Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Они образуются из поступающих с пищей крахмала, сахарозы и лактозы соответственно. В тканях, в первую очередь в печени, функционируют специальные пути превращения фруктозы и галактозы в глюкозу. Основными метаболическими процессами, обеспечивающими усвоение глюкозы, являются гликолиз и пентозофосфатный путь.
Незначительным в количественном плане, но весьма важным для экскреции продуктов метаболизма и чужеродных веществ (ксенобиотиков) в виде глюкоуронидов является образование глюкоуроновой кислоты из глюкозы (путь уроновой кислоты). Недостаточная эффективность этого пути приводит к идиопатической пентозурии. Полным отсутствием определенного фермента данного пути у приматов и морских свинок объясняется тот факт, что для человека (в отличие от большинства других млекопитающих) аскорбиновая кислота (витамнн С) является необходимым компонентом пищи. Недостаточная активность ферментов, участвующих в метаболизме фруктозы и галактозы, приводит к таким метаболическнм заболеваниям, как идиопатическая фруктозурия и галактоземия, Фруктоза используется для парентерального питания, однако при высоких концентрациях она может вызывать снижение уровня адениновых нуклеотидов в печени и приводить к некротическому поражению этого органа.
Помимо описанных выше главных путей метаболизма глюкозо-6-фосфата имеется также путь, по которому происходит превращение глюкозы в глюкуроновую и аскорбиновую кислоты и пентозы, получивший название «путь уроновых кислот». Он является альтернативным окислительным путем ме- таболизма глюкозы, но, как и пентозофосфатный путь, не приводит к образованию АТР.
Глюкуроновая кислота образуется из глюкозы по пути уроновых кислот в результате реакций, приведенных на рис. 21.1. Глюкозо-6-фосфат превращается в глюкозо-1-фосфат, который затем взаимодействует с уридинтрифосфатом (()ТР) с образованием активного нуклеотида уридинднфосфатглюкозы (ШЭР-глюкозы).
Последнюю реакцию катализирует фермент ШЭР-глюкозопирофосфорилаза. Реакции, предшествующие этой стадии, характерны для процесса гликогенеза в печени (см. рис. 19.1). Ш:)Р- глюкоза окисляется по С-6 с образованием глюкуроната„причем процесс протекает в две стадии.
Продуктом стадии окисления, каталнзируемой ХА0- зависимой ШЗР-глюкозодегидрогеназой, является ШЭР-глюкуронат. ШЭР-глюкуронат является «активной» формой глюкуроната в реакциях, в результате которых происходит включение глюкуроновой кислоты в протеогликаны, и в реакциях, в которых глюкуронат конъюгируется с такими субстратами, как стероидные гормоны, некоторые лекарственные препараты или билирубин (рис.
33.13). В результате 1ЧАОРН-зависимой реакции глюкуронат во~хтанавливается до 1.-гулоната (рис, 21.1), который является непосредственным предшественником аскорбиновой кислоты у животных, способных синтезировать этот витамин. В организме человека и других приматов, а также морских свинок аскорбиновая кислота не образуется.
Гулонат окисляется до 3-кето-1 -гулоната, который затем декарбоксилируется с образованием 1.-ксилулозы. Ксилулоза в виде 0-изомера участвует в пентозофосфатном пути, а из кетогулоната, как показано на рис. 21.1, образуется 1.-изомер. Для взаимодействия этих двух путей метаболизма необходимо превращение Е,-ксилулозы в 0-изомер; оно осуществляется путем ХАОРН-зависимого восстановления 1- ксилулозы до ксилитола, который затем окисляется до О-ксилулозы в реакции с участием ХАЮ. В- ксилулоза фосфорилируется с образованием О- ксилулозо-5-фосфата, который включается в пентозофосфатный путь.
~в не в Глава Л н, ООР Н-"С-ОН 1~ НАОР ' НАОРН + Н ' но-с -н 1 — Н-С-ОН 1 1 Н-С С-О в 0 0-Гпюкуронат НАОН+ Н НАО НО-С-Н ! ~ — НО-С -Н 1 Н-С-ОН 1 НО-С "Н 'СН!Он С-0 1 О-Ч-Н С=О Н" С -ОН 1 О-С -Н 1 'СН!ОН со, СН,ОН С=О 1 Н-С-ОН ! НО-С -Н 'СН10Н 1.-Гулонат ~-Ксилулоза СО, БЛОКИРОВАНО У ЧЕЛОВЕКА О П С о=с~1 о-с 12Н1 НО- С-Н Оксалат 'СН ОН 1.-Дегидроаскорбат Пентозофосфатный путь Рис.
