Тимин О.А. Лекции по общей биохимии2020 (832729), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Именно поэтому данные ткани получили название инсулинзависимых.Некоторые ткани совершенно нечувствительны к действию инсулина, их называют инсулиннезависимыми. К ним относятся нервная ткань, стекловидное тело, хрусталик, сетчатка, клубочковые клетки почек, эндотелиоциты, семенники и эритроциты.Большинство клеток занимает промежуточное положение, т.е.
на их мембранах находятся разные типы транспортеров.Р Е АК Ц И И В З АИ М О П Р Е В Р АЩ Е Н И Я С АХ АР О ВПоскольку в кишечнике всасываются все поступающие с пищей моносахариды (фруктоза, галактоза, манноза и т.п.), то перед организмом встает задача превратить полученныегексозы в глюкозу для ее дальнейшего использования в реакциях метаболизма. Этот процессполучил название взаимопревращение сахаров. Цель его – создание только одного субстратадля реакций метаболизма, а именно -D-глюкозы, что позволяет сэкономить ресурсы, не образовывать множество ферментов для каждого вида сахара. Реакции протекают в эпителиикишечника и в гепатоцитах.ПРЕВР АЩЕ НИЕГ АЛ АКТ ОЗЫ В ГЛЮКОЗУГалактоза сначала подвергается фосфорилированию по 1-му атому углерода.
Далее вреакции с УДФ-глюкозой происходит перемещение УМФ на галактозо-1-фосфат и получаетсяУДФ-галактоза, которая впоследствии эпимеризуется в УДФ-глюкозу. УДФ-глюкоза отдаетУМФ на привносимый галактозо-1-фосфат и превращается в глюкозо-1-фосфат, глюкозо-6фосфат и глюкозу.Н А Р УШЕ НИ ЯП РЕ В РА ЩЕ Н И Я Г А ЛА К ТОЗЫНарушения обмена галактозы у детей могут быть вызваны генетическим дефектом одного из ферментов:o галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы, частота дефекта 1:40000,o галактокиназы, частота дефекта 1:500000,o эпимеразы, частота дефекта реже 1:1000000.Заболевание, возникающее при этих нарушениях, получило название галактоземия.Диагностика.
Дети отказываются от еды. Концентрация галактозы в крови возрастаетдо 11,1-16,6 ммоль/л (норма 0,3-0,5 ммоль/л), в крови появляется галактозо-1-фосфат. К лабораторным критериям относятся также билирубинемия, галактозурия, протеинурия, гипераминоацидурия, накопление гликозилированного гемоглобина.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)191Патогенез. Избыток галактозы превращается в спирт галактитол (дульцитол), накапливающийся в хрусталике и осмотически привлекающий сюда воду. Изменяется солевой состав,нарушается конформация белков хрусталика, что приводит к катаракте в молодом возрасте.Катаракта возможна даже у плодов матерей, которые больны галактоземией и употреблявшихмолоко во время беременности.При дефекте галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы АТФ постоянно расходуется нафосфорилирование галактозы и дефицит энергии угнетает активность многих ферментов,"токсически" действуя на все клетки, особенно на нейроны, гепатоциты, нефроциты.
Как результат, возможны задержка психомоторного развития, умственная отсталость, некроз гепатоцитов и цирроз печени. В почках и кишечнике избыток галактозы и ее метаболитов ингибирует всасывание аминокислот.Основы лечения. Исключение из рациона молока и других источников галактозы позволяет предотвратить развитие патологических симптомов. Однако сохранность интеллектаможет быть достигнута только при ранней, не позднее первых 2 месяцев жизни, диагностикеи вовремя начатом лечении.ПРЕВР АЩЕ НИЕФРУКТОЗЫ В ГЛЮКОЗУРеакции перехода фруктозы в глюкозу достаточно просты. Сначала происходит активация фруктозы посредством фосфорилирования: 6-го атома углерода при помощи гексокиназы или 1-го атома углерода при участии фруктокиназы.
При этом гексокиназа имеет гораздо более низкое сродство к фруктозе. Фруктозо-6-фосфат далее изомеризуется и глюкозо6-фосфатаза отщепляет уже ненужный фосфат.Если образуется фруктозо-1-фосфат, то он при участии альдолазы разделяется на глицеральдегид и диоксиацетонфосфат. Далее глицеральдегид фосфорилируется триозокиназой.Строение и обмен углеводов192У полученных триозофосфатов есть альтернатива:либо использоваться в гликолизе,либо объединяться во фруктозо-1,6-дифосфат, дефосфорилироваться в фруктозо-6-фосфат, изомеризоваться в глюкозо-6-фосфат и далее превращаться в свободную глюкозу.При первом варианте фруктоза используется в печени как энергетический субстрат илидля синтеза жиров.
Второй вариант подразумевает получение глюкозо-6-фосфата или глюкозыи их использование в каких-либо целях.Особенностью мышц является отсутствие фруктокиназы, поэтому фруктоза в них превращается сразу в фруктозо-6-фосфат и поступает в реакции гликолиза или синтеза гликогена.Особенностью метаболизма фруктозы является то, что фермент фруктокиназа являетсяинсулин-независимым. В результате в печени превращение фруктозы в пировинограднуюкислоту и ацетил-SКоА происходит быстрее, чем для глюкозы.
