕТАНОЛА

СЪСЧАСТИЧНА ФЕРМЕНТАЦИЯ

Образуването на етилов алкохол от глюкоза се среща в дрожди и някои видове плесени. Общо

уравнение на реакцията:

C 6 H 5 O 10 → 2 CO 2 + 2 C 2 H 5 OH

Преди етапа на образуване на пируват, реакцията на алкохолна ферментация

реакциите съвпадат с реакциите на гликолизата, разликите са

само при по-нататъшната трансформация на пирогроздена киселина. Целта на тези трансформации е да се отстрани пируватът от клетката и да се окисли

NADH, който се образува в 6-та реакция.

ЗАБЕЗОПАСНОСТ НА ЕТАНОЛА

Настъпва метаболизмът на входящия етанол в тялото

в черния дроб по два начина. Първият начин е чрез окисление

алкохол до оцетна киселина, която под формата на ацетил-S-CoA е пост-

отива в ЦТК. Между 70% и 90% от целия етанол преминава през този път. Останалата част се окислява в микрозомите от алкохолоксидаза. При редовен прием на етанол се увеличава делът на микрозомалното окисление и се увеличава броят на молекулите на алкохолоксидазата.

Тъй като по време на неутрализацията на етанола се образува голямо количество NADH, в чернодробните клетки се активира реакцията на превръщане на пируват в лактат. Това води до хипогликемия, тъй като пирогроздената киселина е субстрат на глюконеогенезата. Свободното проникване на млечна киселина в кръвта причинява лакта-

cidemia.

Ако запасите от гликоген в черния дроб първоначално са малки (гладуване, недохранване, астенична физика) или са изразходвани (след физическа работа), тогава при пиене на алкохол на празен стомах хипогликемията настъпва по-бързо и може

причиняват загуба на съзнание. Към това трябва да се добави и силен диуретик

химическият ефект на етанола, водещ до бързо обезводняване на тялото и намаляване на кръвоснабдяването на мозъка с всички произтичащи от това последствия.

Етанолът е енергийно ценно съединение: по време на метаболизма на 125 g етанол количеството на образувания NADH е същото като при окисляването на 500 g глюкоза

PS При питателна диета и честа консумация на етилов алкохол, например под формата на бира, "етанолът" ацетил-S-CoA не се изгаря толкова много в цикъла на TCA, колкото се използва

се използва за синтеза на холестерол и неутрални мазнини, т.е. възниква преход

етанол енергия в резервна форма, което води до бира затлъстяване и увеличава риска от атеросклероза.

ПЕНТОСОФОСФАТЕН ПУНТ

Пентозофосфатният път на окисление на глюкозата не е свързан с производството на енергия.

PFP стойност:

Образуване на NADPH

за синтеза на мастни киселини,

холестерол и други стероиди,

за синтеза на глутаминова киселина от α-кетоглутарова киселина (реакция-

редуктивно аминиране).

за системи за защита на клетките от окисляване на свободните радикали (антиоксидантна защита).

2. Образуване на рибоза-5-фосфат, необходим за синтеза на нуклеинови киселини

Най-активните PPP реакции протичат в цитозола на чернодробните клетки, мастната тъкан, еритроцитите, надбъбречната кора и млечната жлеза по време на кърмене;

но в скелетните мускули.

Пентозофосфатният път включва два етапа - окислителен и неокислителен.

на първия, окислителен, етап глюкозо-6-фосфат в три реакции преобразува

се превръща в рибулоза-5-фосфат, реакциите са придружени от редукция на две молекули NADP до NADPH.

Втори етап – етап на структурни корекции, благодарение на което пентозите могат

се въртят в хексозния фонд. При тези реакции рибулозният 5-фосфат може да се изомеризира до рибозен 5-фосфат и ксилулозен 5-фосфат. Освен това под въздействието на ензим

транскетолаза и трансалдолаза, възникват структурни пренареждания под формата на

образуването на други монозахариди. По време на всички реакции на втория етап пентозите се превръщат във фруктозо-6-фосфат и глицералдехид фосфат. От глицералдехид-

3-фосфат, ако е необходимо, могат да се образуват хексози.

