Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 21
Текст из файла (страница 21)
!5.2 представлены топливные ресурсы организма обычного мужчины (масса 70 кг) и тучного мужчины, структура скелета которых подобна (измерения проводились после продолжительного голодания!. гв. метАБОлизм углеводов. ы 637 Тавлицл 18.2 Резервы окислвемык метаболвтов Соде; жанне ~ еасрвов у 'гучиого мужчины Содержа~ не Геаетвов у среднего мужчины (с массой Ув кг1 кива иг 760 000 80 000 640 280 100 141 000 24 ООО 480 280 80 18 6 0,12 0,07 0,02 Триацилглицерииы Ьелок ыышц Глвкогев мышц Гликогев печени Глвкогев ввеклеточиой жидкости 15,5.1.
Гликоген тканей Гликоген всех тканей полидисперсен; мол. масса может колебаться от 2,5-10' до 10'. Количество легко экстрагируемого глнкогена, т. е. извлекаемого холодным раствором трихлоруксусной кислоты, всегда меньше общего количества, которое находят после щелочного гидролиза ткани. Менее легко экстрагируемая фракция присутствует в форме нерастворимых гранул. Наблюдения за введенной "С-глюкозой показывают, что эта фракция гликогена метаболически активна и подвергается постоянному превращению. 15.5.2. Гликоген печени У различных видов млекопитаюших от 2 до 8й1з массы печени приходится на долю гликогена.
Даже в норме у животного, регулярно получающего питание, происходит непрерывный сннтез и распад гликогена, хотя количество гликогеиа в печени и поддерживается приблизительно постоянным. Печень животного, голодавшего в течение 24 ч, практически лишена глнкогена. Кормление гликогенными материалами, например глюкозой, приводит к быстрому восстановлению содержания гликогена в печени. Способ оценки эффективности других соединений как предшественников глюкозы заключается в том, что животным, голодавшим до практическо полного истошення гликогена в печени, дают испытуемое вещество.
Любой материал, который при этих условиях вызывает увеличение количества глнкогена в печени, рассматривается также как источник глюкозо-б-фосфата; поэтому термины гликоггннои н глюкогенний, по существу, синонимы. К гликогенным вешествам относятся не только гексозы, но и гликогенные аминокислоты (гл. 23), глицерин, промежуточные про- г!ь метАБОлизм дукты гликолиза и сахароспирты, такие, как сорбпт и инозит. Эти и многие другие соединения, когда их дают голодающим животным, вызывают некоторое увеличение количества гликогеиа в печени.
В каждом случае испытуемое вещество должно сначала превратиться через глюкоза-6- и глюкозо-1-фосфат в Ш)Рглюкозу. 15.5.2.1. Факторы, илииющие иа количество гликогеиа и печеии Количество гликогена в печени зависит от количества усвоенной пиши и от состава рациона. У животных, получающих бедные углеводами рационы, обычно находят меньше гликогена, чем у животных на богатых углеводами рационах. Физическая нагрузка снижает количество гликогена в печени.
Содержание гликогеиа в печени регулируется эндокринной системой. Введение адреналина (гл. 45) или глюкагона хорошо упитанным животным приводит к быстрому исчезновению большей части печеночного гликогена, Оба гормона стимулируют превращение фосфорилазы Ь в фосфорилазу а, тем самым делая доступным глюкозо-б-фосфат, который гидролизустся, и глюкоза поступает в кровь, результатом чего является гштерглакемия. Это можно рассматривать как защитный механизм, который в период стресса обеспечивает мускулатуру обильным питанием в таких количествах, какие только потребуются. Дефицит инсулина приводит к уменьшению содержания гликогена в печени из-за действия еше недостаточно хорошо понятых механизмов. К числу таких механвзмов относятся отсутствие ннсулииового стимула для системы гликоген-синтазы, снижение концентрации ацетил-СоА, требуемого для стимуляции ферментов, участвующих в синтезе фосфоенолпирувата прн глюкогенезе, уменьшение активности глюкокиназы н повышенная активность глюкозо-6-фосфатазы.
Можно было бы ожидать, что введение избытка инсулина вызовет увеличение количества гликогена в печени, но зто не обязательное следствие. В результате инъекции инсулина обычно возрастает мышечный, но ис печеночный гликоген. Аденогипофиз (гл. 48) продуцирует одно или больше веществ, которые имеют тенденцию увеличивать содержание печеночного гликогена. Гормоны коры надпочечников (гл. 45), увеличивающие приток глюкозы от неуглеводных предшественников, благоприятству>от накоплению гликогена в печени. Введение избыточных количеств тиреоидного гормона (гл. 42) вызывает мобилизацию и исчезновение гликогена печени. 15.5.3. Гликоген мышцы Хотя нормальная концентрация гликогена в скелетной мышце млекопитающих, составляющая 0,5 — !%, ниже, чем в печени, в и.
мктзволизм кглаводов. и связи с большой массой мышц большая часть гликогена тела находится в этой ткани. В отличие от глнкогена печени мышечный гликоген не истощается столь же легко при голодании даже в течение длительного периода. Конвульсии, однако, сопровождаются драматвческим падением содержания гликогена в мышце. Введение инсулина обычно увеличивает концентрацию гликогена в мышце, но если доза слишком велика и провоцирует гипогликемическне конвульсии, то содержание глпкогена в мышце может упасть до очень низких уровней.
Введенный голодающему животному адреиалин активирует образование сЛМР в мышце, тем самым косвенно стимулируя активность фосфорилазы. Однако в мышце невозможен гидролпз глюкозо-6-фосфата до глюкозы, поскольку отсутствует необходимая для этого процесса фосфатаза. Тогда включается дальнейший метаболизм глюкозофосфата, а именно гликолиз, и первыми легко диффундирующими продуктами будут пнровиноградиая и молочная кислоты. Быстрый гликогенез из этих веществ совершается в печени.