21.1. Путь уроновой кислоты. Звездочка показывает судьбу атома углерода в положении С-1 глюкозы; ® — р02-. Н-'С-ОН ф Н-С-О-® Н-С-0-ЦОР н-с-он ) нод1утдод н-с-'Ой) фосфорнодод н-с-он ) но-с-н о но-с-н о но-с-н Н-С-ОН ! Н-Сссм ! 7 ~ Н-С-ОН Н-С~ н-с — -1 ОТР РР, н с 3 2йАО сн -о-® СН,ОН СНнОН а-0.Глюкозо- Глюкозо-1-фосфат Уридиндифосфатглюкоза 6-фосфат (00Р61с) 3 -Кето-) - гулонат Оксалат НАОРН+ Н ' н.о Гликолат Гулонолактон КАОР" БЛОК У ПРИМАТОВ И ~ БЛОК ПРИ- айьдегйд МОРСКИХ СВИНОК т ЛЕН ТОЗУРИИ 2-Като4.-гулонопактон 0.Ксилулозо-1-фюсфат 'СН,ОН "СН,ОН О 1 1 в Н-С-ОН МАО+ ЫАОРН+Н СюО с — ) 1 1 1 НО-С -Н нО-С-н 0-Ксилулоза но-с 1 1 0 Н-С -ОН Н-С -ОН но-С СьКСИЛУПОЗО РЕДХКтАЗА АтР Мо' АОР 'СН,ОН 0-Ксилулозо-5-фосфат ~-Аскорбат и-~-О-иОР н-с-он ~ ! но-с-н 0 Н-С-ОН 1 ! н-с — ) с-о- 1! О диндифосфат- люкуронат Метаболизм наиболее важных гекеоз Клинические аспекты При редком наследственном заболевании идиопатической пентозурии в моче появляется большое количество 1.-ксилулозы.
В настояшее время считают, что это обусловлено отсутствием у больных пентозурией фермента, необходимого для восстановления 1.-ксилулозы до ксилитола. В то же время парентеральное введение ксилитола может приводить к оксалозу, при котором происходит отложение оксалата кальция в почках и мозгу; оксалат образуется из 13-ксилулозы, при этом промежуточными соединениями являются ксилулозо-1-фосфат, гликольальдегид и гликолат 1см. рис. 21.1). Различные лекарственные препараты значительно увеличивают скорость превращения глюкозы по пути уроновой кислоты.
Например, введение крысам барбитала или хлорбутанола приводит к значительному увеличению скорости превращения глюкозы в глюкуронат, 1 -гулонат н аскорбат. Такое же влияние на биосинтез 1:аскорбиновой кислоты оказывают многие лекарственные препараты, в том числе различные барбитураты, аминопирин и антипирин. Следует отметить, что два последних препарата увеличивают экскрецию 1 -ксилулозы у больных пентозурией. МЕТАБОЛИЗМ ФРУКТОЗЫ Фруктоза может быть фосфорилирована с образованием фруктозо-6-фосфата в реакции, катализируемой гексокиназой — ферментом, который катализирует также реакции фосфорилирования глюкозы и маннозы (рис.
21.2). Однако сродство данного фермента к фруктозе гораздо ниже, чем к глюкозе, поэтому маловероятно. что это преврашение находится на главном пути усвоения фруктозы. В печени имеется другой фермент, называемый фруктокиназой, который катализирует перенос фосфата от АТР на фруктозу с образованием фруктозо- 1-фосфата. Фруктокнназа обнаружена также в почках и кишечнике. Этот фермент не катализирует фосфорилирование глюкозы, на его активность (в отличие от активности глюкокиназы) не влияют ни голодание, ни инсулин; это позволяет понять, почему у больных диабетом выведение фруктозы из крови происходит с нормальной скоростью. Значение К„ фруктокиназы печени для фруктозы очень мало, что указывает на чрезвычайно высокое сродство фермента к данному субстрату. Образование фруктозо- 1-фосфата является, по-видимому, главным путем фосфорилирования фруктозы.