Връзка между пентозофосфатния път и гликолизата

Съдбата на получения фруктозо-6-фосфат и глицералдехид фосфат е различна

в зависимост от ситуацията и нуждите на клетката. Следователно, метаболизмът на глюкозо-6-фосфата може да се осъществи чрез 4 различни механизма.

Механизъм 1 . Нуждата от NADPH и рибоза-5-фосфат е балансирана

(например при синтеза на дезоксирибонуклеотиди). При такива условия реакцията

протичат по обичайния ред - образуват се две молекулиNADPHи един мол-

молекула рибоза-5-фосфат от една молекула глюкозо-6-фосфат по протежение на окислителния клон на пентозофосфатния път.

Механизъм 2 . Нуждата от рибоза-5-фосфат значително надвишава нуждата от NADPH (Например, синтез на РНК) Повечето глюкозо 6-фосфат се превръщат във фруктоза 6-фосфат и глицералдехид 3-фосфат

чрез гликолитичния път. След това две молекули фруктозо-6-фосфат и една молекула глицералдехид-3-фосфат под действието на трансалдолаза и

транскетолазите се рекомбинират в три молекули рибоза 5-фосфат чрез обръщане на реакцията на стъпка 2 от пентозофосфатния път.

Механизъм 3 . Нуждата от NADPH значително надвишава изискването

ност в рибоза 5-фосфат (Например, биосинтеза на холестерол, мастни киселини). В тази ситуация, според окислителните реакции на пентозофосфат

пътища произвеждат NADPH и рибулоза-5-фосфат. Освен това, под действието на транс-кетолаза и трансалдолаза, рибулоза-5-фосфатът се превръща в пентозо-5-фосфати, фруктозо-6-фосфат и глицералдехид-3-фосфат. В заключение

Ресинтезът на глюкозо-6-фосфат възниква от фруктозо-6-фосфат и глицералдехид фосфат по пътя на глюконеогенезата. Свързване на нови молекули

глюкозо-6-фосфат позволява поддържане на стехиометрията на процеса.

Механизъм 4 . Нуждата от NADPH значително надвишава нуждата от рибоза-5-фосфат и е необходима енергия (Например. антиокси-

дантна защита в еритроцита). Глюкозо-6-фосфатът се превръща в рибозо-5-фосфат и след това във фруктозо-6-фосфат и глицералдехид-3-фосфат, които (за разлика от механизъм 3) влизат в гликолитичния метаболитен път, вместо да претърпят обратно превръщане в глюкозо-6-фосфат . Образуваният пируват влиза в цикъла на ТСА. В резултат NADPH и ATP се генерират едновременно.

Дефицит на глюкозо-6-фосфат дехидрогеназа

Генетичният дефицит на глюкозо-6-фосфат дехидрогеназата се наблюдава с честота приблизително 1:60, т.е. на Земята има около 100 милиона души с това заболяване, което, за щастие, не винаги се проявява. Последицата от ензимния дефект е намаляване на синтеза на NADPH в клетката. Това оказва особено съществено влияние върху червени кръвни клетки, при който окислителният етап на пентозофосфатния цикъл е единственият източник на NADPH.

От различните функции на NADPH за еритроцитите, една е важна -

ност в работата на антиоксидантната система, а именно сътрудничество с глутатион-

пероксидаза, ензим, редуциращ

редуциране на водороден пероксид до вода. Водородният пероксид в клетката се образува от

свободни кислородни радикали (активни

форми на кислород), последните са общ продукт от дейността на редица

ензими, като цитохромоксидаза.

При използване на определени лекарства (сулфонамиди, (стрептоцид, сулфацил-Na), норсулфазол, парацетамол, аспирин, примахин, метиленово синьо, нафталин) в клетките на ак-

активират се процесите на свободнорадикално окисляване. Обикновена клетка и еритро-

cit, включително, се справят с допълнителното натоварване доста лесно. ако не

Ако описаният ензим е достатъчен, водородният пероксид се натрупва в еритроцита и се увеличава увреждането на мембраните му и хемолизата.

