Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 92
Текст из файла (страница 92)
В этих условиях кетоз протекает в тяжелой форме. По мере развития гицогликемии уменьшается секреция инсулина, в результате не только снижается утилизация глюкозы, но и усиливается липолиз в жировой ткани. При сахарном диабете недостаток или отсутствие инсулина влияют, вероятно, в первую очередь на метаболизм в жировой ткани, крайне чувствительной к этому гормону. В результате высвобождения большого количества свободных жирных кислот их уровень в плазме крови может оказаться в два с лишним раза выше, чем у здорового голодного человека. Наблюдается также изменение активности ряда ферментов в печени, в результате увеличивается скорость глюконеогенеза и скорость поступления глюкозы в кровь (несмотря на высокую концентрацию глюкозы в крови). 295 Регулчция метаболизма липидое и источники знергии в тканят лактат 2с02 Рис. 28З.
Взаимосвязь метаболических процессов, протекающих в жировой ткани, печени н внепеченочных тканях. Заштрихованные участки-- локализация липопротеинкиназы в стенках капиллярных сосудов; СЖК -свободные жирные кислоты; ЛПОНП вЂ” липопротеины очень низкой плотности. ствует о легкости перехода углеводов в жиры. Наиболее важной реакцией в этом процессе является превращение пирувата в ацетил-СоА, который служит исходным соединением при синтезе длинноцепочечных жирных кислот. Поскольку. однако, реакция, каталшируемая ыыруватдегадрогеиазой, является ыеобратымой, то прямое превращение ацетил-СоА, образовавшегося при окислении жирных кислот, в пируват оказывается невозможным.
В цикле лимонной кислоты не происходит новообразования оксалоацетата, поскольку ацетил-СоА конденсируется с молекулой оксалоацетата и в результате цикла од- на молекула оксалоацетата регенерируется. По этой же причине ые ыроисхощп превращения жирных кислот с четным числом углеродных атомов (образующих при окислении только ацетил-СоА) в глюкозу ы гликогеы. Только концевой трехуглеродный фрагмент молекулы жирной кислоты с нечетным числом атомов углерода является потенциальным субстратом для образования гликогена, поскольку только из этой части молекулы при окислении образуется пропионат.
Тем не менее меченые углеродные атомы жирных кислот после прохождения через цикл лимонной Глава 28 жир тгпеаопы Гпикоген Глюкоза 1! Триацмлглицерол Фртктоеа Жирные кислоты с~ тс нм г ею 1~ 1 Трипто4юн — ~ Алании е — ~ цетоацетат еннлаланмн Тнроанн Лейцин Оксалоацет Аспарт Фаммпапанин Цмтрат Цикл лимонной кислоты тгР Эу Ю л-Кетоглттарат С .ГА Гпутамат ф в Иаспейцнн ропиомил-СоА Пропнонат Гилроксмлролин Рие.
28.9. Взаимопреврвщение основных питательных впшеств. кислоты могут быть обнаружены в гликогене. Это объясняется тем, что оксалоацетат является промежуточным продуктом как в цикле лимонной кислоты, так и в глюконеогенезе. Углеродные скелеты ряда заменимых аминокислот могут образовываться из углеводов на стадиях цикла лимонной кислоты. В результате обращения процессов гликогенные аминокислоты в свою очередь могут явиться источником образования углеродных скелетов соединений, являющихся ннтермедиатами цикла лимонной кислоты или их предшественниками.
Эти аминокислоты, следовательно, легко превращаются по пути глюконеогенеза в глюкозу и гликоген. Кетогенные аминокислоты служат источником ацетоацетата, из которого во внепеченочных тканях образуется ацети.ъ-Со А. По тем же (рассмотренным выше) причинам, по которым прямое превращение жирных кислот в углеводы оказывается невозможным, исключается также возможность превращения жирных кислот в глюкогенные аминокислоты.
Невозможно также обращение пути распада кетогенных аминокислот. Все они относятся к категории «незаменимых» аминокислот. Превращение углеродных скелетов глюкогенных аминокислот в жирные кислоты возможно либо путем образования пирувата и ацетил-СоА, либо путем обращения внемитохондриальных реакций цикла лимонной кислоты на участке от а- Регуяяиия .иетабояиэиа яипидов и источники энергии в тканяя 297 кетоглутарата к цитрату с последующим образованием ацетил-СоА при участии АТР-цитрат-лиазы (см.
гл. 23). Однако деградация белков и аминокислот в естественных услОвиях, например, при голодании, обычно сопровождается расщеплением жиров. Превращение аминокислот в жир не имеет, следовательно, существенного значения, за исключением случаев, когда животные получают богатую белками пишу. ЭКОНОМИКА УГЛЕВОДНОГО И ЛИПИДНОГО ОБМЕНА В ОРГАНИЗМЕ Потребность в глюкозе Известны многие детали взаимодействия угле- водного и липидного обмена в различных тканях. В условиях оптимального питания легко протекает процесс превращения глюкозы в жир.
