Транспорт на фруктоза в клетките. Транспорт на вещества през клетъчните мембрани. Курс лекции по биохимия
Поглъщането на глюкоза от клетките от кръвния поток също става чрез улеснена дифузия. Следователно скоростта на трансмембранния глюкозен поток зависи само от неговия градиент на концентрация. Изключение правят клетките на мускулната и мастната тъкан, където улеснената дифузия се регулира от инсулин.
Преносители на глюкоза(GLUT) се намират във всички тъкани. Има няколко разновидности на GLUTs и те са номерирани според реда, в който са открити. Описаните 5 типа GLUT имат подобна първична структура и организация на домейна. GLUT-1 осигурява постоянен поток от глюкоза към мозъка. GLUT-2 се намира в клетките на органи, които отделят глюкоза в кръвта (черен дроб, бъбреци). Именно с участието на GLUT-2 глюкозата преминава в кръвта от ентероцитите и черния дроб. GLUT-2 участва в транспортирането на глюкоза в β-клетките на панкреаса. GLUT-3 се намира в много тъкани и има по-голям афинитет към глюкозата от GLUT-1. Освен това осигурява постоянно снабдяване с глюкоза на клетките на нервната и други тъкани. GLUT-4 е основният транспортьор на глюкоза в клетките на мускулите и мастната тъкан. GLUT-5 се намира предимно в клетките тънко черво. Неговите функции не са добре известни.
Всички видове GLUT могат да бъдат намерени както в плазмената мембрана, така и в цитозолните везикули. GLUT-4 (в по-малка степен GLUT-1) е почти изцяло разположен в цитоплазмата на клетката. Ефектът на инсулина върху такива клетки води до движение на везикули, съдържащи GLUT, към плазмената мембрана, сливане с нея и включване на транспортери в мембраната. След това е възможен улеснен транспорт на глюкоза в тези клетки. След намаляване на концентрацията на инсулин в кръвта, глюкозните транспортери отново се преместват в цитоплазмата и потокът на глюкоза в клетката спира.
Глюкозата преминава в чернодробните клетки с участието на GLUT-2, независимо от инсулина. Въпреки че инсулинът не повлиява транспорта на глюкоза, той индиректно повишава притока на глюкоза в хепатоцитите по време на храносмилането чрез индуциране на синтеза на глюкокиназа и по този начин ускоряване на глюкозното фосфорилиране.
Транспортирането на глюкоза от първичната урина до клетките на тубулите на бъбреците става чрез вторичен активен транспорт. Поради това глюкозата може да навлезе в клетките на тубулите, дори ако нейната концентрация в първичната урина е по-малка, отколкото в клетките. Глюкозата се реабсорбира от първичната урина почти напълно (99%) в крайната част на тубулите.
Известни са различни нарушения в работата на глюкозните транспортери. Наследствен дефект в тези протеини може да е в основата на независимостта на инсулина диабет.
Край на работата -
Тази тема принадлежи на:
Курс лекции по биохимия
Образователна институция.. Гродненски държавен медицински университет..
Ако имате нужда от допълнителен материал по тази тема или не сте намерили това, което търсите, препоръчваме да използвате търсенето в нашата база данни с произведения:
Какво ще правим с получения материал:
Ако този материал се оказа полезен за вас, можете да го запазите на страницата си в социалните мрежи:
| туит |
Всички теми в този раздел:
Курс лекции по биохимия
Наръчник за студенти от медицинските и педиатричните факултети на Гродно UDC BBK K93
Модифицирани аминокиселини, присъстващи в протеините
Модификацията на аминокиселинните остатъци се извършва вече в състава на протеините, т.е. само след края на техния синтез. Молекулата на колагена съдържа: 4-гр
Пептиди
Пептидът се състои от два или повече аминокиселинни остатъка, свързани с пептидни връзки. Пептидите, съдържащи до 10 аминокиселини, се наричат олигопептиди. Често в на
Нива на структурна организация на протеините
Първичната структура е строго определена линейна последователност от аминокиселини в полипептидната верига. Стратегически принципи за изследване на първичната структура на протеина
Методи за определяне на С-терминални аминокиселини
1. Метод на Акабори. 2. Метод с използване на карбоксипептидаза. 3. Метод с използване на натриев борохидрид. Общи модели по отношение на ami
Ролята на шапероните в защитата на клетъчните протеини от денатуриращ стрес
Шапероните, участващи в защитата на клетъчните протеини от денатуриращи ефекти, както е споменато по-горе, се наричат протеини на топлинен шок (HSP) и често се споменават в литературата като HSP.
Заболявания, свързани с нарушено сгъване на протеини
Изчисленията показват, че само малка част от теоретично възможните варианти на полипептидни вериги могат да приемат една стабилна пространствена структура. Повечето от тези протеини
Активният център на протеините и селективността на свързването му с лиганда
Активният център на протеините е определена част от протеиновата молекула, обикновено разположена в нейната вдлъбнатина, образувана от аминокиселинни радикали, събрани в определено пространство.
Роля на металите в ензимната катализа
Също толкова важна роля се отрежда на металните йони при осъществяването на ензимната катализа. Участие на металите в електрофилната катализа. з
Промени в енергията при химични реакции
Всички химични реакции протичат, като се подчиняват на два основни закона на термодинамиката: закона за запазване на енергията и закона за ентропията. Съгласно тези закони общата енергия на химическата система и нейната среда
Ролята на активния център в ензимната катализа
В резултат на изследване беше показано, че молекулата на ензима, като правило, е многократно по-голяма от молекулата на субстрата, подложена на химическа трансформация от този ензим. ВКонтакте
ковалентна катализа
Ковалентната катализа се основава на атаката на нуклеофилни (отрицателно заредени) или електрофилни (положително заредени) групи на активния център на ензима от субстратни молекули с образуването на ковал
необратимо инхибиране
Необратимо инхибиране се наблюдава в случай на образуване на ковалентни стабилни връзки между молекулата на инхибитора и ензима. Най-често активното място на ензима претърпява модификация. Като резултат
Обратимо инхибиране
Обратимите инхибитори се свързват с ензима чрез слаби нековалентни връзки и при определени условия лесно се отделят от ензима. Обратимите инхибитори са конкурентни и някои
Антиметаболити като лекарства
Като инхибитори на ензими по конкурентен механизъм в медицинска практикаизползвайте вещества, наречени антиметаболити. Тези съединения са структурни аналози на естествени субстрати
Регулиране на каталитичната активност на ензимите чрез протеин-протеинови взаимодействия
Някои ензими променят своята каталитична активност в резултат на протеин-протеинови взаимодействия. Има 2 механизма на ензимно активиране, използващи протеин-протеинови взаимодействия:
Регулиране на каталитичната активност на ензимите чрез частична (ограничена) протеолиза
Някои ензими, които функционират извън клетките (в стомашно-чревния тракт или в кръвната плазма), се синтезират като неактивни прекурсори и се активират само в резултат на хидролиза на един или повече
Ензимопатии
В основата на много заболявания са нарушенията на функционирането на ензимите в клетката - ензимопатии. Придобитите ензимопатии, както и протеинопатиите като цяло, изглежда се наблюдават при всички заболявания.
Използването на ензими като лекарства
Използването на ензими като терапевтични средстваима много ограничения поради тяхната висока имуногенност. Въпреки това, ензимната терапия се развива активно в следното
Структура и функции на ДНК
ДНК има първична, вторична и третична структура. Първичната структура на ДНК е редът на редуване на дезоксирибонуклеозид монофосфати (dNMP) в полинуклеотидна верига. Накратко това
Организация на човешкия геном
Общата дължина на ДНК на хаплоидния набор от 23 човешки хромозоми е 3,5 × 109 базови двойки. Това количество ДНК е достатъчно за създаването на няколко милиона гени. Истината обаче
Видове и особености на структурната организация на РНК
Молекулата на РНК е изградена от една полинуклеотидна верига. Отделни участъци от веригата образуват спираловидни бримки - фиби, поради водородни връзки между комплементарни азотни бази
Хибридизация на нуклеинови киселини
вторична структура нуклеинова киселинаобразувани поради слаби взаимодействия – водородни и хидрофобни. Когато разтворът на ДНК се нагрява, такива връзки се разрушават и полинуклеотидните вериги се разминават.
Методи за изследване на структурата на нуклеиновите киселини
В продължение на няколко години първичната структура на нуклеиновите киселини се преценява по косвени данни (оценен е броят на пуриновите и пиримидиновите бази, разпределението на второстепенните бази, характеристиките на физичния
ДНК биосинтеза
Дублирането на ДНК при еукариотите навлиза в S-фаза клетъчен цикъл. Започването на репликацията се регулира от специфични сигнални протеинови молекули - растежни фактори. Те се свързват с рецепторите на клетъчната мембрана
възстановяване на ДНК
Високата стабилност на ДНК се осигурява не само от консерватизма на нейната структура и високата точност на репликацията, но и от наличието на специални възстановителни системи в клетките на всички живи организми.