ХОМЕОСТАЗА НА ГЛЮКОЗА В КРЪВТА

Концентрацията на глюкоза в кръвта се променя под въздействието на много хормони. ос-

нови хормони са глюкагон, адреналин, глюкокортикоиди, сомато-

тропен хормонот една страна, и инсулинот друга страна, инсулинът е единственият

венозен хормон на тялото, чието действие е насочено към намаляване на нивата на кръвната захар. Всички други хормони го увеличават.

Намаляване инсулинконцентрацията на кръвната захар се постига, както следва:

моите пътища:

стимулиране на транспортните протеини на цитоплазмената мембрана,

повишен синтез на глюкокиназа, ензим, наречен „lo-

контейнер за глюкоза"

активиране на гликоген синтазата и стимулиране на нейния синтез, което позволява пре-

превръща излишната глюкоза в гликоген,

индуциране на синтеза на глюкозо-6-фосфат дехидрогеназа и 6-фосфоглюконат дехидрогеназа,

стимулиране на синтеза на гликолитични ензими - фосфофруктокиназа, пируват киназа, което позволява на глюкозата да участва в окислителните процеси.

участие на глюкоза в синтеза на триацилглицероли (вижте Синтез на триацилглицероли).

Много тъкани са нечувствителни към действието на инсулина, те се наричат неинсулин

зависимТе включват нервна тъкан, стъкловидно тяло, леща, ретина, гломерулни клетки на бъбреците, ендотелни клетки, тестиси и червени кръвни клетки.

Глюкагон,адреналинИ глюкокортикоидиповишаване нивата на кръвната глюкоза

vi, активиране на мобилизирането на гликоген (гликоген фосфорилаза), стимулиране на синтеза на глюконеогенезни ензими (пируват карбоксилаза, фосфоенолпируват-

карбоксикиназа, фруктозо-1,6-бифосфатаза и глюкозо-6-фосфатаза).

глюкокорти-

Коидите, в допълнение, предотвратяват навлизането на глюкоза в клетката.

ХИПЕРГЛИКЕМИЧНИ СЪСТОЯНИЯ

Хипергликемията е състояние, при което концентрацията на глюкоза в кръвта е над 6 mmol/l.

Въз основа на техния произход има две групи такива състояния:

Физиологичен

хранителни – свързани с приема на храна и обикновено продължават не повече от 2 часа след хранене.

неврогенно - нервно напрежение. Стимулира секрецията на адреналин

хипергликемия при бременни жени – свързана с относителен дефицит

инсулин с увеличаване на телесното тегло и нуждата на плода от глюкоза.

Патологични

При заболявания на хипофизата, кората и медулата на надбъбречните жлези, щитовидната жлеза.

щитовидна жлеза, с органични лезии на централната нервна система и панкреаса-

СЪСДИАБЕТ ДИАБЕТ

Захарният диабет (ЗД) е полиетиологично заболяване, свързано с:

с намаляване на броя на β-клетките на островите на Лангерханс,

с нарушения в нивото на синтеза на инсулин,

с мутации, водещи до молекулярен дефект на хормона,

с намаляване на броя на инсулиновите рецептори и техния афинитет в клетките -

с нарушения в предаването на вътреклетъчния хормонален сигнал.

Маркирайте два видазахарен диабет:

Инсулинозависим захарен диабет (ИЗЗД) - диабет при деца и юноши (юноши)

нула), неговият дял е около 20% от всички случаи на диабет;

Инсулинонезависим захарен диабет (NIDDM) – диабет при възрастни, неговия дял

– около 80%;

Разделянето на видовете диабет на възрастни и юноши не винаги е правилно, тъй като

тъй като има случаи на развитие на NIDDM в ранна възраст, също NIDDM може да се превърне в инсулинозависима форма

3. Диабет при бременност

Нека разгледаме нива 1 и 2 по-подробно.

py SD. Развитието на IDDM се дължи на не-

достатъчен синтез на инсулин V

β-клетките на Лангерхансовите острови са

стомашна жлеза. Сред причините за това е

В момента фокусът е върху

автоимунните лезии и инфекции се елиминират

причинени от β-тропни вируси (вируси

Коксаки, Епщайн-Бар, заушка).