Таким образом, последовательность событий, наступающих вслед за введением адреналина голодающему животному, включает, во-первых, снижение количества гликогена в мышце, во-вторых, увеличение уровня лактата в крови и, в-третьих, возрастание количества гликогена в печени. Сердечная мышца в противоположность любой другой мышце нечувствительна к инсулину, и количество гликогена в сердце может меняться совсем не так, как во всех других мышцах. 15.5.4. Наследственные расстройства и метаболизм гликогеиа Мутации, которые приводят к ослаблению каталитической активности ферментов, функционирующих в жизнениовансных метаболических путях (гликолиз, цикл лимонной кислоты, синтез белка и т. п.), необязательно являются летальными. Мутации могут обнаруживаться на путях, которые полезны, но не абсолютно жизненно необходимы; такие мутации мокнут вызвать заболевания, они не обязательно несовместимы с продолжением жизни.
Метаболизм гликогеиа великолепно иллюстрирует эту концепцию; в настоящее время известны наследственные расстройства, связанные с отсутствием какого-либо одного из ферментов метаболизма гликогена (табл. !5.3). Все эти расстройства, за исключением связанного с отсутствием гликоген-синтазы, характеризуются накоплением гликогеиа в тканях. Отсутствие печеночной глюкозо-бфосфатазы не дает возможности отвечать на сигнал о дополнительном введении глюкозы в кровь.
Отсутствие ферментов, расщепляющих связи в местах ветвления, илн гликоген-ветвишпх ферментов, приводит к накоплению гликогенов с аномальной длн- » « зй ««х с е» о ха Ю ««б л х х а б, ха~а о~ Оо « о ха Ч ХО о х « О о х хйх ях« фсл « «" о хх х „««, *х"'б о э охо й "х хо ц хж й йхб х ° ~» б 52с о хф'« «х «« Оох х хо«х о о х О ха ба «« х ° « б" х о Я б О х хо х О «« О х х х ЕФ о «« О л 1 хл о ««.х а «О "~ х«а О б м х Й М О « «« ох И~ .« х о х ах О с ~О « х х р' о х Ы :«х х х «. б ~=х ас с х х» а а х «1 О « о х «« О 2 х а щах О «- Ох «« х ««3 б ~= йБ", л хо хй о б Я «' Х ха Ю а х Мбх »»о х»с ««, О х «« с» хор л л ° « а х с оех л «хх д х «« хй О О ««, » ох «« «Я « х О ««. с х б х ю х асх Бой З «« бхх х а"' с й хХ б Ю « « Х » «х Ф х ««. х С«с х а х х « О х « б «« О х х «« «« ««х х х х Р С О и а 3 х Я $ с л Я О« о хо х ф ~ «Т Я "« б с х х х х О «« а ах «ох х1= б х с х х 1«« хх „о х « с Ф О ха « « х х Ю О х х « х О «О « ы х «« «" х о й «« а о 2 х Ф х « о х « ж Ш.
МЕТАБОЛИЗМ О ««Х «« «О О х ««х.б, «х 8 4 «х хох сс««абай хо хх с ОХХхс,ох «« хсоххбхч о о о х ,б, О о х б. « х "«хо х ««х х б ххах ххх с ао О х Хаааа а б б х «« х бБ.'~м 64! 15. метзволизм угланодои. и иой ветвей. Тот факт, что не наблюдается корреляции между неспособностью к образованию печеночной и мышечной фосфорплаз свидетельствует о том, что эти ферменты различны н каждый находится под независимым генетическим контролем. Каждое из гликогеновых расстройств серьезно влияет на продолжительность жизни человека (сокращая ее).
Тип !1 обычно летален в раннем детстве. Каждое из обсуждаемых здесь заболеваний влечет за собой потребность в частом кормлении. У детей, лишенных печеночной гликоген-синтазы, наблюдается склонность к гипогликемическпм судорогам, потому что скорость глюконеогенеза недостаточна для поддержания уровня глюкозы в крови и в период между кормлениями. В раннем детстве эту трудность можно преодолеть, однако увеличение физической нагрузки при таком, а также при других расстройствах гликогенового метаболизма может способствовать очень быстрому снижению уровня глюкозы в крови. Когда затронут метаболизм мышечного гликогена, наступают серьезная мышечная слабость н неспособность к осуществлению мышечной работы.
В целом эти расстройства свидетельствуют о решающей роли глнкогена печени в поддержании уровня глюкозы в крови и мышце как источника энерпш для интенсивной мышечной работы. 15.6. Глгокоза крови и регуляция метаболизма гликогеиа Постоянное использование глюкозы требует подачи се ко всем тканям через кровь.
Нормальная концентрация глюкозы в крови человека спустя 8 — 12 ч после еды составляет 70 — 90 мг/мл. Несколько более высокие значения наблюдаются немедленно после приема пищи; продолжительное голодание сопровождается лишь незначительным снижением или вообще не сказывается на уровне глюкозы в крови в течение нескольких суток. Зависимость различных тканей от количества глюкозы, находящейся в кровяном русле, сильно варьирует. Эта зависимость, пожалуй, наиболее резко выражена для центральной нервной системы, поскольку глюкоза — главный источник энергии, проникающий сквозь гсмато-знцсфалический барьер (гл.
37) со скоростью, достаточной для поддержания нормальной функции. Если концентрация глюкозы в крови резко падает, то самые первые наблюдаемые в результате этого симптомы относятся к центральной нервной системе. Многие ткани, такие, как мышца, могут получать значительную долю необходимой химической энергии от других питательных веществ, таких, как ацетоацетат (разд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