Биосинтеза на РНК
Транскрипцията е първата стъпка в внедряването на генетичната информация в клетката. По време на този процес се осъществява синтеза на РНК верига, чиято нуклеотидна последователност е комплементарна на
Регулиране на транскрипцията
Транскрипцията не е свързана с фазите на клетъчния цикъл; може да се ускорява и забавя в зависимост от нуждата на клетката или организма от определен протеин. Такова избирателно забавление
обработка на РНК
Всички видове РНК се синтезират като прекурсори и изискват обработка (узряване). Обработката на иРНК започва с затваряне
обратна транскрипция
Някои РНК-съдържащи вируси (вирус на саркома на Раус, HIV) имат уникален ензим - РНК-зависима ДНК полимераза, често наричана обратна транскриптаза
Активиране на аминокиселини
На етапа на подготовка за синтез всяка от 20-те протеиногенни аминокиселини е свързана с α-карбоксилна група към 2¢- или 3¢-хидроксилния радикал на акцепторния край
Синтез на протеини при еукариоти
В хода на протеиновия синтез информацията се чете от иРНК в посока от 5¢- до 3¢-края, осигурявайки пептидния синтез от N- до С-края. Събитията на рибозомата включват етапи на започване
Посттранслационни промени в протеините
Много протеини се синтезират в неактивна форма (прекурсори) и след конвергенция с рибозомите претърпяват постсинтетични структурни модификации. Тези конформационни и структурни промениполип
Регулация на протеиновия синтез
Соматичните клетки на всички тъкани и органи на многоклетъчния организъм съдържат една и съща генетична информация, но се различават една от друга по съдържанието на определени протеини. За д
Инхибитори на матриксния биосинтез
Съществува голяма групавещества, които инхибират синтеза на ДНК, РНК или протеини. Някои от тях са намерили приложение в медицината за лечение на инфекциозни заболявания и неопластични заболявания, докато други са
Използването на ДНК технологията в медицината
Постиженията в областта на молекулярната биология значително повлияха на съвременната медицина: те не само задълбочиха знанията за причините за много заболявания, но и допринесоха за разработването на нови подходи към тяхното
Специфични и общи пътища на катаболизъм
Има три етапа на катаболизма: 1). Полимерите се превръщат в мономери (протеините в аминокиселини, въглехидратите в монозахариди, липидите в глицерол и мастни киселини). химически
Метаболити в нормални и патологични състояния
Всяка секунда в живата клетка се образуват стотици метаболити. Техните концентрации обаче се поддържат на определено ниво, което е специфична биохимична константа или ре
Нива на изследване на метаболизма
Нива на изучаване на метаболизма: 1. Целият организъм. 2. Изолирани органи (перфузирани). 3. Срезове от тъкани. 4. Клетъчни култури. 5. Хомо
Мембранни липиди
Мембранните липиди са амфифилни молекули, т.е. молекулата съдържа както хидрофилни групи (полярни глави), така и алифатни радикали (хидрофобни опашки), които спонтанно образуват двоен слой;
Механизми на мембранен транспорт на вещества
Има няколко начина за пренос на вещества през мембрана: Простата дифузия е преносът на малки неутрални молекули по концентрационен градиент без енергия и
Структурна организация на веригата на тъканното дишане
Компонентите на дихателната верига във вътрешната мембрана на микохондриите образуват комплекси: I комплекс (NADH-CoQH2-редуктаза) - приема електро
Окислително фосфорилиране на АТФ
Окислителното фосфорилиране е процесът на образуване на АТФ, съчетан с транспортирането на електрони по веригата на тъканно дишане от окисления субстрат към кислорода. Електроните винаги се стремят
Химиосмотична хипотеза от Питър Мичъл (1961)
Основните постулати на тази теория са: вътрешната мембрана на митохондриите е непропусклива за H+ и OH− йони; поради енергията на електронен транспорт през
Структурата на АТФ синтазата
АТФ синтазата е интегрален протеин на вътрешната мембрана на митохондриите. Той се намира в непосредствена близост до дихателната верига и се нарича комплекс V. АТФ синтазата се състои от 2 субединици, около
Нарушения на енергийния метаболизъм
Всички живи клетки постоянно се нуждаят от АТФ, за да изпълняват различни видоведейности. Нарушаването на всеки етап от метаболизма, което води до спиране на синтеза на АТФ, е фатално за клетката. тъкани
Пероксидазен тип окисление
Окисление на субстрата чрез дехидрогениране. Два водородни атома се прехвърлят към кислородна молекула, за да образуват пероксид: FAD-зависим оксид
Монооксигеназен тип окисление
Монооксигеназите (хидроксилазите) катализират включването на един атом от кислородна молекула в субстрата. Друг кислороден атом се редуцира до вода. За работата на монооксигеназната система
Реактивни кислородни видове (свободни радикали)
В тялото, в резултат на редокс реакции, реактивни кислородни видове (ROS) се генерират постоянно по време на едноелектронната редукция на кислород (молекула и
Липидна пероксидация (LPO)
LPO реакциите са свободни радикали и постоянно възникват в тялото, както и реакциите на образуване на ROS. Обикновено те се поддържат на определено ниво и изпълняват редица функции.
Антиоксидантни системи на тялото
В организма токсичният ефект на реактивните кислородни видове се предотвратява чрез функционирането на антиоксидантни защитни системи. Обикновено се поддържа баланс между оксидант (прооксидант)
Хормонални рецептори
Биологично действиехормоните се проявява чрез тяхното взаимодействие с рецепторите на прицелните клетки. Наричат се клетки, които са най-чувствителни към влиянието на определен хормон
Гуанилат циклазна система
Тази система, която генерира cGMP като вторичен посредник, свързан с гуанилат циклаза. Този ензим катализира образуването на cGMP от GTP (подобно на аденилат циклазата). c молекули
Азотен оксид
Азотният оксид се образува от аминокиселината аргинин с участието на сложна Ca2+-зависима ензимна система, наречена NO-синтаза, която присъства в нервната тъкан, ендоте
Механизмът на предаване на хормонален сигнал през вътреклетъчните рецептори
Предаването на сигнал на хормони с липофилни свойства (стероидни хормони) и тироксин е възможно, когато преминават през плазмената мембрана на целевите клетки. Хормоналните рецептори се намират в цитозола
Хормони на хипоталамуса и хипофизната жлеза
Либерини Статини Хипофизни тропни хормони Тиреолиберин Кортиколиберин Соматолиберин Лулиберин Фол
Хормони на щитовидната жлеза
Основни хормони щитовидната жлеза- тироксин (тетрайодтиронин, Т4) и трийодтиронин (Т3), които са йодирани продукти
Биологично действие
Тъканите на тялото се разделят на два вида според чувствителността към инсулин: 1) инсулинозависими - съединителна, мастна, мускулна; тъканта е по-малко чувствителна към инсулин
Хипофункция на панкреаса
При недостатъчна секреция на инсулин се развива захарен диабет. Има два вида захарен диабет: инсулинозависим (тип I) и неинсулинозависим (тип II). Insul
Глюкагон
Глюкагонът е едноверижен полипептид, състоящ се от 29 аминокиселинни остатъка. Синтезира се в α-клетките на Лангерхансовите острови, в невроендокринните клетки на червата. G ефекти
Хипофункция на паращитовидните жлези (хипопаратироидизъм)
Основният симптом на хипопаратироидизъм поради недостатъчност паращитовидни жлези, хипокалцемия. В резултат на това се увеличава нервно-мускулната възбудимост, която се проявява с тонични атаки
Хормони на надбъбречната медула
В надбъбречната медула хромафиновите клетки синтезират катехоламини - допамин, адреналин и норепинефрин. Непосредствен предшественик на катехолите
Биологично действие
Ефектът на глюкокортикоидите върху метаболизма е свързан със способността им координирано да повлияват различни тъкани и различни процеси, както анаболни (в черния дроб), така и
Минералокортикоиди
Алдостеронът е най-активният минералкортикоид. Синтезът и секрецията на алдостерон от клетките на надбъбречната зона гломерулоза се стимулират от ниска концентрация на Na
мъжки полови хормони
Мъжки полови хормони - андрогени (от гръцки "andros" - мъжки) - тестостерон, дихидротестостерон, андростерон. Синтезиран в клетки на Лайдиг
анаболен стероид
Анаболните стероиди са синтетични вещества, подобни по структура на андрогените, с висока анаболна и ниска андрогенна активност. Действието на анаболните стероиди се проявява в
женски полови хормони
Те включват естрогени (С18 стероиди) и прогестини (С21 стероиди). Естрогените се образуват чрез ароматизиране на андрогени. В яйчниците от тестото
Действие върху негениталните органи
Действайки върху мозъка, естрогените осигуряват формирането на сексуален инстинкт и психическо състояниеЖени. Естрогените имат анаболен ефект
Ейкозаноиди
Ейкозаноиди – биологично активни вещества, синтезиран от повечето клетки от полиенови мастни киселини, съдържащи 20 въглеродни атома ("ейкоса" - на гръцки означава 20). Ейкозаной
Ейкозаноидна номенклатура
Простациклини - PGI2, PGI3. Простациклин PGI2 се синтезира в съдовия ендотел, сърдечния мускул, маточната тъкан и стомашната лигавица. Той се разшири
Използването на хормони в медицината
1. Хормоните се използват за компенсиране на техния дефицит в организма при хипофункция ендокринни жлези (заместителна терапия): Инсулин - при захарен диабет; Тирок
Основни характеристики на водоразтворимите витамини
Име Дневна нужда, mg Коензимна форма Биологични функции Характерни особеностиавитаминоза
Основни характеристики на мастноразтворимите витамини
Име дневна нужда mg Биологични функции Характерни признаци на авитаминоза А
Осигуряване на тялото с витамини
Храната е източник на витамини за хората. Важна роля в образуването на витамини имат чревните бактерии, които синтезират редица витамини. Водоразтворими витамини в тъканите
Хиповитаминоза
Нуждата на човек от витамини зависи от пола, възрастта, физиологичното състояние и интензивността на работата. Значително влияние върху човешката нужда от витамини има хара
Хипервитаминоза
Заболявания в резултат на прекомерен прием водоразтворими витаминине са описани. Използва се физиологично необходимата част от постъпилите в организма витамини
Използването на витамини в клиничната практика
Използването на витамини за профилактика и лечебни целиможе да се систематизира по следния начин. IN превантивни цели: 1. Професионалист
Антивитамини