Допълнение

Съществува опасност от използването на краве мляко или формула за хранене на кърмачета поради възможното развитие на имунен отговор към млечен албумин и превключване на имунната атака къмβ - клетки на панкреаса.

За диабета при възрастни водещата причина е

Ной е инсулинова резистентност,

възникващи поради функционални или структурни нарушения на инсулиновите реакции

рецептори.

Сравнителна характеристика на видовете захарен диабет

Диагностика.

Диагнозата инсулинозависим захарен диабет се поставя, ако

Има класически симптоми (полиурия, полидипсия, загуба на тегло).

la) и концентрация на глюкоза на гладно при няколко повтарящи се капилярни теста

кръв над 6,1 mmol/l.

Липса на съответните симптоми при концентрация на глюкоза на гладно

няколко повторни теста на капилярна кръв над 6,1 mmol/l.

При съмнителни (и само!) Случаи - липса на симптоми в комбинация с двусмислени резултати от теста - се препоръчва стрес тест с глюкоза.

зой. Състои се в това субектът да приема глюкоза в размер на 1,5-2,0 g на kg телесно тегло. Кръвните проби се вземат непосредствено преди приема на глюкоза (нула мин.

Обикновено концентрацията се повишава

глюкозата е 50-75% за 60 минути

изследване на нахут и намалява до първоначалните стойности за 90-120 минути.

В абсолютни единици според препоръка

Насоки на СЗОповишаването на нивото на глюкозата трябва да бъде не повече от 7,5

mmol/l при първоначални 4,0-5,0

Допълнение

Понякога проби се вземат само на 0 и 120 минути, но това не е препоръчително.

Това е вярно, тъй като се пропуска допълнителна информация за състоянието на тялото. И така, изкачване стръмно

По останалата част от кривата може да се съди за активносттап. вагус, отговорен за секрецията на инсулин, за абсорбционната функция на червата, за способността на черния дроб да абсорбира глюкоза. Например "гладен" черен дроб с изчерпани резерви

гликоген, по-активно консумира глюкоза от кръвта на порталната вена в сравнение с „хранената“ и покачването на кривата е по-плавно. Подобна крива се наблюдава, когато абсорбцията на глюкоза се влоши поради заболяване на слузта.

чревна зиста. При цироза на черния дроб се наблюдава обратната картина.

Доста често при възрастни се използва обикновена закуска вместо натоварване с глюкоза и кръвта се взема 1, 2 или 2,5 часа след нея. Ако нивото на глюкозата не се нормализира в рамките на определеното време, диагнозата захарен диабет се потвърждава.

Хипергликемични криви

се появяват увеличени през 2-3

пъти нивото на кръвната захар след тренировка, което показва

нарушаване на хормоналните взаимодействия

действия. Нормализирането на показателите става изключително бавно и

завършва не по-рано от 150-180 минути

нахут Най-честата причина за такива криви е скритата

захарен диабет тип 1 и 2 и увреждане на чернодробния паренхим. Хижи-

ток на катехоламини при феохромоцитом и трийодтиронин при хипер-

дисфункция на щитовидната жлеза,

хиперкортицизъм, заболявания на хипоталамуса и хипофизната жлеза също се проявяват под формата на хипергликемична крива.

Допълнение

При измерване на нивата на глюкозата след хранене при пациенти с добре контролиран захарен диабет, резултатите трябва да са в диапазона от 7,6-

9,0 mmol/l. Стойности над 9,0 mmol/l означават, че дозировката на инсулина е неправилна или диабетът не е компенсиран.

Хипогликемични криви–

повишена концентрация на глюкоза

не повече от 25% с бързо връщане към първоначалните стойности

ниям.

Наблюдава се при аденом

Лангерхансови острови, хипотиреоидизъм, хипофункция на надбъбречната кора

ков, чревни заболявания и

Допълнение

ддисбактериоза.