Жир (триацилглицерол), за исключением глицерольного фрагмента, не может превращаться в глюкозу (см. выше). Некоторые ткани и клетки, в первую очередь клетки центральной нервной системы и эритроциты, в значительно большей степени, чем другие, нуждаются в постоянном поступлении глюкозы. Минимальное количество глюкозы, вероятно, необходимо также клеткам внепеченочных тканей для функционирования цикла лимонной кислоты. Кроме того, глюкоза является, по-видимому, главным источником глицерол-3-фосфата в тканях, не имеющих глицеролкиназы, Для функционирования клеток необходим определенный (минимальный) уровень окисления глюкозы.
Большое количество глюкозы требуется для питания плода и образования молока. Ряд механизмов наряду с глюконеогенезом гарантирует необходимое обеспечение глюкозой в период ее недостатка; при этом важное значение имеет зкономия глюкозы за счет других субстратов. Предпочтительная утилизация кетоновых тел и свободных жирных кислот Кетоновые тела и свободные жирные кислоты экономят глюкозу в мьппцах; они тормозят (опосредованно) ее поступление в клетки, ее фосфорилирование с образованием глюкозо-б-фосфата, а также активносгь фосфофруктокиназы и окислительное декарбоксилирование пирувата.
Окисление свободных жирных кислот и кетоновых тел приводит к повышению внутриклеточной концентрации цитрата, который ингибирует фосфофруктокиназу. Эти данные, а также результаты экспериментов с перфузируемым сердцем, которые показали, что ацетоацетат окисляется предпочтительно по сравнению с жирными кислотами, согласуются с заключением о том, что при ограниченной досгупности углеводов потенциальные источники энергии окпсляются в следующем порядке: (1) кетвновые тела (и, возможно, другие короткоцепочечные жирные кислоты, например ацетат), (2) свободные жирные кислоты, (3) глюкоза. Это отнюдь не значит, что при окислении одного из источников энергии полностью прекращается окисление других источников (рис.
28.8). Механизмы, которые упорядочивают последовательность использования источников энергии, приобретают особое значение в тканях, обладающих высокой способностью к аэробному окислению жирных кислот (например, в сердце и медленно сокращающихся мышцах), и играют менее значительную роль в тканях с низкой эффективностью окисления, например в быстро сокрашающихся мьппцах. Сочетание эффекта зкономии глюкозы в мышцах и сердце, вызываемого свободными жирными кислотами, и эффекта ингибирования мобилизации свободных жирных кислот в жировой ткани, вызываемого сэкономленной глюкозой, получило название «глюкозо-жирнокислотный цикл». ГОЛОДАНИЕ У животных, получающих богатую углеводами пищу, окисление жирных кислот понижается.
При переходе животного от сытого состояния к голоданию количество доступной глюкозы снижается, и для поддержания уровня глюкозы в крови начинает расходываться гликоген печени. Концентрация инсулина в крови падает, а концентрация глюкагона возрастает. В жировой ткани уменьшается утилизация глюкозы и снижается ингибируюшее действие инсулина на липолиз, жир мобилизуется в виде свободных жирных кислот и глицерола.
Свободные жирные кислоты переносятся в другие ткани, где они либо окисляются, либо эстерифицируются. Глицерол после активации (превращения в глицерол-3-фосфат) поступает в углеводный пул (в основном в печени и почках). Во время перехода от сытого состояния к голоданию эндогенное образование глюкозы (из аминокислот и глицерола) отстает от ее использования и окисления, запасы гликогена в печени истощаются и концентрация глюкозы в крови падает. Мобилизация жира возрастает в течение нескольких часов, затем содержание свободных жирных кислот в плазме и глюкозы в крови стабилизируется на уровне, характерном для состояния голодания (0,7- — 6,8 мкмольмл ' и 60 — 70 мг/100 мл соответственно). Можно полагать, что при этом уровне глюкозы в крови животного ее поступление в ткани обеспечивает потребности утилизации и окисления.
Компенсаторное увеличение окисления жирных кислот и кетоновых тел позволяет снизить уровень окисления Глава 28 глюкозы. Наступившее неустойчивое равновесие может нарушаться в результате роста потребности в глюкозе или при нарушении процессов утилизации; в таком случае происходит дальнейшая мобилизация жиров. Обеспечение организма глицеролом является важной функцией жировой ткани, поскольку только этот источник углеводов (наряду с углеводами, образующимися из белков неег глюкоиеогенезе) может обеспечить голодающий организм глюкозой, необходимой для тех процессов, при осуществлении которых субстратом может служить только глюкоза. У человека при длительном голодании глюконеогеиез из белков снижается из-за уменьшения высвобождения аминокислот, особенно аланина, из мьшщ.
Это совпадает по времени с адаптацией мозга, в результате которой он оказывается способным компенсировать окисление глюкозы примерно на 50'А за счет окисления кетонов. Регуляция высвобождения свободных жирных кислот из жировой ткани при голодании по принципу обратной связи может осуществляться путем прямого воздействия кетоновых тел и свободных жирных кислот на поджелудочную железу, в результате которого возрастает образование инсулина. Мобилизация свободных жирных кислот обычно превышает потребности окислительных процессов, поскольку даже в период голодания значительная доля этих кислот подвергается эстерифнкации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