Антивитамините са вещества, които причиняват намаляване или пълна загуба на биологичната активност на витамините. Антивитамините могат да се разделят на две основни групи: 1) антивитамини, които
Антивитамини
Витамин Антивитамин Механизмът на действие на антивитамина Използването на антивитамин 1. Пара-амино-бен
Метаболизъм на фруктоза
Значително количество фруктоза, която се образува по време на разграждането на захарозата, преди да влезе в системата на порталната вена, се превръща в глюкоза още в чревните клетки. Останалата част от фруктозата се усвоява
Метаболизъм на лактозата
Лактозата, дизахарид, открит само в млякото, се състои от галактоза и глюкоза. Лактозата се синтезира само от секреторните клетки на жлезите на бозайниците по време на кърмене. Съдържа се в млякото
оксидаза
Делът на глюкозата, пренасочен към метаболизма по пътя на глюкуроновата киселина, е много малък в сравнение с голямото количество, което се разгражда по време на гликолизата или синтеза на гликоген. Въпреки това аз
Инсулин
Ориз. 18.-1. Регулиране на активността на гликоген синтазата. Разграждането на гликогена може да се извърши по два начина. 1. Хидролитичен - с участието на амилаза с образуването
Регулиране на синтеза на триацилглицерол
В абсорбционния период с увеличаване на съотношението инсулин/глюкагон се активира синтеза на TAG в черния дроб. В мастната тъкан се индуцира синтеза на липопротен липаза (LPL), т.е. през този период актът
Регулиране на мобилизацията на триацилглицерол
Мобилизирането на депозираните TAG се стимулира от глюкагон и адреналин и, но в много по-малка степен, хормон на растежа и кортизол. В пост-абсорбционния период и по време на гладуване, глюкагон, действие
затлъстяване
Състоянието, когато телесното тегло е с 20% по-високо от идеалното за даден индивид, се счита за затлъстяване. Развива се, когато процесите на липогенеза преобладават в мастната тъкан. Образуването на адипоцити
Метаболизъм на мастни киселини
Мастните киселини, освободени по време на липолизата, влизат в кръвния поток и се транспортират в състояние, свързано със серумния албумин. Приемът на FFA е придружен от появата в плазмата и на hl
Обмяна на кетонни тела
По време на гладуване, продължително физическа дейности в случаите, когато клетките не получават достатъчно глюкоза (стомашно-чревни разстройства при деца, нисковъглехидратна диета и др.).
Синтез на мастни киселини
Синтезът на мастни киселини се извършва главно в черния дроб, в по-малка степен - в мастната тъкан и лактиращата млечна жлеза. Гликолиза и последващо окислително декарбоксилиране на пиру
Биохимия на атеросклерозата
Атеросклерозата е патология, характеризираща се с появата на атерогенни плаки по вътрешната повърхност на съдовата стена. Една от основните причини за развитието на такава патология е дисбалансът между
Разграждане на протеини в стомашно-чревния тракт
Смилането на протеините започва в стомаха под действието на ензими. стомашен сок. На ден се отделят до 2,5 литра и се отличава от другите храносмилателни сокове по силно киселинен начин.
Разграждане на протеини в тъканите
Осъществява се с помощта на протеолитични лизозомни ензими катепсини. Според структурата на активния център се разграничават цистеинови, серинови, карбоксилни и метални.
Трансформация на аминокиселини от чревната микрофлора
Чревните микроорганизми имат набор от ензимни системи, които са различни от съответните ензими на човешките тъкани и катализират голямо разнообразие от трансформации.
Трансаминиране на аминокиселини
Трансаминиране - реакции на прехвърляне на a-аминогрупа от аминокиселина към a-кетокиселина, което води до образуването на нова кетокиселина и нова аминокиселина. Реакциите се катализират от фермата
Биологичното значение на трансаминирането
Трансаминирането е първата стъпка в дезаминирането на повечето аминокиселини, т.е. началния етап на техния катаболизъм. Получените кето киселини се окисляват в TCA или се използват за
Окислително дезаминиране на глутамат
Дезаминирането на глутаминовата киселина се проявява най-активно в тъканите. Реакцията се катализира от ензима глутамат дехидрогеназа, който до известна степен се различава от типичните оксидази с L-ами
Индиректно дезаминиране на аминокиселини
Повечето аминокиселини не могат да бъдат дезаминирани в една стъпка като глутамат. Аминогрупите на тези аминокиселини се прехвърлят към a-кетоглутарат, за да образуват глутаминова киселина.
Биогенни амини
Хистаминът се произвежда чрез декарбоксилиране на хистидин в мастоцитите. съединителната тъкан. В човешкото тяло изпълнява следните функции: Стимулира секрецията на стомаха
Пътища на катаболизъм на въглеродния скелет на аминокиселините
Трансаминирането и дезаминирането на аминокиселините води до образуването на безазотни въглеродни скелети от аминокиселини - α-кето киселини. Протеините са изградени от 20 аминокиселини, които се различават по структура.
Тъканна детоксикация на амоняк
Осъществява се в тъканите (мозък, ретина, мускули, черен дроб, бъбреци и др.) по три основни начина: 1. Основният начин е свързването на NH3 с глутаминовата киселина до образуване
Обща (окончателна) неутрализация на амоняка
Образуване и отделяне на амониеви соли. Ролята на глутаминазата. В бъбреците под действието на глутаминазата глутаминът се хидролизира с образуването на амоняк. Този процес е един
Нарушения на синтеза и екскрецията на урея
Хиперамонемията е повишаване на концентрацията на амоняк в кръвта. Интоксикацията с амоняк е в основата на развитието на чернодробна кома. Една от основните причини за токсичността на NH3 на молекула
Метаболизъм на метионин
Метионинът е незаменима аминокиселина. Метиловата група на метионина е подвижен едновъглероден фрагмент, използван за синтеза на редица съединения. Прехвърляне на метиловата група на метионина към съответната
Реакция на активиране на метионин
Активната форма на метионин е S-аденозилметионин (SAM), получен от добавянето на метионин към молекула на аденозин. Аденозинът се образува от хидролизата на АТФ. Тази реакция
Метаболизъм на фенилаланин и тирозин
Фенилаланинът е незаменима аминокиселина, тъй като неговият бензенов пръстен не се синтезира в животински клетки. Метаболизмът на метионина се осъществява по 2 начина: включва се в протеините или пр
Фенилкетонурия
В черния дроб на здрави хора малка част от фенилаланина (до 10%) се превръща във фениллактат и фенилацетилглутамин. Този път на катаболизъм на фенилаланин става основен, когато основният път е нарушен -
ксантинурия
Ксантинурията е наследствена ензимопатия, свързана с дефект в ксантин оксидазата, което води до нарушен пуринов катаболизъм до пикочна киселина. Може да се наблюдава в плазмата и урината
Алостерична регулация на метаболитни пътища
Алостеричните регулатори обикновено са два вида: 1. Крайни продукти на вериги от последователни реакции, които регулират синтеза си по принципа на обратната връзка.
Връзката на метаболизма
Метаболизмът като цяло не трябва да се разбира като сбор от обмена на протеини, нуклеинови киселини, въглехидрати и липиди. В резултат на взаимодействието на обмените на отделни класове органични съединения
Ролята на черния дроб в метаболизма на въглехидратите
Основната роля на черния дроб в метаболизма на въглехидратите е да поддържа нормални нива на кръвната захар - тоест в регулирането на нормогликемията. Това се постига чрез
Изхвърляне на нормалните метаболити
1. Неутрализиране на пигменти. В клетките на ретикулоендотелната система на черния дроб протича катаболизъм на хема до билирубин, конюгиране на билирубин с глюкуронова киселина в хепатоцитите и р
Неутрализиране на ксенобиотиците
Неутрализирането на повечето ксенобиотици протича в 2 фази: I - фаза на химична модификация; II - фаза на конюгация. Химическа модификация
Хем катаболизъм
Билирубинът се образува по време на разграждането на хемоглобина (фиг. 28.2). Този процес протича в клетките на черния дроб, далака и костния мозък. Билирубинът е основният жлъчен пигмент при хората. При раздялата
Жълтеница. Диференциална диагноза
Жълтеницата е заболяване, характеризиращо се с жълто оцветяване на кожата и лигавиците в резултат на натрупване на билирубин. Основната причина за това явление е хипербилирубинемията. Причини за хипербилирубинемия m
Жълтеница при новородено
Вид хемолитична жълтеница при новородени е "физиологична жълтеница". Наблюдава се в първите дни от живота на детето. Причините за повишаване на концентрацията на индиректен билирубин в
Биохимични механизми на развитие на чернодробна недостатъчност
Чернодробната недостатъчност е състояние, което съчетава различни нарушения на чернодробната функция, които по-късно могат да бъдат напълно компенсирани, да прогресират или
Биохимични методи за диагностика на чернодробно увреждане
Биохимичните лабораторни тестове могат да бъдат много чувствителни индикатори за увреждане на черния дроб. Резултатите от биохимичните анализи показват естеството на чернодробното заболяване, позволяват
Разпределение на течности в тялото
За да изпълняват специфични функции, клетките се нуждаят от стабилна среда, включително стабилно снабдяване с хранителни вещества и постоянно отделяне на метаболитни продукти. Основата на вътрешния
разтворени вещества
Телесните течности съдържат два вида разтворени вещества, неелектролити и електролити. 1. Неелектролити. Вещества, които не се дисоциират в разтвор и се измерват с
Вода, биологична роля, воден обмен
Водата в организма е в три състояния: 1. Конституционална (силно свързана) вода, включена в структурата на белтъчини, мазнини, въглехидрати. 2. Слабо свързана вода от дифузионни слоеве и
Регулиране на обема на извънклетъчната течност
Могат да се наблюдават значителни колебания в обема на интерстициалната част на извънклетъчната течност без изразен ефект върху функциите на тялото. Съдова част на извънклетъчната течност
Нарушения на киселинно-алкалния баланс
Нарушения възникват, когато механизмите за поддържане на CR не са в състояние да предотвратят смени. Могат да се наблюдават две крайни състояния. Ацидоза - повишаване на концентрацията на водородни йони или p
Основни биологични функции
1. Структурни - участват в образуването на пространствените структури на биополимерите и други вещества. 2. Кофактор – участие в образованието активни центровеензими.