ЕФЕКТИ НА ИНСУЛИНА

Много бързи ефекти (секунди)

Хиперполяризация на мембрани на инсулин-чувствителни клетки;

Активиране на na+/h+ обменника, който позволява изхода на h+ йони, влизането на йони в клетката

Активиране на na+/k+ обменника, който позволява освобождаване на na+ йони и навлизане на k+ йони в клетката;

Инхибирането на Ca2+ помпата води до задържане на Ca2+ йони в клетката;

Стимулиране на транспорта на глюкоза в клетката - появата на глюкозни транспортери върху мембраната;

Бързи ефекти (минути)

Стимулирането на протеин фосфатазите води до активиране на гликоген синтазата,

пируват дехидрогеназа, HMG-SCoA редуктаза, ацетил-S-CoA карбоксилаза;

Увеличава липогенезата чрез създаване на благоприятен "биохимичен"

климат":

активира глюкозо-6-фосфат дехидрогеназата и, което причинява производството на NADPH,

глюкокиназа, която води до синтеза на ацетил-SCoA,

ацетил-S-CoA карбоксилаза и синтаза на мастни киселини, повишавайки синтеза на мастни киселини.

Активира cAMP фосфодиестераза, като по този начин намалява нейното активиране

влияние върху протеин киназа А и катаболни реакции.

1. Бавни ефекти (минути до часове)

Активиране на синтеза на глюкокиназа, АТФ-цитрат лиаза, ацетил-S-CoA-карбо-

ксилаза, синтаза на мастна киселина, пируват киназа, глюкозо-6-фосфат дехидрогеназа, цитолозол малат дехидрогеназа.;

Повишен синтез на tRNA за увеличаване на скоростта на транскрипция. Въпреки това, производството на антагонистична ензимна иРНК намалява (например за PEP-

карбоксикиназа);

Повишава сериновото фосфорилиране на рибозомния протеин S6, което стимулира протеиновия синтез.

Много бавни ефекти (часове до дни)

Повишава синтеза на соматомедин, който е зависим от растежния хормон;

Увеличава растежа и пролиферацията на клетките, като същевременно действа синергично с

соматомедин;

Стимулира тирозин киназите, кара клетката да премине от G1 към S-фазата на клетъчния цикъл.

ПОСЛЕДСТВИЯ ОТ ИНСУЛИНОВ ДЕФИЦИТ

Бързи последствияХипергликемия

– тъй като няма влияние на инсулина и влиянието на инсулина преобладава

намаляване на глюкагон, адреналин, кортизол, растежен хормон.Глюкозурия

–бъбречен праг за глюкоза, т.е. концентрация на глюкоза в кръвта

където нивото на глюкозата е от 0,8 mmol/l до 2,78 mmol/ден, в други единици около 0,5

g/ден, при диабет количеството загубена глюкоза е до 100 g/ден или повече.

Преобладаване протеинов катаболизъмпрекомерният анаболизъм води до натрупване

азотни продукти

обмен, предимно на урея и нейното повишено

ново развъждане. Излишък

аминокиселините влизат в лепило

конеогенеза.

Глюкоза и урея

осмотично задържат вода в бъбречния лумен

тубула и възниква от-

люрияОбемът на урината се увеличава 2-3 пъти.

Повишено гниене

TAG в мастната тъкан и черния дроб причинява аномалия

много високо окисление

мастни киселини и натрупването на недоокислените им

продукти - кетонови тела.

Това води до кетонемия,

кетонурияИ кетоацидоза.

При диабет концентрацията на кетонни тела се увеличава

100-200 пъти и достига

350 mg% (нормално 2 mg% или

0,1-0,6 mmol/l).

За полиурия с мо-

чой, освен вода, се губят и соли, по-специално карбо-

natyимащ алкален характер. Това влошава ацидозата.

В резултат на това

Възникват параграфи 4, 5, 6 дехид-

въртене(в тежки случаи до 5 l) на тялото, което се състои от спад в обема

кръвоизлив, дехидратация на клетките и тяхното набръчкване (отпусната кожа, хлътнали очи)

за меки очни ябълки, сухи лигавици), понижаване на кръвното налягане. Ацидозата причинява задух (дишане на Kussmaul, бързо и дълбоко) и допълнителни

дехидратация на тялото.

Центърът за жажда се активира и започва полидипсия.

Дехидратацията неизбежно води до нарушение на кръвообращението в тъканите.

nyakh - активира се анаеробна гликолиза, натрупва се лактат и в допълнение към ке-

възниква ацидоза лактатна ацидоза.

