93715 (681585), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Действие жиров

Когда запас гликогена полностью восстановится, излишек глюкозы превращается в жир, и этот процесс называется липогенез. Глюкоза превращается в жирные кислоты, которые хранятся в виде триалглицеридов (3 молекулы кислоты, присоединённые к 1 молекуле глицерина). Источником углерода для синтеза жирных кислот служит ацетил-Ко-А, образующийся при распаде глюкозы. Таким образом, избыток углеводов, поступающих в организм, трансформируется в жирные кислоты, а затем в жиры.

Инсулин способствует липогенезу:

- увеличивая число переносчиков глюкозы (GLUT4) на поверхности жировых клеток. Это является причиной быстрой утилизации глюкозы.

- увеличивая активность липопротеиновых липаз, которые освобождают много жирных кислот для синтеза триалглицеридов.

Вдобавок к содействию жировому синтезу инсулин замедляет разрушение жиров, подавляя гормоночувтствительную липазу (снижает запас жиров).

Результат - низкий уровень жирных кислот в крови.

Инсулин также имеет аноболический эффект, воздействующий на белковый метаболизм. Он стимулирует проникновение аминокислот в клетки и стимулирует образование белков из аминокислот.

Голодание - роль глюкагона.

Голоданием принято считать проведение более 8 часов без пищи. В результате наблюдается падение уровня сахара в крови, замедление секреции инсулина и усиление выделения глюкагона. Глюкагон противоположен действию инсулина. Глюкагон увеличивает уровень сахара стимулированием мобилизации запасов гликогена в печени. За 10–18 часов запасы гликогена истощаются, и если голодание продолжается, то глюкагон продолжает стимулировать продукцию глюкозы печенью.

Кроме низкого уровня глюкозы в крови, освобождение глюкагона стимулируют богатая белками пища и стресс:

• аминокислоты увеличивают секрецию глюкагона и незначительно инсулина. Глюкагон предотвращает гипогликэмию, вызванную инсулином и стрессом (организм предупреждает повышение уровня глюкозы, которая требуется во время стресса)

• при стрессе в кровь выбрасывается глюкагон, который увеличивает продукцию глюкозы печенью путем стимуляции распада глюкогена. Количество глюкозы в крови зависит от силы стресса.

Голод

Метаболическое состояние голода (т.е. тканевое голодание) более обыденно проявляется у людей, которые стараются стремительно потерять вес или у тех, которые чувствуют отвращение к пище. После пары дней без еды печень будет истощать запасы гликогена, но продолжать производить глюкозу из аминокислот и жиров.

Окисление жирных кислот как источников энергии увеличивается при голодании и физической работе. В этих состояниях их концентрация в крови увеличивается в результате мобилизации из жировых депо и они активно окисляются печенью, мышцами. При голодании часть жирных кислот используются многими тканями как источник энергии. Они в отличии от жирных кислот могут использоваться нервной тканью. Наиболее важный орган, использующий кетоновые продукты – это мозг, потому что он не способен к метаболизму жирных кислот.

"Голод посреди изобилия"

Диабет часто называют "голодом посреди изобилия", потому что внутриклеточный уровень глюкозы низкий, хотя внеклеточный уровень может быть экстремально высоким.

При диабете 1 типа в периферических тканях используются неглюкозные источники энергии, например, жировые кислоты и кетоновые тела. При тканевом голодании в крови можно обнаружить кетоновые тела. Кетоны - слабые кислоты, они закисляют кровь.

Это метаболическое состояние называется диабетическокетоацидоз (DKA). Гипергликимия и кетоацидоз являются признаком диабета 1 типа (схема 5).

К кетоновым телам относятся бета-гидроксибутират, ацетоацетат и ацетон. Первые 2 молекулы могут окисляться в тканях, обеспечивая синтез АТФ. Ацетон образуется только при высоких концентрациях кетоновых тел в крови и выделяясь с мочой, выдыхаемым воздухом и потом позволяет организму избавляться от избытка кетоновых тел.