Калций, биологична роля, метаболизъм, регулация
Биологична роля: структура на костна тъкан, зъби; мускулна контракция възбудимост нервна система; вътреклетъчен пратеник
Фосфор, биологична роля, метаболизъм, регулация
Биологична роля: образуване (заедно с калций) на структурата на костната тъкан; структура на ДНК, РНК, фосфолипиди, коензими; образование мак
Основни микроелементи
Есенциални микроелементи - микроелементи, без които тялото не може да расте, да се развива и да изпълнява естествените си функции жизнен цикъл. Основните елементи включват: жлези
Функции на кръвта
Кръвта транспортира различни химически веществапрез кръвоносните съдове. 1. Дихателна функция– пренос на кислород от белите дробове към тъканите и CO2 от тъканите към
Характеристики на метаболизма в кръвните клетки
Еритроцити: 1. Зрелите еритроцити нямат ядро, така че протеините не се синтезират в клетката. Еритроцитите са почти напълно запълнени с хемоглобин. 2. Червените кръвни клетки нямат митохи
Производни на хемоглобина
Молекулата на хемоглобина взаимодейства с различни лиганди, образувайки хемоглобинови производни. 1. Дезоксихемоглобин - HHb - не е свързан с
Хемоглобинопатии
Всички структурни аномалии на белтъчната част на хемоглобина се наричат хемоглобинози. Разграничаване: хемоглобинопатии; таласемия. Gemogle
обмен на желязо
Тялото на възрастен човек съдържа 3-4 g желязо, от които около 3,5 g е в кръвната плазма. RBC хемоглобинът съдържа приблизително 68% от цялото желязо в тялото.
желязодефицитна анемия
Желязодефицитната анемия се развива в резултат на нарушен метаболизъм на желязото. Срещат се по-често от другите форми на анемия. Основните причини: - хронична кро
Характеризиране на серумните протеини
Комплементни протеини - тази система включва 20 протеина, които циркулират в кръвта под формата на неактивни прекурсори. Тяхното активиране става под действието на специални
Хемофилия
Хемофилинът е наследствено заболяване, причинено от липсата на определени фактори на кръвосъсирването. Хемофилия А е свързана с дефицит на фактор VIII, хемофилия В
Характеристики на биохимичните процеси в бъбречната тъкан
· Висока интензивност на енергийния метаболизъм. Големите разходи за АТФ са свързани с активни транспортни процеси по време на реабсорбция, секреция, а също и с биосинтеза на протеини. главен път
Функции на аксоналния плазмен ток
1. Непрекъснато възстановяване съставни частиневрони в нормални и патологични състояния. 2. Освобождаване на вещества от неврон във връзка със синаптичен трансфер, неговата трофика и др
Метаболизъм на свободните аминокиселини в мозъка
Аминокиселините играят важна роля в метаболизма и функционирането на ЦНС. Това се обяснява не само с изключителната роля на аминокиселините като източници на синтеза на големи
Невропептиди
Напоследък значително се засили интересът към контролирането на най-важните мозъчни функции с помощта на пептиди. Открити са доста голям брой пептиди, които са способни на
Енергиен метаболизъм в нервната тъкан
характерни особеностиенергийния метаболизъм в мозъчната тъкан са: 1. Високата му интензивност в сравнение с други тъкани. 2. Висока консумация на скорост
Неврохимични основи на паметта
Паметта е сложен и все още не достатъчно проучен процес, който включва фазите на улавяне, съхраняване и извличане на постъпваща информация. Всички тези фази са тясно свързани една с друга и често
Гръбначно-мозъчна течност (ликвор или цереброспинална течност)
Общото количество цереброспинална течност при възрастен е 100-150 ml, при деца 80-90 ml. Скоростта на образуване на цереброспиналната течност варира от 350-750 ml / ден. Цереброспиналната течност се актуализира 3-7 пъти на ден, ч
Мускулни протеини
Има три групи протеини: миофибриларни протеини - 45%; Саркоплазмени протеини - 35%; стромални протеини - 20%. I. Миофибриларен
Биохимични механизми на мускулна контракция и релаксация
Биохимичният цикъл на мускулното съкращение се състои от 5 етапа: 1-2-3 - етапи на съкращение; 4-5 - етапи на релаксация. Етап 1 - в стадия на покой на миозините
Ролята на калциевите йони в регулацията на мускулната контракция
Ключовата роля в регулацията на мускулната контракция принадлежи на калциевите йони (Ca2+). Миофибрилите имат способността да взаимодействат с АТФ и да се свиват само ако има определено количество в околната среда.
Биохимия на мускулната умора
Умората е състояние на тялото, което възниква в резултат на продължително мускулно натоварване и се характеризира с временно намаляване на работоспособността.
Колаген
В извънклетъчния матрикс колагеновите молекули образуват полимери, наречени колагенови фибрили. Те имат огромна здравина и са практически неразтегливи (издържат натоварване от 10 000 r
еластин
За разлика от колагена, който образува здрави фибрили, еластинът има подобни на каучук свойства. Еластинови нишки, съдържащи се в тъканите на белите дробове, в стените на кръвоносните съдове, в еластичните връзки
Протеогликани и гликопротеини
Протеогликаните са високомолекулни съединения, състоящи се от протеин (5-10%) и глюкозаминогликани (90-95%). Те образуват основното вещество на извънклетъчния матрикс. Глюкозамино
метаболизъм въглехидрати глюкоза гликолиза
Протеините носители играят роля в транспорта на глюкоза между клетките и кръвта. Тези протеини са обозначени като GluT и са номерирани според реда, в който са открити. Те транспортират глюкоза между клетките и кръвта по концентрационен градиент (за разлика от носителите, които транспортират MSc по време на абсорбцията им в червата срещу концентрационен градиент). GluT1 се намира в ендотела на BBB. Той служи за осигуряване на глюкоза в мозъка. GluT2 в чревната стена, черния дроб и бъбреците – органи, които отделят глюкоза в кръвта. GluT3 се намира в невроните на мозъка. GluT4 е основният транспортьор на глюкоза в мускулите и адипоцитите. GluT5 се намира в тънките черва, подробностите за неговата функция са неизвестни.
Следните клетки и тъкани използват глюкоза особено интензивно: 1) нервна тъкан, защото за нея глюкозата е единственият източник на енергия, 2) мускулите (за генериране на енергия за съкращения), 3) чревната стена (усвояването на различни вещества изисква енергия), 4) бъбреците (образуването на урина е енергозависим процес), 5) надбъбречни жлези (необходима е енергия за синтеза на хормони); 6) еритроцити; 7) мастна тъкан (глюкозата е необходима за нея като източник на глицерол за образуването на TAG); 8) млечна жлеза, особено по време на кърмене (глюкозата е необходима за образуването на лактоза).
В тъканите около 65% от глюкозата се окислява, 30% отиват за липонеогенеза, 5% за гликогеногенеза.
Глюкостатичната функция на черния дроб се осигурява от три процеса: 1) гликогеногенеза, 2) гликогенолиза, 3) глюконеогенеза (синтез на глюкоза от междинни продукти на разграждането на протеини, липиди, въглехидрати).
С повишаване на кръвната захар, нейният излишък се използва за образуването на гликоген (гликогеногенеза). С намаляване на кръвната захар се увеличава гликогенолизата (разграждането на гликоген) и глюконеогенезата. Под въздействието на алкохола, глюконеогенезата се инхибира, което е придружено от спад на кръвната захар, когато в големи количествапиян алкохол. Чернодробните клетки, за разлика от други клетки, могат да пренасят глюкоза и в двете посоки, в зависимост от концентрацията на глюкоза в междуклетъчното вещество и кръвта. По този начин черният дроб изпълнява глюкостатична функция, като поддържа постоянно съдържание на глюкоза в кръвта, което е 3,4-6,1 mmol/l. До 10-14 дни след раждането се отбелязва физиологична хипогликемия, това се дължи на факта, че комуникацията с майката е преустановена след раждането и има малко запаси от гликоген.