Подкисляването на околната среда води до промяна във взаимодействието на инсулина с рецептора

рами, клетките стават нечувствителни към инсулин – инсулинова резистентност-

ност.

Ацидозата на кръвта намалява концентрацията на 2,3-дифосфоглицерат в еритроцитите.

тах. Това, увеличавайки афинитета на хемоглобина към кислорода, създава тъканна хипоксия и

влошава лактатната ацидоза

Дългосрочни последствия

Хипергликемията рязко увеличава консумацията на глюкоза от инсулинонезависимите тъкани (клетки на артериалните стени, ендотел, Шванови клетки, еритроцити,

стомана и ретина на окото, тестисите и гломерулните клетки на бъбреците), в тях са принудени да се активират специални пътища на метаболизма на глюкозата. Тяхната интензивност се определя само от наличието на глюкоза:

Превръщането на глюкозата в

сорбитол.

Сорбитолът не прониква добре през клетъчните мембрани; натрупването му в цитозола води до

осмотично набъбване на клетките и нарушаване на техните функции.

Например, появата на катаракта на лещата и невропатии (нарушено усещане за допир) в клетките на ШванНеензимно гликозилиране

различни бели

kov, променяйки техните свойства и активирайки техния синтез поради излишък на енергия:

увеличава се синтеза на гликопротеини в базалната мембрана на бъбречните гломерули. Това води до запушване на капилярите и нарушена филтрация

синтезът на гликопротеини в ретината се увеличава, което причинява подуване

кръвоизливи в ретината

синтезът на гликопротеини в стъкловидното тяло се увеличава

синтезът на тъканни протеини се увеличава поради наличието на глюкоза и енергия

гликозилираните протеини на лещите се комбинират в големи агрегати,

разпръскваща светлина. Това причинява помътняване на лещата и катаракта.

гликозилиране на хемоглобина в еритроцитите, образуване на HbA 1 C

протеини на коагулационната система, което повишава вискозитета на кръвта

LDL протеини, което намалява свързването им с рецепторите и повишава концентрацията на холестерол в кръвта

HDL протеини, което повишава афинитета им към рецепторите и бързото им елиминиране

отделяне от кръвния поток

Поради последните две нарушения възникват макроангиопатии и се развива атеросклероза.

розосклероза на кръвоносните съдове в мозъка, сърцето, бъбреците, крайниците. Типично типично за

При калорична диета от 2000–3000 kcal дневният прием на въглехидрати е 300–450 g. С храната се доставят нишесте, захароза, лактоза и диетични фибри (фибри и др.). Смилането на въглехидратите започва в устната кухина с участието на слюнчената α-амилаза, която разгражда α-1,4-гликозидните връзки в нишестето. Тук не се случва пълно разграждане на нишестето, тъй като храната остава в устата за кратко време. В устната кухина от нишестето се образуват големи фрагменти, наречени декстрини. Стомашният сок не съдържа ензими, които разграждат въглехидратите. По-нататъшното смилане на въглехидратите се извършва в тънките черва. Панкреатичният ензим α-амилаза разцепва α-1,4-гликозидните връзки на нишестето и декстрините, α-1,6-гликозидните връзки се разцепват от ензима на чревния сок - амило-1,6-гликозидаза. Действието на два ензима произвежда дизахарида малтоза. Панкреатичната амилаза не разцепва β-1.4-гликозидните връзки, които свързват глюкозните остатъци в целулозната молекула. Следователно диетичните фибри не се усвояват, но трябва да присъстват в храната, тъй като подобряват перисталтиката, ускоряват чувството за ситост и намаляват нивата на холестерола в кръвта, тъй като жлъчните киселини се адсорбират върху тях и се отстраняват от тялото. Диетичните фибри трябва да присъстват в диетата при затлъстяване, запек, атеросклероза и диабет. Малтозата, образувана от нишесте, както и хранителните дизахариди - захароза и лактоза - се усвояват от ензими на тънките черва - дизахаридази. Тези ензими не работят в чревния лумен, а на повърхността на чревните епителни клетки. Малтозата се разгражда от малтазата до 2 глюкозни молекули, лактозата от лактаза до глюкоза и галактоза, захарозата от захароза до глюкоза и фруктоза (фиг. 3). Всички монозахариди се абсорбират, първо чрез улеснена дифузия, а след това чрез активен транспорт в симпорт с Na + йони.

