Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 77
Текст из файла (страница 77)
4. Печень. Метаболическая активность печени обеспечивает источниками энергии мозг, мышцы и другие периферические органы. Вещества, всасываемые в кишечнике, попадают главным образом в печень, что позволяет ей регулировать концентрацию в крови многих метаболитов. Печень по1лощает большое количество глюкозы и превращает ее в гликоген. Таким образом, она способна запасать до 400 ккал. Печень может выделять глюкозу в кровь, расщепляя гликоген, в виде которого глюкоза запасается, или осуществляя глюконеагенез. Основные предшественники глюкозы — лактат и алании, посту- Часть 111.
Биосинтез 290 предшественников мвкромолекул Электронная микрофотография частиц липопротеинов очень низкой плотности (ЛОНП). Эти частицы имеют диаметр от 300 до 800 А; они переносят триацилглицеролы из печени в жировую ткань. (Печатается с любезна~о разрешения д-ра ВоЬегг МаЫеу.) СН, Н НС Н СН,-С СН СН, О С=О и О С, О Эфир хснрнма кнепмты н карммтмнн лизирующий образование ацилкарнитина на наружной поверхности этой мембраны, ингибируется малонил-СоА — промежуточным продуктом, определяющим дальнейшую последовательность реакций в синтезе жирных кислот.
Такисс образоч, при синтезе жирньсх кислот с' длинной цепью они пе проникают в .читохондриальный ,чатрикс . ко.чпартлссят, где происходит (1- окисление и абразовиние кетоновых твл. Эти жирны» кислоты включаются в триацилглицсролы и фосфолипиды. Если же источников энергии недостаточно, концентрация малонил-СоА, напротив, понижается. В этих условиях жирные кислоты, выделяющиеся из жировой ткани, проникают в митохондриальный матрикс для последующего превращения в кетоновые тела. Как печень обеспечивает свои энергетические потребности'? Сама она в качестве источника энергии предпочитает глюкозе кето- кислоты, образующиеся при распаде аминокислот.
Действисельно„основное назначение гликолнза в печени — образование строительных блоков для биосинтезов. К тому же печень не может использовать в качестве источника энергии ацетоацстат, гак как она не солержит трансферазу. необходимую для его активации путем образования ацетил-СоА. Таким образом, печень избегает тех источников энергии, которые она отправляет в мыщцы и мозг; прямо-таки альтруистический орган! гичсского метаболизма. По сути дела, инсулин различными способачи сигнализирует о пиличии пии)евых ресурсов в организме. он стимулирует создание тергетических запасов и синтез белка.
Синтез гликогена в мьппцах и печени цод действием инсулина стимулируется, а слюконеогенез в печени полавляется. Инсулин ускоряет гликолиз в печени, что в свою очередь усиливает синтез жирных кислот. Инсулин способствует поступлению глюкозы в мышцы и жировые клетки. Изобилие жирных кислот и глюкозы в жировой ткани приводит к синтезу и запасанию триацилглицеролов.
Действие инсулина распространяется также на метаболизм аминокислот и белков. Инсулин способствует поглощению в мышцах аминокислот с разветвленной цепью (валина, лейцина и изолсйцина), что благоприятствует образованию мышечного белка.
В целом инсулин оказывает стимулирующее действие на синтез белка. Кроме того, он подавляет внутриклегочный распад белков. 2. Глюкигоп. Эю полипсптндный гормон с мол. массой 3,5 кДа (разд. 16.10). Он секретирустся а-клетками поджелудочной железы в ответ на понижение концентрации сахара в крови. Основной орган-.чишеяь глюкагопа — печень. Глюкагон ссимулируст расщепление гликогена и инсибируст сто синтез, запуская каскад реакций. опосрелуемых сАМР. В резулшатс происходит фосфорилирование фосфорилазы и гликоген-синтетазы (разл.
16.15). Кроме того, глюкагон ингибируес синтез жирных кислот, снижая образование пирувата н активность аце- 23.6. Гормональные регуляторы энергетического метаболизма Гормонам принадлежит ключевая роль в интеграции метаболизма. В частности, инсулин, глюкагон, идренилин и яорадреяалин оказывают значительное воздействие на запасание и мобилизацию энергетических ресурсов и связанные с этими процессами метаболические превращения. 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 Агсйпг (л)се.) Глзжозз из крови л поопв призыв пики пируют мобилизацию гликогена н трнацилглицеролов, 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 я нвтоцвк Рис. 23.18. Регуляция содержания глюкозы в крови печенью. А — после приема пиши, Б у~ром натощак. тнл-СоА — карбоксилазы.
К тому же глюкагон стимулирует глюконеогенез. В и~оге все этн 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 триацилглнцеролов. 3. Адреналии и норадреиалин. Эти гормоны относятся к катехоламинам. Онн 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 повышенной 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