Гликогенеза 5% от глюкозата се превръща в гликоген. Образуването на гликоген се нарича гликогеногенеза. 2/5 от запасите от гликоген (около 150 грама) се отлагат в чернодробния паренхим под формата на бучки (10% от суровото тегло на черния дроб). Останалата част от гликогена се отлага в мускулите и други органи. Гликогенът служи като резерв на GWL за всички органи и тъкани. Резервът на GWL под формата на гликоген се дължи на факта, че гликогенът като IUD, за разлика от глюкозата, не повишава осмотичното налягане на клетките.
Гликогенезата е сложен, многоетапен процес, който се състои от следните етапи - реакции да знам (само текст), вж. материали страница 35:
- 1 – Образуване на глюкозо-6-фосфат – в черния дроб под действието на глюкокиназата, а в останалите тъкани под действието на хексокиназата, глюкозата се фосфорилира и се превръща в глюкозо-6-фосфат (необратима реакция).
- 2 – Превръщане на глюкозо-6-фосфат в глюкозо-1-фосфат Под действието на фосфоглюкомутазата се образува глюкозо-1-фосфат от глюкозо-6-фосфат (обратима реакция).
- 3 - Образуване на UDP-глюкоза - глюкозо-1-фосфатът взаимодейства с UTP под действието на UDP-пирофосфорилазата и се образуват UDP-глюкоза и пирофосфат (обратима реакция)
- 4 - Удължаването на гликогеновата верига започва с включването на ензима гликогенин в работата: UDP-глюкозата взаимодейства с ОН групата на тирозин в ензима гликогенин (UDP се отцепва и, когато се рефосфорилира, отново дава UTP). След това гликозилираният гликогенин взаимодейства с гликоген синтазата, под действието на която към първия глюкозен остатък чрез 1-4 връзки се добавят до 8 UDP-глюкозни молекули. В този случай UDP се отцепва (реакции, вижте стр. 123 - Биохимия в диаграми и чертежи, 2-ро издание - N.R. Ablaev).
- 5 - Разклоняване на молекулата на гликогена - под действието на амило (14) (16) -трансглюкозидаза се образува алфа (16) - гликозидна връзка (вижте филма, не отписвайте).
По този начин, 1) гликоген синтетазата и амилотрансглюкозидазата участват в образуването на зряла гликогенова молекула; 2) синтезът на гликоген изисква много енергия - за да се прикрепи 1 молекула глюкоза към гликогенов фрагмент, се използват 1 молекула ATP и 1 молекула UTP; 3) за иницииране на процеса е необходимо наличието на гликогенно семе и някои специализирани праймерни протеини; 4) този процес не е неограничен - излишната глюкоза се превръща в липиди.
Гликогенолиза Процесът на разграждане на гликогена се осъществява по 2 начина: 1 път - фосфоролиза, 2 начин - хидролиза.
Фосфоролизата се среща в много тъкани (веднага пишем реакциите, отваряме само текста). В същото време фосфорните киселини се прикрепват към крайните глюкозни молекули и в същото време се отцепват под формата на глюкозо-1-фосфати. Ускорява реакцията на фосфорилаза. След това глюкозо-1-фосфатът се превръща в глюкозо-6-фосфат, който не прониква през клетъчната мембрана и се използва само там, където се е образувал. Такъв процес е възможен във всички тъкани, с изключение на черния дроб, в който има много ензим глюкозо-6-фосфатаза, който ускорява разцепването на фосфорната киселина и се образува свободна глюкоза, която може да влезе в кръвта - покажете на филм, знайте реакциите, вижте материалите стр. 36 -37 (не отписвайте за отворени).
Задължително под формата на текст - Фосфорилазата не действа върху алфа (16) гликозидни връзки. Следователно окончателното разрушаване на гликогена се извършва от амило-1,6-глюкозидаза. Този ензим проявява 2 вида активност. Първо, активността на трансферазата, която пренася фрагмент от 3 глюкозни молекули от алфа (16) позиция в алфа (14) позиция. Второ, активността на глюкозидазата, която ускорява разцепването на свободната глюкоза на нивото на алфа (16) гликозидната връзка (вижте филма).
Вторият начин на гликогенолиза - хидролизата, се осъществява главно в черния дроб под действието на гама-амилаза. В този случай последната молекула глюкоза се отцепва от гликогена и свободната глюкоза може да влезе в кръвта Запознайте се с реакциите, вижте материалите на страница 37, покажете на филм.
Така в резултат на гликогенолизата се образува или глюкозо-монофосфат (по време на фосфоролиза), или свободна глюкоза (по време на хидролиза), която се използва за синтетични процеси или се подлага на разлагане (окисляване).
Глюкозата може да влезе в клетките на телесните тъкани както екзогенно от храната, така и да се образува ендогенно от складиран гликоген (в резултат на гликогенолиза) или от други субстрати като лактат, глицерол, аминокиселини (в резултат на глюконеогенеза). Глюкозата, абсорбирана в тънките черва, навлиза в черния дроб през порталната вена и навлиза в хепатоцитите. По своята същност глюкозата е хидрофилно вещество, поради което не може свободно да преминава през фосфолипидната мембрана. Механизмът на транспортирането му се осъществява с помощта на протеини-носители. Когато се стимулира с инсулин, се наблюдава увеличение на съдържанието на тези протеини в плазмените мембрани с 5-10 пъти, докато съдържанието им намалява с 50-60% вътре в клетката. За да се стимулира движението на протеините-носители към мембраната, са необходими допълнителни стимулиращи ефекти на инсулина. Към днешна дата са идентифицирани два класа преносители на глюкоза:
Na-глюкозен котранспортер, който се експресира от специални епителни ресничести клетки тънко червои проксимален бъбрек. Този протеин активно транспортира глюкозата от чревния лумен или нефрона срещу концентрационния градиент, като свързва глюкозата с тези натриеви йони, които се транспортират под концентрационния градиент.
Собствени преносители на глюкоза. Това са мембранни протеини, които се намират на повърхността на всички клетки и транспортират глюкозата под концентрационния градиент. Глюкозните транспортери извършват преноса на глюкоза не само в клетката, но и извън клетката и също участват във вътреклетъчното движение на глюкозата. Понастоящем са описани 6 протеина за транспортиране на глюкоза, GluT.
В клетките глюкозата се фосфорилира в хексокиназна реакция, превръщайки се в глюкозо-6-фосфат (Gl-6-P), Gl-6-P е субстрат на няколко метаболитни пътя: синтез на гликоген, пентозофосфатен цикъл, гликолитично разграждане до лактат, или аеробният метаболизъм започва с тази молекула пълно разграждане до CO 2 и H 2 O. В клетките, способни на глюконеогенеза (клетки на черния дроб, бъбреците, червата), Gl-6-P може да бъде дефосфорилиран и да влезе в кръвта в под формата на свободна глюкоза и да се транспортира до други органи и тъкани.
Глюкозата е особено важна за мозъчните клетки. Клетките на нервната система зависят от глюкозата като основен енергиен субстрат. В същото време в мозъка няма резерви от глюкоза, тя не се синтезира там, невроните не могат да консумират други енергийни субстрати, с изключение на глюкоза и кетонни тела, глюкозата може да бъде почти напълно изчерпана от извънклетъчната течност, тъй като клетките на нервната система консумира глюкоза по инсулин-независим начин.
Гликоген. От Gl-6-P, в резултат на комбинираното действие на гликогенсинтетазата и "разклонения" ензим, се синтезира гликоген - полимер, наподобяващ на вид дърво. Една молекула гликоген може да съдържа до милион монозахариди. В този случай се получава своеобразна кристализация на гликогена и той няма осмотичен ефект. Тази форма е подходяща за съхранение в клетка. Ако такъв брой глюкозни молекули се разтворят, тогава поради осмотичните сили клетката ще се разкъса. Гликогенът е складирана форма на глюкоза и енергия. Намира се в почти всички тъкани, в клетките на нервната система минималното му количество, в черния дроб и мускулите е особено изобилно. Гликогенът съдържа само 2 вида гликозидни връзки: тип (1®4) и тип (1®6). Връзката тип a(1®4) се образува на всеки 8-10 D-глюкозни остатъка (фиг. 4).
Гликогенолиза. Това е начинът за разграждане на гликогена. Гликогенът в тялото се съхранява главно в черния дроб и скелетни мускули. Мускулният гликоген се използва като източник на енергия по време на интензивна физическа активност. Гликогенолизата в черния дроб се активира в отговор на намаляване на глюкозата по време на почивките за хранене или като реакция на стрес. Основните хормони, които активират гликогенолизата, са глюкагон, адреналин (епинефрин) и кортизол (Таблица 2).