Влияние печени на уровень глюкозы

Печень получает богатую глюкозой кровь из пищеварительного тракта через воротную вену (схема3).

Печень имеет большое количество переносчиков GLUT2, которые не нуждаются в присутствии инсулина для транспорта глюкозы в клетки печени. GLUT2 имеет низкое родство к глюкозе, что дает возможность стремительному транспорту глюкозы, когда уровень сахара в крови будет выше нормы. Поэтому в печени уровень глюкозы внутри и снаружи клетки может приближаться к одинаковому.

Первый шаг к "запиранию" глюкозы внутри клетки заключается в фосфорилировании глюкозы - 6 - фосфат (G6Р). Печень отличается от остальных органов тем, что использует ферменты глюкокиназ, несколько хексокиназ. Глюкокиназа может производить G6P быстрее и также сковывать этим продуктом (это потому, что в печени G6Р может делать каналы в гликогене).

Глюкоза и инсулин оба моделируют метаболические энзимы в таких способах, как поддержание формирования гликогена. Этот процесс движения вперёд приносит больше глюкозы в печень. Инсулин поддерживает синтез гликогена, стимулируя гликоген синтетазу и сковывая гликоген фосфорилазу.

История инсулина. Синтез инсулина

Инсулин - вырабатывающие клетки тела называются в-клетками и они находятся в поджелудочной железе. Эти скопления клеток вместе образуют островки Лангерганса, названного в честь немецкого медицинского студента, который описал их.

Синтез инсулина начинается с транскрипции гена инсулина, который находится в 11 хромосоме. В результате трансляции мРНК образуется белок из 110 аминокислот. Этот первый трансляционный продукт назван препроинсулином, является неактивным. Он содержит сигнальный пептид, состоящий из 24 аминокислот, остатки которых требуются для перехода растущей полипептидной цепи через мембрану в эндоплазматический ретикулум. В эндоплазматическом ретикулуме от препроинсулина с помощью протеазы отщепляется сигнальный пептид и образуется проинсулин. Проинсулин состоит из 1 цепи, содержащей 3 домена В-цепи, содержащую аминогруппу – N-конец, А-цепи, содержащую карбоксильную группу – С-конец и соединяющий эти цепи С-пептид. Внутри эндоплазматического ретикулума специфические пептидазы удаляют С-пептид проинсулина, возникает созревшая активная форма инсулина.

В аппарате Гольджи инсулин и свободный С-пептид упаковываются в секреторные гранулы, которые накапливаются в цитоплазме В-клеток.

Экзоцитоз гранул осуществляется входом глюкозы в В-клетку.

Структура инсулина

В 1958 году Фредрик Санджер был награждён своей первой Нобелевской премией за установление последовательности АМК, составляющие инсулин. Впервые был определён в протеине порядок построения АМК (первостепенная последовательность).

Инсулин состоит из 2-х цепей АМК, названные цепью А (21АМК) и цепью В (30АМК), которые связаны вместе двумя дисульфидными мостиками. Молекула инсулина соединяет также внутримолекулярный дисульфидный мостик, соединяющий 6 и 11 остатков А-цепи вместе.

У многих видов животных состав А, В цепей молекулы имеют значительное сходство по первичной структуре с инсулином человека. По этой причине свиной инсулин может поддерживать обратный недостаток уровня человеческого инсулина у пациентов-диабетиков. Сегодня свиной инсулин большей частью замещен массовым производством человеческого инсулина бактериями (рекомбинантный инсулин).

Молекулы инсулина склонны образовывать димеры в р-ре и в присутствии ионов цинка инсулиновые димеры соединяются в гексомеры. В то время как мономеры инсулина легко диффундируют в крови и действуют стремительно, гексомеры распространяются медленно и поэтому их эффект наступает медленно.

Секреция инсулина

Увеличение уровня глюкозы внутри -клеток поджелудочной железы запускает выброс инсулина.