При отсутствии в печеки фруктокиназы наблюдается идиопатическая фруктозурия. Фрук тозо-1-фосфат расшепля ется на Р- глицеральдегид и дигидроксиацетонфосфат альдолазой В, которая присутствует в печени и способна также расщеплять фруктозо-1,6-бисфосфат. Отсутствие этого фермента вызывает наследственную не- толерантность к фруктозе. О-глицеральдегид может включаться в гликолиз после фосфорилирования с образованием глицеральдегид-3-фосфата.
Эта реакция катализируется другим ферментом печени— триозокиназой. Два триозофосфата †дипщроксиацетонфосфат и глицеральдегид-3-фосфат— могут либо трансформироваться далее по гликолитическому пути, либо конденсироваться под действием альдолазы с последующим превращением в глюкозу.
Метаболизм фруктозы в печени происходит главным образом по последнему пути. При генетически обусловленных нетолерантности к фруктозе или недостаточной активности фруктозо-1,6-дифосфатазы наблюдается индуцируемая фруктозой гипогликемия, возникаюшая несмотря на наличие больших запасов гликогена. Вероятно, фруктозо-1-фосфат и фруктозо-1,6-бисфосфат ингибируют фосфорилазу печени по аллостерическому механизму. Если у подопытного животного удалить печень н кишечник, то вводимая в кровь фруктоза не превращается в глюкозу и животное может погибнуть от гипогликемии, если ему не сделать инъекцию глюкозы. Имеются данные о том, что у человека фруктоза может превращаться в почках в глюкозу и лактат.
У человека в отличие от крыс значительное количество фруктозы, образующейся при расщеплении сахарозы, прежде чем поступить в систему воротной вены, превращается в глюкозу в клетках стенки кишечника. Метаболизм фруктозы в печени по гликолитическому пути происходит гораздо быстрее, чем метаболизм глюкозы. Это объясняется тем, что фруктоза минует стадию, характерную для метаболизма глюкозы.
катал изируемую фосфофруктокиназой. На этой стадии осуществляется метаболический контроль скорости катаболизма глюкозы. Это позволяет фруктозе интенсифицировать в печени процессы метаболизма, ведущие к синтезу жирных кислот, их эстерификацию и секрецию липопротеинов очень низкой плотности; в результате может увеличиваться концентрация триацилглицеролов в плазме крови.
Свободная фруктоза обнаружена в семенной жидкости; она также секретируется в больших количествах в систему кровообращения плода у копытных и китообразных и накапливается в околоплодной и аллантоидной жидкостях. Метаболизм сорбитола В хрусталике глаза человека обнаружены и фруктоза, и сорбитол, причем при диабете их концентрация увеличивается. Они, вероятно, участвуют в патогенезе диабетической катаракты. Образование фруктозы из глюкозы (рис. 21.2) происходит по «пути Глава Л Атр Гликогеи юко ОСорбитоп и Глюкозо6-фосфат МАОРН МАОР +н+ МАО МАОН +н+ О фруктоза.юв — Пища фруктово-6-фосфат к- АТР БЛОК ЛРИ ИДИОЛА ТИЧЕСКОЙ ФРУК ТОЗУРИИ фруктово.! фосфат фруктозо-т,а-бисфосфат БЛОК ПРИ НАСЛЕДСТВ НЕТОЛЕРАНТНОСТИ К Ф Дигидроксиацетоифосфат О.Гпицеральдегид Глицеральдегид-э.фосфат 2-Фосфогпицерат Пируват Рис.
2!.2. Метаболизм фруктозы. Альдолаза А обнаружена во всех тканях. кроме печени, в которой имеется только альдо- лаза В. Альдозоредуктаза не обнаружена в печени. сорбитолав (полиола„не обнаруженного в печени), причем этот путь активируется у больных диабетом прн увеличении концентрации глнжозы. Глюкоза восстанавливается ХАкУРН до сорбитола в результате реакции, катализируемой альдозоредуктазой, затем сорбитол окисляется до фруктозы в присутствии )чА1У и сорбитолдегидрогеназы (полиолдегндрогеназы).
Сорбитол с трудом проникает через клеточные мембраны и поэтому накапливается в клетке. Альдозоредуктаза обнаружена в плаценте овцы, она обеспечивает образование сорбитола, который се- кретируется в кровь плода. Присутствие сорбитолдегидрогеназы в печени, в том числе и в печени плода, обеспечивает превращение сорбитола во фруктозу. При внутривенном введении сорбитол действительно превращается преимущественно во фруктозу, а не в глюкозу; при пероральном введении всасывание его в кишечнике незначительно, и он ферментируется бактериями толстого кишечника с образованием ацетата и Н,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