таблица 2
Гликогенолизата започва с разцепването на крайните глюкозни остатъци при a(1®4) връзките, в този процес гликоген фосфорилазата е ключовият ензим (фиг. 5.). Фосфорилазата се активира чрез фосфорилиране, включващо cAMP-зависима протеин киназа и фосфорилаза киназа. Активирането на фосфорилазата се контролира от катехоламини (черен дроб, мускули) и глюкагон (черен дроб). Тези хормони насърчават разграждането на гликогена в черния дроб и по този начин хипергликемичния отговор. Продуктът на фосфорилазната реакция е глюкозо-1-фосфат (G-1-P), който се превръща в G-6-P с участието на ензима фосфоглюкомутаза. В черния дроб глюкозата се образува от G-6-P и G-1-P с участието съответно на ензимите G-6-Phtase и G-1-Phtase. Ензимът фосфорилаза е специфичен само за a(1®4) връзки. Той разгражда гликогена, докато в края на разклонението останат 3-4 въглехидратни остатъка. След това действа ензимният комплекс от трансглюкозилаза и глюкозидаза. Първият от тези ензими пренася (транслоцира) кратък сегмент от въглехидратни остатъци до края на веригата a(1®4), вторият отцепва глюкозата при връзката a(1®6). Цикълът, включващ фосфорилаза и ензимен комплекс, който разрушава гликогенните разклонения, се повтаря. Около 90% от глюкозата се освобождава от гликогена под формата на G-1-P, когато връзката a(1®4) е скъсана, 10% като свободна глюкоза, когато връзката a(1®6) е скъсана. Глюкозата може да се образува от гликоген с участието на амил-1,6-глюкозидаза, която разгражда страничните вериги на гликогена.
|
Гликогенози. Това е група наследствени заболявания, свързани с ензимни дефекти, при които разграждането на гликогена е нарушено (фиг. 5) и въпреки огромното количество гликоген в органите, при болни деца се развива хипогликемия (табл. 3).
Таблица 3
| Гликогенози - болести на съхранение на гликоген | |||
| Тип | Име на болестта | Ензимен дефект | Структурни и клинични проявлениядефект |
| аз | фон Гирке (Гирке) | глюкозо-6-фосфатаза | тежка постабсорбционна хипогликемия, лактатна ацидоза, хиперлипидемия |
| II | Помпе (Pompe) | лизозомна а-глюкозидаза | гликогенови гранули в лизозомите |
| III | Кори (Кори) | трансглюкозилаза/глюкозидаза | променена структура на гликоген, хипогликемия |
| IV | Андерсен (Андерсен) | "разклоняващ се" ензим | променена структура на гликоген |
| V | McArdle's (McArdle) | мускулна фосфорилаза | отлагане на гликоген в мускулите, крампи по време на тренировка |
| VI | Нейна (Херу) | чернодробна фосфорилаза | хипогликемия, но не толкова тежка, колкото при тип I |
Болестта на Gierke (гликогеноза тип I) е най-проучена, при това заболяване разграждането на гликогена е блокирано поради отсъствието на ензима глюкозо-6-фосфатаза, структурата на гликогена е нормална. Нарушава се образуването на свободна глюкоза, образува се много лактат. Хипогликемията води до активиране на метаболизма на мазнините, окисляването на липидите се придружава от образуването на кетонови тела. Хипогликемията се проявява ясно при определяне на кръвната захар чрез глюкозооксидазни и хексокиназни методи, докато редуктометричният метод според Hagedorn, поради наличието на редуциращи вещества в кръвта, резултатите от определянето на глюкозата са значително изкривени. Стойността на тестовете за адреналин и глюкагон е голяма, тъй като адреналинът и глюкагонът не повишават нивата на кръвната захар поради неспособността на черния дроб да доставя свободна глюкоза от гликоген.
ИСТОРИЯ НА СЛУЧАЙ #1
БОЛЕСТ НА GIRKE (ГЛИКОГЕНОЗА ПРИ ДЕФИЦИТ НА G-6-ФАЗА)
Момиченце на 6 месеца беше постоянно капризно, имаше болнав вид, бързо се уморяваше, изпадаше в сънливост, често имаше храносмилателни разстройства, наблюдаваше се значително увеличение на черния дроб.
Лабораторен анализ:
Кръвна захар (1 час след нахранване) - 3,5 mmol/l (референтен диапазон » 5 mmol/l)
4 часа след нахранване, на фона на признаци на болестно състояние с пулс 110 за 1 мин, глюкозата е 2 mmol/l. Симптомите се облекчаваха след хранене. Чернодробна биопсия показа масивни отлагания на гликоген в цитоплазмата на хепатоцитите.
Диагностициран с болестта на Gierke. Лечението включваше чести хранения с намаляване на въглехидратите в диетата и храненето чрез назогастрална сондапрез нощта.
ИСТОРИЯ НА СЛУЧАЙ #2
БОЛЕСТ НА MAC-ARDLE (ГЛИКОГЕНОЗА С НАМАЛЕНА МУСКУЛНА СИЛА)
30-годишен мъж се консултира с лекар относно хронична болкав мускулите на краката и ръцете и конвулсии по време на тренировка. Имаше слабост в мускулите, така че никога не спортуваше. Състоянието не се промени, докато не реши да укрепи мускулите си със спорт. При постоянни физически упражнения болката, като правило, изчезваше след 15-30 минути тренировка и той можеше да продължи да тренира.
Лабораторен анализ:
При лабораторно изследване е установено, че при умерено натоварване нивото на глюкозата в кръвта е нормално, но активността на ММ фракцията на креатинкиназата (MM-CK) е повишена, което показва мускулно увреждане. При интензивна мускулна работа нивото на глюкозата в кръвта леко намалява, но в същото време нивото на лактата също намалява. Биопсията показа необичайно високо количество гликоген в мускулите, което доказва заболяване на съхранението на гликоген.
Дискусия:
В началния период на мускулно натоварване глюкозата винаги започва да се консумира интензивно, която се образува от разпадащия се гликоген. Въпреки това, при конвулсии, които възникват при кислороден дълг, в резултат на активиране на гликолизата трябва да настъпи образуването на пируват, който се превръща в лактат и навлиза в кръвта. В същия случай няма увеличение на лактата, което доказва нарушение на мобилизацията на мускулния гликоген. Прекратяване на договора болка в мускулите 0,5 часа след тренировка, това се обяснява с физиологична реакция, причинена от адреналин, отделен по време на тренировка, който насърчава навлизането на глюкоза и мастни киселини в мускулите от кръвта, компенсирайки недостатъчния прием на глюкоза от мускулния гликоген.
Гликолиза.При анаеробни условия основната е гликолизата метаболитен пътразграждане на глюкозата. При този процес разграждането на 1 молекула глюкоза произвежда 2 молекули АТФ и 2 молекули пируват. В тъканите, където синтезът на АТФ не е напълно осигурен поради окислителното фосфорилиране, глюкозата е основният източник на енергия. При интензивна мускулна работа в мускулите въглехидратите се разграждат до лактат, което води до така наречения кислороден дълг и води до вътреклетъчно подкисляване. Редете лекарства, по-специално бигуаниди, сулфонилурейни лекарства от първо поколение, активират гликолизата, следователно при диабет те могат да бъдат допълнителни фактори, допринасящи за развитието на лактатна ацидоза. В тази връзка, заедно с определянето на параметрите на CBS и кръвните газове, в експресните лаборатории в отделенията за интензивно лечение се препоръчва определяне на лактат при пациенти с развиваща се хипоксия. Инхибиторите на гликолизата са монойодоацетат и NaF - мощни отрови. В еритроцитите гликолизата и пентозофосфатният цикъл са основните начини за използване на глюкозата, тяхната интензивност е висока, поради което не се препоръчва да се оставя съсирек със серум при определяне на глюкоза или измерване на глюкоза в стабилизирана с EDTA кръв след повече от 1 час. Ако е необходимо да се съхранява кръв, се препоръчва използването на монойодоацетат или NaF като инхибитор на гликолизата.
Аеробно окисление на глюкоза.Глюкозата е един от основните енергийни субстрати в тялото. Скоростта на окислението му в покой на празен стомах е около 140 mg/kg телесно тегло за 1 час. Някои жизненоважни важни органи, по-специално мозъчната кора, използват само глюкозата като енергиен субстрат. В процеса на окисление той се превръща по гликолитичния път в пируват, който навлиза в митохондриите, където се декарбоксилира до ацетил-коА. По-нататъшното окисление се извършва в цикъла на Кребс и процеса на окислително фосфорилиране, при който се синтезира АТФ и се образува ендогенна вода. Това е основният начин за производство на енергия: 1 молекула глюкоза в процеса на аеробно окисляване позволява да се синтезират 19 пъти повече АТФ, отколкото при гликолиза, тоест 38 молекули АТФ.Окисляването на глюкозата при аеробни условия е най-ефективният начин за използване на кислород за енергийни нужди. Ефективността на основния метаболизъм е най-висока, когато глюкозата се окислява, така че тя е важен компонент в парентералното хранене.
Пентозофосфатен шунт.Биологичната роля на този цикъл е да образува пентозофосфати, необходими за синтеза на нуклеинови киселини, да генерира редуцирани еквиваленти под формата на NADPH за синтеза на мастни киселини и да осигури антиоксидантната система на клетките. Сред дефектите на пентозофосфатния шънт, най-често срещаният дефицит или аномалия на ензима глюкозо-6-фосфат дехидрогеназа. Това не осигурява необходимото възстановяване на глутатиона. В мембраната на еритроцитите се активира пероксидацията, натрупват се хидропероксиди, нарушава се пропускливостта на клетъчната мембрана, което води до хемолиза.