Фиг.3. Катаболизъм на дизахаридите и патогенеза на дизахаридозите

Кръвта на порталната вена съдържа три монозахарида: глюкоза, фруктоза и галактоза. Всички те попадат в черния дроб, където фруктозата и галактозата се обединяват, т.е. те се превръщат в глюкоза - единственият монозахарид, използван от всички клетки на нашето тяло.

Дизахаридозите са нарушения в смилането на дизахаридите, свързани с недостатъчна активност на дизахаридазите. Недостатъчната ензимна активност може да бъде вродена или придобита. Симптомите на вродените форми се появяват доста рано, например след първото хранене с кърма (с лактазен дефицит) или когато към диетата се добави захар или нишесте. При чревни заболявания могат да се наблюдават придобити форми. Неразделените дизахариди причиняват осмотична диария и се ферментират от чревната микрофлора, за да образуват въглероден диоксид, което води до метеоризъм и колики.

МЕТАБОЛИЗЪМ НА ГЛИКОГЕН

Много тъкани синтезират гликоген като резервна форма на глюкоза. Синтезът и разграждането на гликогена осигурява постоянна концентрация на глюкоза в кръвта. Синтез на гликогенпротича при покой и ситост, тъй като всеки анаболен процес изисква енергия. Гликогенът се отлага главно в черния дроб и мускулите. Глюкозата, влизаща в клетката, се фосфорилира с участието на хексокиназа за сметка на АТФ, което води до образуването на глюкозо-6-фосфат, който се превръща в глюкозо-1-фосфат в обратима реакция под действието на фосфоглюкомутаза. След това, с участието на UTP, глюкозо-1-фосфатът се превръща в UDP-глюкоза. Тази молекула се използва като донор на глюкозни остатъци по време на синтеза на гликоген.

Тъй като гликогенът в клетката никога не се разгражда напълно, синтезата на гликоген се извършва чрез удължаване на вече съществуваща полизахаридна молекула, наречена „праймер“. Глюкозните остатъци от UDP-глюкоза са последователно прикрепени към "семето" чрез α-1,4-гликозидна връзка с участието на ензима гликоген синтаза. Разклонената структура на гликогена се формира с участието на "разклонен ензим" (фиг. 4). Регулаторните ензими в синтеза на гликоген са гликоген синтаза и хексокиназа. Синтезът на гликоген се увеличава под въздействието на инсулин и се инхибира от глюкагон, катехоламини и глюкокортикостероиди.

Фиг.4. Метаболизъм на гликоген в черния дроб

Разграждането на гликогена става чрез последователно елиминиране на глюкозни остатъци под формата на глюкозо-1-фосфат. Гликозидната връзка се разцепва с добавянето на неорганичен фосфат, така че процесът се нарича фосфоролиза, а ензимът се нарича фосфорилаза. Полученият глюкозо-1-фосфат след това се изомеризира от фосфоглюкомутаза до глюкозо-6-фосфат. В черния дроб (но не и в мускулите) глюкозо-6-фосфатът може да се хидролизира до образуване на глюкоза, която се освобождава в кръвта. Тази реакция се катализира от глюкозо-6-фосфатаза. Мускулният гликоген не се използва за поддържане на нивата на кръвната захар, тъй като ензимът глюкозо-6-фосфатаза не присъства в мускулите и там не може да се образува свободна глюкоза, а глюкозо-6-фосфатът не може да проникне през клетъчната мембрана. Така черният дроб складира глюкозата под формата на гликоген не толкова за собствените си нужди, колкото за поддържане на постоянна концентрация на глюкоза в кръвта. Функцията на мускулния гликоген е да освобождава глюкозо-6-фосфат, който се консумира в самия мускул за окисляване и използване на енергия.

Регулаторните ензими за разграждането на гликогена са фосфорилаза и глюкозо-6-фосфатаза. Процесът на разграждане се засилва от катехоламини, глюкагон и глюкокортикостероиди; инхибира инсулина.