Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 77
Текст из файла (страница 77)
1, Инсулин, Это белковый гормон с мол. массой 5.8 кДа (разд. 2.6 и 35.8). Он сскретируется )3-ипетками поджелудочной железы и служит важнейшим регулятором энерге- Рис. 23.17. 23. Интеграция метаболизма 291 Электронная микрофотография гранул, содержащих глин катон, в а-клетках поджелудочной железы. (Печатается с любезного разрешения д-ра Агс)зпг (л)се.) Глзжозз из крови л поопв призыв пики пируют мобилизацию гликогена н триацилглицеролов, запуская каскад реакций, опосредуемых сАМР. Их отличие от глюка- гона состоит в том, что проявляемый имн глнкогенолитнческий эффект более выражен в мышцах, чем в печени. Еше одна функция катехоламинов — ингнбировать поглощение глюкозы мышцами.
Вместо глюкозы в качестве источника энергии используются жирные кислоты, высвобождающиеся из жировой ткани. Кроме того, адреналин стимулирует вьщеление глюкагона и подавляет выделение инсулина. Таким образом, катехоламины увеличивают количество глюкозы, выделяемое печеи ью в кровь, и снижают потребление глюкозы мьпицами. Глюкоза выдвпявтов в кровь в нвтоцвк Рис. 23.18. Регуляция содержания глюкозы в крови печенью.
А — после приема пиши, Б у~ром натощак. тил-СоА — карбоксилазы. К тому же глюкагон стимулирует глюконеогенез. В и~оге все эти изменения приводят к заметному снижению выделения глюкозы печенью. Помимо этого, глюкагон повышает содержание циклического АМР в жировых клетках, а это в свою очередь способствует расщеплению триацилглицеролов. 3. Адреналии и норадреиалин. Эти гормоны относятся к катехоламинам. Они секретируются мозговым слоем надпочечников и окончаниями симпатических нервов в ответ на снижение концентрации глюкозы в крови.
Подобно глюкагону, они стиму- Часть Ш. Биосинтез 292 предшественников макромолекул 23.7. Печень выполняет Роль буфер~ в регуляции содержании глюкозы в крови Концентрация глюкозы в норме натощак составляет 80 мг!100 мл (4,4 мМ). В течение дня концентрация глюкозы в крови в норме колеблется от 80мг!100мл перед едой до примерно 120 мг/100 мл после еды. Как же поддерживается относительно постоянный уровень содержания глюкозы, несмотря на значительные изменения в ее поступлении и использовании? Выше мы уже обсуждали основные регуляторные элементы, так что теперь мы рассмотрим их во взаимодействии. Содержание глюкозы в крови регулируется прежде всего печенью, которая может поглощать н выделять в кровь большое количество глюкозы в ответ на гормональные сигналы и на само изменение концентрации глюкозы (рис.
23.18). Повышение концентрации глюкозы в крови, происходящее после приема богатой углеводами пищи, в свою очередь вызывает повышение содержания глюкоза-6-фосфата в печени, так как только в этих условиях каталитические участки глюкокиназы заполняются глюкозой. Напомним, что глюкокиназа в отличие от гексокиназы имеет высокую Км для глюкозы ( 10мМ, тогда как концентрация глюкозы в крови натощак составляет 4,4мМ) и не ннгибируется глюкоза-6-фосфатом. В результате при повышении содержания глюкозы в крови скорость образования глюкоза-6-фосфагпа в печени увеличивается. Дальнейшая судьба глюкоза-6-фосфата регулируется в основном противоположно направленным действием глюкагона и инсулина.вГлюкагон запускает каскадный механизм регуляции, опосредуемый сАМР (разд.
16.15), что приводит к расщеплению гликогена, тогда как инсулин, будучи антагонистом глюкагона, оказывает противоположное действие. Высокая концентрация глюкозы приводит к пониженной секреции глюкигона и повышенпой секреции инсулина поджелудочной железой. Вследствие этого при повышенном содержании глюкозы в крови быстро синтезируется гликоген. Эти гормональные воздействия на синтез и сохранение запасов гликогена усиливаются непосредственным действием самой глюкозы. Как обсуждалось ранее (разд. 16.18), фосфорилаза а, способная расщеплять гликоген, чувствительна к концентрации глюкозы.
Когда концентрация глюкозы высока, связывание глюкозы с форфорилазой а делает ее чувствительной к действию фосфатазы, превращающей ее в фосфорилазу Ь. Фосфорилаза Ь неспособна расщеплять гликоген. Это превращение приводит также к высвобождению фосфатазы, что позволяет ей активировать гликоген-синтазу. Таким образом, глюкоза аллостерически переключает метаболиз.м гликогена с расщепления па синтез. Высокое содержание инсулина после еды способствует также проникновению глюкозы в мышцы и жировую ткань.
Инсулин стимулирует синтез гликогена как в мышцах, так и в печени. Благодаря большой массе мышцы могут запасать примерно втрое больше гликогена, чем печень. Поступление глюкозы в жировую ткань обеспечивает образование глицерол-3-фосфата для синтеза триацилглицеролов.
Содержание глюкозы в крови начинает снижаться через несколько часов после еды, что вызывает снижение секреции инсулина и повышение секреции глюкагона. Описанные выше процессы протекают в обратном направлении. Активация каскада реакций, опосредуемых сАМР, приводит к повышению концентрации фосфорилазы а и понижению концентрации гликоген-синтазы а. Действие гормонов на этот каскадный механизм усиливается пониженным связыванием глюкозы с фосфорилазой а, что делает ее менее чувствительной к гидролитическому действию фосфатазы. Вместо этого фосфатаза остается связанной с фосфорилазой а, так что гликоген-сннтаза остается в неактивной фосфорилнрованной форме.