Връзката между въглехидрати, протеини и липиден метаболизъм . Важен общ междинен продукт в метаболизма на въглехидрати, аминокиселини и липиди е ацетил-коА молекулата в клетките. Чрез ацетил-коА глюкозата и другите въглехидрати могат да се превърнат в мастни киселини и триглицериди, в неесенциални аминокиселини и обратно, чрез тази молекула може да се синтезира глюкоза. По пътя на взаимното преобразуване с различно хранене организмът синтезира необходимите компоненти. Следователно, дори при изключително въглехидратна диета, масата на мастната тъкан може да се увеличи. След хранене, както и след прием на въглехидрати, не се препоръчва да се изследва базалното ниво на кръвната захар. Почти винаги при хипертриглицеридемия има тенденция към нарушаване на въглехидратния метаболизъм поради развитието на инсулинова резистентност.
Глюконеогенеза.Това е името на метаболитния процес на синтеза на глюкоза от аминокиселини и продукти на междинния метаболизъм. В процеса на глюконеогенезата протичат същите реакции като при гликолизата, но в обратна посока. Изключение правят 3 реакции, които са шунтирани. Пълен набор от ензими за глюконеогенеза се намират в клетките на черния дроб, бъбреците и чревната лигавица. Глюкокортикоидите, по-специално кортизолът, са мощни стимулатори на синтеза на ензими на глюконеогенезата, причинявайки хипергликемия поради синтеза на глюкоза от аминокиселини по време на протеиновия катаболизъм.
РЕГУЛИРАНЕ НА ВЪГЛЕХИДРАТНИЯ МЕТАБОЛИЗЪМ.
Нивото на глюкозата в кръвта е най-важният фактор за хомеостазата. Поддържа се на определено ниво от функцията на червата, черния дроб, бъбреците, панкреаса, надбъбречните жлези, мастната тъкан и други органи (фиг. 6).
|
|
|
Ориз. 6. Метаболизъм на глюкозата след хранене.Абсорбираната в червата глюкоза навлиза в черния дроб. Черният дроб поддържа постоянна доставка на енергийни субстрати към други органи, предимно към мозъка. Приемът на глюкоза в черния дроб и мозъка не зависи от инсулина, а в мускулите и мастната тъкан е инсулинозависим. Във всички клетки първата стъпка в метаболизма на глюкозата е фосфорилирането. В черния дроб инсулинът стимулира ензима глюкокиназа, инициирайки образуването на гликоген. Излишният глюкозо-6-фосфат се използва за синтеза на аминокиселини и липиди. В мускулите глюкозата се съхранява като гликоген, в мастната тъкан се превръща в триглицериди, а в мозъчната тъкан глюкозата се използва като енергиен субстрат.
Има няколко вида регулация на въглехидратния метаболизъм: субстратна, нервна, хормонална, бъбречна.
Когато използва въглехидрати, както и други вещества, тялото е изправено пред две задачи - засмукванеот червата към кръвта транспортот кръвта към тъканните клетки. Във всеки случай е необходимо да се преодолее мембраната.
Транспорт на монозахари през мембрани
Резорбция в червата
След смилането на нишестето и гликогена, след разграждането на дизахаридите в чревната кухина, глюкозаи други монозахариди, които трябва да навлязат в кръвта. За да направят това, те трябва да преодолеят поне апикалната мембрана на ентероцита и неговата базална мембрана.
вторичен активен транспорт
от механизъм на вторичен активен транспортабсорбцията на глюкоза и галактоза става от чревния лумен. Такъв механизъм означава, че енергията се изразходва по време на преноса на захарите, но не се изразходва директно за транспортиране на молекулата, а за създаване на концентрационен градиент на друго вещество. В случая на монозахаридите това вещество е натриевият йон.
Подобен механизъм на транспортиране на глюкоза присъства в тубулния епител. бъбрек, който го реабсорбира от първичната урина.
Само присъствие активентранспортът ви позволява да се прехвърлите от външна средапочти цялата глюкоза вътре в клетките.
Ензим Na +, K + -АТФазапостоянно, в замяна на калий, изпомпва натриеви йони от клетката, именно този транспорт изисква енергия. В чревния лумен съдържанието на натрий е сравнително високо и той се свързва със специфичен мембранен протеин, който има две места на свързване: едното за натрия, другото за монозахарида. Трябва да се отбележи, че монозахаридът се свързва с протеина само след като натрият се свърже с него. Транспортният протеин мигрира свободно в дебелината на мембраната. При контакт на протеина с цитоплазмата, натрият бързо се отделя от нея по концентрационния градиент и монозахаридът веднага се отделя. Резултатът е натрупването на монозахарид в клетката и натриевите йони се изпомпват от Na +, K + -ATPase.
Освобождаването на глюкоза от клетката в междуклетъчното пространство и по-нататък в кръвта става поради улеснена дифузия.
Вторичен активен транспорт на глюкоза и галактоза през мембраните на ентероцитите
Пасивен транспорт
За разлика от глюкозата и галактозата, фруктозаи други монозахариди винаги се транспортират от транспортни протеини независимо от натриевия градиент, т.е. улеснена дифузия. Да, на апикаленЕнтероцитната мембрана съдържа транспортен протеин Пренасищане-5през които фруктозата дифундира в клетката.
За глюкозата се използва вторичен активен транспорт, когато тя нискоконцентрации в червата. Ако концентрацията на глюкоза в чревния лумен страхотен, тогава може също да бъде транспортиран в клетката от улеснена дифузияс помощта на протеини Пренасищане-5.
Скоростта на абсорбция на монозахаридите от чревния лумен в епителиоцита не е същата. Така че, ако степента на усвояване на глюкозата се приеме за 100%, тогава относителната скорост на пренос на галактоза ще бъде 110%, фруктоза - 43%, маноза - 19%.
Транспорт от кръвта през клетъчните мембрани
След навлизане в кръвта, изтичаща от червата, монозахаридите се движат през съдовете на порталната система към черния дроб, частично се задържат в него и частично навлизат в системното кръвообращение. Следващата им задача е да проникнат в клетките на органите.
Глюкозата се транспортира от кръвта в клетките чрез улеснена дифузияпо градиента на концентрация, включващ протеини носители(преносители на глюкоза - "GluT"). Общо се разграничават 12 вида глюкозни транспортери, които се различават по локализация, афинитет към глюкозата и способност за регулиране.
Преносители на глюкоза Пренасищане-1присъстват на мембраните на всички клетки и са отговорни за основния транспорт на глюкоза в клетките, необходим за поддържане на жизнеспособността.
Характеристика Пренасищане-2е способността за преминаване на глюкоза в две посокиИ нисък афинитеткъм глюкоза. Превозвачът е представен преди всичко в хепатоцити, които след хранене улавят глюкозата, а в постабсорбционния период и по време на гладуване я доставят в кръвта. Този транспортер присъства и в чревен епителИ бъбречни тубули. Присъства на мембрани β клеткив островите на Лангерханс, GluT-2 транспортира глюкоза навътре при концентрации над 5,5 mmol/L и по този начин генерира сигнал за увеличаване на производството на инсулин.
Пренасищане-3има висок афинитеткъм глюкоза и се представя в нервна тъкан. Следователно невроните са в състояние да абсорбират глюкоза дори при ниски концентрации в кръвта.
Glut-4 се намира в мускулите и мастната тъкан, само тези транспортери са чувствителни към влиянието инсулин. Когато инсулинът действа върху клетката, те излизат на повърхността на мембраната и пренасят глюкозата вътре. Тези тъкани се наричат инсулинозависим.
Някои тъкани са напълно нечувствителни към действието на инсулина, те се наричат инсулинонезависими. Те включват нервна тъкан, стъкловидно тяло, леща, ретина, бъбречни гломерулни клетки, ендотелиоцити, тестиси и еритроцити.
Консумацията на глюкоза от клетките от кръвния поток също става чрез улеснена дифузия. Следователно скоростта на трансмембранния поток на глюкоза зависи само от нейния градиент на концентрация. Изключение правят мускулните клетки и мастната тъкан, където улеснената дифузия се регулира от инсулин (хормон на панкреаса). При липса на инсулин плазмената мембранаот тези клетки е непропусклива за глюкоза, тъй като не съдържа протеини-носители на глюкоза (преносители) на глюкоза. Глюкозните транспортери се наричат още глюкозни рецептори. Например, описан е преносител на глюкоза, изолиран от еритроцити. Това е трансмембранен протеин, чиято полипептидна верига е изградена от 492 аминокиселинни остатъка и има доменна структура. Полярните домени на протеина са разположени по дължината различни странимембрани, хидрофобни са разположени в мембраната, пресичайки я няколко пъти. Транспортерът има място за свързване на глюкозата от външната страна на мембраната. След добавянето на глюкоза, конформацията на протеина се променя, в резултат на което глюкозата се свързва с протеина в областта, обърната към вътрешността на клетката. След това глюкозата се отделя от транспортера, преминавайки в клетката
Смята се, че методът на улеснена дифузия, в сравнение с активния транспорт, предотвратява транспортирането на йони заедно с глюкозата, ако тя се транспортира по концентрационен градиент.