1. Глюкоза транспортируется в В-клетку двумя переносчиками глюкозы (GLUT2). Под действием глюкокиназы она фосфорилируется, образется глюкозо-6-фосфат. Этот этап очень быстрый и эффективно запирает глюкозу внутри клетки

2. Метаболизм глюкозы продолжается, АТФ вырабатывается в митохондриях.

3. Увеличение в АТФ чем АДФ закрывает АИФ-зависимые К-каналы в мембране В-клетки. Положительно заряженные ионы калия не выходят из В-клетки.

4. Повышение положительного заряда внутри В-клетки является причиной деполяризации.

5. Потенциалзависимые кальциевые каналы открываются, поток выделяющихся ионов кальция (Са 2+) поступает в клетку.

6. Увеличение концентрации кальция внутри клетки приводит к секреции инсулина путем экзоцитоза.

Имеются 2 фазы выхода инсулина в ответ на повышение глюкозы. Первая – немедленное освобождение инсулина, который хранится в секреторных гранулах. После небольшой задержки начинается вторая фаза, более длительная, чем первая, когда идет освобождение недавно синтезированного инсулина.

Освободившись, инсулин остается активным только короткое время, после этого распадается с помощью ферментов. Инсулиназа в печени и почках расщепляет инсулин, циркулирующий в плазме, в результате инсулин имеет период полураспада, составляющую около 6 минут.

Инсулиновый рецептор

Чистый эффект инсулина связан с запуском каскада реакций фофорилирования и дефосфорилирования. Этот процесс прекращается дефосфорилированием инсулинового рецептора.

Инсулиновый рецептор сходен с рецепторами других полипептидных гормонов – рецептор инсулина встроен в цитоплазматическую мембрану и состоит из соединенных двух -субъединиц и двух -субъединиц. -субъединицы внеклеточные и содержат инсулин –связывающее место. -субъединицы пронизывают мембраннный бислой и содержат фермент тирозинкиназу. Киназы фосфорилируют протеины (противоположные по действию киназам ферменты, называющиеся фосфотазами).

Схема 3: Инсулиновый рецептор.

Инсулиновый рецептор это тирозин – киназовый рецептор и состоит из пары -субъединиц и пары -субъединиц. Инсулин связывается -субъединицами и вызывает конформационные изменения, которые передаются -субъединицам которые аутофосфорилируются и инициируют каскад реакций фосфорилирования и дефосфорилирования.

Происходит фосфорилирование -субъединиц по нескольким тирозиновым остаткам, т. е. одна -цепь фосфорилирует другую -цепь той же молекулы рецептора. Это приводит к изменению субстратной специфичности тирозинкиназы, которая становится способной фосфорилировать другие внутриклеточные белки, например, субстрат инсулинового рецептора ISR фосфорилированный ISR активирует ферменты, например, тирозиновую фосфопротеинкиназу и белки, участвующие в регуляции клеточных процессов.

Действие инсулина

Связывание инсулина в широких пределах происходит в разные периоды времени.

Почти сразу инсулин повышает потребление глюкозы во многих тканях, экспрессируемых переносчиком GLUT4 транспортер глюкозы, например скелетные мышцы и жировые ткани. Инсулин увеличивает активность этих переносчиков и увеличивает их число стимуляцией восстановления во внутриклеточном пространстве на поверхности клетки. Не все ткани нуждаются в инсулине для получения сверхдозы глюкозы. Такие ткани как клетки печени, красные кровяные тельца, слизистая кишки, почки и клетки нервной системы используют глюкозовый переносчик, не завися от инсулина.

От минут до часов инсулин изменяет активность различных ферментов как результат обменов в их фосфорилированном значении.

За несколько дней инсулин увеличивает количество многих метаболических ферментов. Это отражается увеличением в гене транскрипции РНК и ферментного синтеза.

Характеристики

Список файлов реферата