Так осуществляется быстрая мобилизация гликогена. Большое количество глюкозы, которое образуется при гидро- лизе глюкоза-6-фосфата после расщепления гликогена, выделяется из печени в кровь. Пониженное потребление глюкозы мышцами и жировой тканью также вносит свой вклад в поддержание концентрации глюкозы в крови на определенном уровне. Поглощение глюкозы мышцами и жировой тканью снижается из-за низкой концентрации инсулина. При уменьшении концентрации глюкозы в крови и мышцы, и печень используют в качестве источника энергии жирные кислоты. Итак, концентрация глюкозы в крови удерживается ни уровне выше примерно 80мг((ООмл под действием трех основных факторов: мобилизации гликогепа и высвобождения глюкозы печенью; выделения жирных кислот жировой тканью; переключения мышц и печени на исиользование в качестве источника энергии жирных кислот вместо глюкозы.
23.8. Адаптация метаболизма к продоляпьтельному голоданию: снижение распада белков Рассмотрим теперь, каким образом обмен веществ приспосабливается к продолжительному голоданию. В организме взрослого неголодаюшего мужчины несом 70кг энергетические ресурсы составляют в норме 1600ккал в виде гликогена, 24000 ккал в виде мобнлизусмого белка и 135 000 ккал в виде триацнлглицеролов (табл. 23.1).
Суточная потребность в энергии составляет от 1600ккал в состоянии покоя до 6000ккал в зависимости от степени активности. Таким образом, энергетический запас достаточен для обеспечения потребностей организма при голодании в течение 1-Змее. Однако запас углеводов истощается всего лишь за сутки. Несмотря на это, концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне не ниже 50мг(100мл.
Мозг не вьпержнвает даже кратковременного снижения концентрации глюкозы ниже этого уровня. Поэтому главная задача метаболиз,иа при голодании— обеспечить достаточно высокую концентрацию глюкозы для мозга и других тканей (иапример, эритроцитовй которые полностью зависят от этого источника энергии. Однако в организме не слишком много предшественников глюкозы. Ббльшая час гь энергии запасается в форме остатков жирных кислот трнацилглицеролов. Напомним, 293 23. Интеграции метаболизма ег глюкоза Кетоноьыь ь Ь)- к о о. о Э о э ла ные оты 4 Б В о э ВРемя голодания, дни гис.
23.19. Содержание жирных кислот и кетоновых тел в сыворотке крови нри голодании увсличивастся, а солержаннс глюкозы уменьшается. Часть 1П. Биосинтез 294 иредщеспзеиникнв макрвмвлекул что жирные кислоты не могут превращаться в глюкозу, так как ацетил-СоА не превращается в нируввт (разя, ! 7.!4). Глицероловьпй компонент триацилглицеролов (триглицеридов) может превращаться в глюкозу, но он имеется лишь в ограниченном количестве. Остается только один потенпиальный источник глюкозы — аминокислоты, образующиеся при распаде белков. Мышцы — самый богатый источник аминокислот нри голодании. Однако выживание для большинства голодающих людей зависит от способности двигаться, а для этого требуется большая мышечная масса.
Таким ибразом, вторая задача метабилизма при голодании — сохранить белки. Это достигиется переключением метаболизлза на такой путь, при котором в качдстве источника ззтергии используется не глюкиза, а жирные кислоты и кетоновые тела (рис. 23.19). Метаболические изменения в течение первых суток голодания подобны состоянию организма натощак после ночного сна. Низкий уровень содержания сахара в крови приводит к снижению секреции инсулина и повышению секреции глюкагона. Домитзирующие зтетаболические процессы -мобилизация вриацилглицеролов в жировой тка- ни и глюконеогенез в печени. Печень получает энергию для своих нужд путем окисления жирных кислот, высвобождающихс я иэ жировой ткани. Затем повышаются концентрации ацетил-СоА и цитрата, а это выключает гликолнз.
Поглощение глюкозы мышцами существенно снижается из-за низкой концентрации инсулина, тогда как жирные кислоты свободно проникают в мышцы. Вследствие этого мышцы также переключаются с использования глюкозы в качестве источника энергии ни использование жирных кислот, р-Окисление жирных кислот в мышцах останавливает превращение пирувата в ацетил-СоА, В результате пируват, лактат и алании переносятся в печень, где оии превращаются в глюкозу. Протеолиз мышечных белков дает часть этих трехуглеродных предшественников глюкозы, Другое сырье для синтеза глюкозы в печени-глицерол, образующийся прн расщеплении трнацилглнцоролов. Важнейшее изменение, наступающее через трое суток голодания;образование в печени больших количеств ацетоацетата и (3-гилроксибузирата (кетоновьм тел) (рис.
23.20). Поскольку цикл трикарбоновых кислот не способен окислить все ацетильные группы, образующиеся при расщеплении жирных кислот, синтез кетоновых тел нз ацетил-СоА существенно увеличивается. Глюконеогенез истощает запас оксалоацетата, необходимого для вступления аце- .зилзСоА в цикл трикарбоновых кислот. Это приводит к тому, что в печени образуются большие количества кетоновых тел, которые выделяются в кровь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