Абсорбция на въглехидрати в червата.Абсорбцията на монозахаридите от червата става чрез улеснена дифузия с помощта на специални протеини-носители (транспортери). В допълнение, глюкозата и галактозата се транспортират в ентероцита чрез вторичен активен транспорт, зависим от концентрационния градиент на натриевите йони. Транспортните протеини, зависещи от Na + градиента, осигуряват абсорбцията на глюкоза от чревния лумен в ентероцита срещу концентрационния градиент. Концентрацията на Na+, необходима за този транспорт, се осигурява от Na+,K+-ATPase, която работи като помпа, изпомпвайки Na+ извън клетката в замяна на K+. За разлика от глюкозата, фруктозата се транспортира от система, независима от натриевия градиент.
Преносители на глюкоза(GLUT) се намират във всички тъкани. Има няколко вида GLUTs (Таблица 7-1) и те са номерирани според реда, в който са открити.
Структурата на протеините от семейството GLUT се различава от протеините, които транспортират глюкоза през мембраната в червата и бъбреците срещу градиент на концентрация.
Описаните 5 типа GLUT имат подобна първична структура и организация на домейна.
- GLUT-1 осигурява постоянен поток на глюкоза в мозъка;
- GLUT-2 се намира в клетките на органите, които отделят глюкоза в кръвта. Именно с участието на GLUT-2 глюкозата преминава в кръвта от ентероцитите и черния дроб. GLUT-2 участва в транспортирането на глюкоза в β-клетките на панкреаса;
- GLUT-3 има по-голям афинитет към глюкозата от GLUT-1. Освен това осигурява постоянно снабдяване с глюкоза на клетките на нервната и други тъкани;
- GLUT-4 е основният преносител на глюкозата в мускулните клетки и мастната тъкан;
- GLUT-5 се намира главно в клетките на тънките черва. Неговите функции не са добре известни.
Всички видове GLUT могат да бъдат намерени както в плазмената мембрана, така и в цитозолните везикули. GLUT-4 (и в по-малка степен GLUT-1) е почти изцяло разположен в цитоплазмата на клетките. Влиянието на инсулина върху такива клетки води до движение на везикули, съдържащи GLUT, към плазмената мембрана, сливане с нея и включване на транспортери в мембраната. След това е възможен улеснен транспорт на глюкоза в тези клетки. След намаляване на концентрацията на инсулин в кръвта, глюкозните транспортери отново се преместват в цитоплазмата и потокът на глюкоза в клетката спира (фиг. 7-19).
Преместването на глюкоза от първичната урина в клетките на бъбречните тубули става чрез вторичен активен транспорт, подобно на абсорбцията на глюкоза от чревния лумен в ентероцитите. Поради това глюкозата може да навлезе в клетките, дори ако нейната концентрация в първичната урина е по-малка, отколкото в клетките. В този случай глюкозата се реабсорбира от първичната урина почти напълно (99%).
Известни са различни нарушения в работата на глюкозните транспортери. Наследствен дефект в тези протеини може да е в основата на неинсулинозависим захарен диабет (вижте точка 11). В същото време не само дефект в самия протеин може да бъде причина за неправилното функциониране на глюкозния транспортер. Нарушения на функцията GLUT-4 са възможни на следните етапи:
- предаване на инсулиновия сигнал за движението на този транспортер към мембраната;
- движение на транспортера в цитоплазмата;
- включване в мембраната;
- завързване на мембраната и др.
77.Гликолиза (фосфотриозен път, или Шунт на Embden-Meyerhof, или Пътят Ембден-Майерхоф-Парнас) е ензимен процес на последователно разграждане на глюкозата в клетките, придружен от синтеза на АТФ. Гликолизата при аеробни условия води до образуването на пирогроздена киселина (пируват), гликолизата при анаеробни условия води до образуването на млечна киселина (лактат). Гликолизата е основният път на глюкозния катаболизъм при животните.
общ преглед
Гликолитичният път се състои от 10 последователни реакции, всяка от които се катализира от отделен ензим.
Процесът на гликолиза може условно да се раздели на два етапа. Първият етап, продължаващ с потреблението на енергия от 2 молекули АТФ, е разделянето на молекула глюкоза на 2 молекули глицералдехид-3-фосфат. На втория етап настъпва NAD-зависимо окисление на глицералдехид-3-фосфат, придружено от синтез на АТФ. Сама по себе си гликолизата е напълно анаеробен процес, т.е. не изисква наличието на кислород за протичане на реакциите.
Гликолизата е един от най-старите метаболитни процеси, известни в почти всички живи организми. Предполага се, че гликолизата се е появила преди повече от 3,5 милиарда години в първичните прокариоти.
Резултат
Резултатът от гликолизата е превръщането на една молекула глюкоза в две молекули пирогроздена киселина (PVA) и образуването на два редуциращи еквивалента под формата на коензима NAD∙H.
Пълно уравнениегликолизата изглежда така:
Глюкоза + 2NAD + + 2ADP + 2P n \u003d 2NAD ∙ H + 2PVC + 2ATP + 2H 2 O + 2H +.
При липса или липса на кислород в клетката пирогроздената киселина претърпява редукция до млечна киселина, след което общо уравнениегликолизата ще бъде:
Глюкоза + 2ADP + 2P n \u003d 2 лактат + 2ATP + 2H 2 O.
По този начин, по време на анаеробното разграждане на една молекула глюкоза, общият нетен добив на АТФ е две молекули, получени в реакциите на фосфорилиране на ADP субстрат.
В аеробните организми крайните продукти на гликолизата претърпяват допълнителни трансформации в биохимичните цикли, свързани с клетъчното дишане. В резултат на това, след пълното окисление на всички метаболити на една глюкозна молекула в последния етап клетъчно дишане- окислително фосфорилиране, протичащо в дихателната верига на митохондриите в присъствието на кислород - допълнителни 34 или 36 ATP молекули се синтезират допълнително за всяка молекула глюкоза.
Пътека
Първа реакциягликолизата е фосфорилиранеглюкозни молекули, което се случва с участието на тъканно-специфичния ензим хексокиназа с енергийна консумация на 1 ATP молекула; се образува активната форма на глюкозата - глюкозо-6-фосфат (G-6-F):
За протичане на реакцията е необходимо наличието на Mg 2+ йони в средата, с които се свързва АТФ молекулният комплекс. Тази реакция е необратима и е първата ключова реакция на гликолиза.
Фосфорилирането на глюкозата има две цели: първо, тъй като плазмената мембрана, която е пропусклива за неутрална глюкозна молекула, не позволява на отрицателно заредените G-6-P молекули да преминат през нея, фосфорилираната глюкоза се заключва вътре в клетката. Второ, по време на фосфорилирането глюкозата се превръща в активна форма, която може да участва в биохимични реакции и да бъде включена в метаболитните цикли.
Чернодробният изоензим на хексокиназата глюкокиназа е важен за регулирането на нивата на кръвната захар.
В следващата реакция ( 2 ) чрез ензима фосфоглюкоизомераза G-6-P се превръща в фруктозо-6-фосфат (F-6-F):
За тази реакция не е необходима енергия и реакцията е напълно обратима. На този етапв процеса на гликолиза може да се включи и чрез фосфорилиране и фруктоза.
След това две реакции следват почти веднага една след друга: необратимо фосфорилиране на фруктозо-6-фосфат ( 3 ) и обратимо алдолно разделяне на полученото фруктоза-1,6-бисфосфат (F-1,6-bF) на два триота ( 4 ).
Фосфорилирането на F-6-F се извършва от фосфофруктокиназа с изразходването на енергия от друга ATP молекула; това е второто ключова реакциягликолиза, нейното регулиране определя интензивността на гликолизата като цяло.
Алдолно разцепване F-1,6-bFвъзниква под действието на фруктозо-1,6-бисфосфат алдолаза:
В резултат на четвъртата реакция, дихидроксиацетон фосфатИ глицералдехид-3-фосфат, като първият е почти веднага в действие фосфотриоза изомеразаотива на втория 5 ), който участва в по-нататъшни трансформации:
Всяка молекула глицералдехид фосфат се окислява от NAD+ в присъствието на глицералдехид фосфат дехидрогеназапреди 1,3-дифосфоглицерат (6 ):
Идващи от 1,3-дифосфоглицерат, съдържащ макроергична връзка в 1 позиция, ензимът фосфоглицерат киназа пренася остатък от фосфорна киселина към молекулата на ADP (реакция 7 ) - образува се ATP молекула:
Това е първата реакция на фосфорилиране на субстрата. От този момент процесът на разграждане на глюкозата престава да бъде енергийно нерентабилен, тъй като енергийните разходи на първия етап се компенсират: синтезират се 2 ATP молекули (по една за всеки 1,3-дифосфоглицерат) вместо двете, изразходвани в реакции 1 И 3 . За да се случи тази реакция, е необходимо наличието на ADP в цитозола, т.е. при излишък на ATP в клетката (и липса на ADP), скоростта му намалява. Тъй като АТФ, който не се метаболизира, не се отлага в клетката, а просто се унищожава, тази реакция е важен регулатор на гликолизата.
последователно: образува се фосфоглицерол мутаза 2-фосфоглицерат (8 ):
Енолазни форми фосфоенолпируват (9 ):
И накрая, втората реакция на субстратно фосфорилиране на ADP възниква с образуването на енолната форма на пируват и ATP ( 10 ):
Реакцията протича под действието на пируват киназа. Това е последната ключова реакция на гликолизата. Изомеризацията на енолната форма на пирувата до пируват става неензимно.
От създаването си F-1,6-bFсамо реакциите протичат с освобождаване на енергия 7 И 10 където се получава субстратно фосфорилиране на ADP.