Это объясняется "игнорированием" лимитирующей реакции метаболизма глюкозы, катализируемой фосфофруктокиназой. Дальнейший метаболизм ацетил-SКоА в данном случае может привести к избыточномуобразованию жирных кислот и триацилглицеролов.ooН А Р УШЕ НИ ЯП РЕ В РА ЩЕ Н И Я ФР УК ТОЗ ЫЭссенциальная фруктозурияГенетический дефект фруктокиназы приводит к доброкачественной эссенциальнойфруктозурии, протекающей безо всяких отрицательных симптомов.Наследственная фруктозурияЗаболевание формируется вследствие наследственных аутосомно-рецессивных дефектовдругих ферментов обмена фруктозы.Дефект фруктозо-1-фосфат альдолазы, которая в норме присутствует в печени, кишечнике и корковом веществе почек, проявляется после введения в рацион младенца соков иbiokhimija.ruТимин О.А.
Лекции по общей биохимии (2020г)193фруктов, содержащих фруктозу и сахарозу. Патогенез связан со снижением мобилизациигликогена из-за ингибирования гликогенфосфорилазы фруктозо-1-фосфатом и ослаблениемглюконеогенеза, т.к. дефектный фермент способен участвовать в реакциях аналогично фруктозо-1,6-дифосфат альдолазе.
Проявляется заболевание снижением концентрации фосфатовв крови, гиперфруктоземией, тяжелой послепищевой гипогликемией. Отмечается вялость,нарушения сознания, почечный канальцевый ацидоз.Дефект фруктозо-1,6-дифосфатазы проявляется сходно с предыдущим, но не так тяжело.ПРЕВР АЩЕ НИЕГЛЮКОЗЫ В ФРУ КТ ОЗУПревращение глюкозы в фруктозу происходит в полиоловом пути метаболизма глюкозы. Для обеспечения реакций этого пути в клетках присутствует фермент альдозоредуктаза, которая превращает глюкозу в сорбитол.
Обычно в данную реакцию попадает не более1% глюкозы, и она используется для получения фруктозы в процессе синтеза глюкозаминов.Отдельное значение путь имеет в семенных пузырьках, которые синтезируют фруктозудля семенной жидкости. Сперматозоиды, находящиеся здесь, используют фруктозу в качестве основного энергетического субстрата, но при переходе в женские половые пути переключаются на глюкозу. Считается, что использование фруктозы повышает стабильность и предотвращает преждевременное разрушение акросомы спермия.Клиническая значимость полиолового пути проявляется в инсулиннезависимых тканях, в которые глюкоза поступает неконтролируемо по градиенту концентрации – эндотелий,хрусталик глаза, клетки клубочков почек, но, в первую очередь, нейроны.
Путь активируетсяпри гипергликемиях, когда поток глюкозы в клетки увеличивается и скорость синтеза сорбитола резко возрастает.Накопление сорбитола в нейронах подавляет синтез циклического спирта инозитола,входящего в состав фосфолипидов и используемого при передаче гормонального сигнала, иснижает активность Na+,K+-АТФазы, что нарушает проведение нервного импульса. Избытокв клетке осмотически активных сорбитола и фруктозы удерживает воду, изменяет формуклеток и их функциональную активность.Также избыточная работа альдозоредуктазы приводит к расходованию НАДФН в клетках, что снижает активность ряда процессов, например, восстановление глутатиона в работеантиоксидантных систем, синтез вазодилататора оксида азота (NO), нейтрализация аммиакав реакции восстановительного аминирования α-кетоглутарата, микросомальное окисление.СУДЬБ А И ИСТОЧНИКИ ГЛЮКОЗЫ В КЛЕТКЕНаличие глюкозы в клетке обеспечивается, в первую очередь, проникновением ее изкрови.
Также почти все клетки имеют запасы гликогена, который используется как внутриклеточный резерв глюкозы. В то же время печеночные клетки и почки обладают способностьюсинтезировать глюкозу из неуглеводных компонентов (глюконеогенез).Строение и обмен углеводов194После проникновения в клетку глюкоза способна превращаться по различным направлениям:o часть глюкозы обязательно используется в энергетическом обмене, она сгорает в реакциях катаболизма для синтеза АТФ,o при достаточно большом количестве в клетке глюкоза запасается в виде гликогена, ксинтезу гликогена способны большинство тканей,o в гепатоцитах (при высокой концентрации) и в адипоцитах глюкоза перенаправляется насинтез триацилглицеролов и, например, в печени, на синтез холестерола,o при определенных условиях часть глюкозы идет в реакции пентозофосфатного пути, вкотором образуются рибозо-5-фосфат и НАДФН,o некоторая доля глюкозы используется для синтеза гликозаминов и далее структурныхили иных гетерополисахаридов.Ф ОС ФОР И ЛИ Р ОВ А НИ Е - ДЕ ФОС ФОРИ ЛИ Р ОВА Н И ЕГ ЛЮ К ОЗ ЫПопав в любую клетку, глюкоза немедленно фосфорилируется ферментом гексокиназой и уже не может выйти из клетки.
Поэтому гексокиназа получила название "ловушка дляглюкозы". Фосфорилирование глюкозы решает сразу несколько задач:o фосфатный эфир глюкозы не в состоянии выйти из клетки, так как молекула отрицательно заряжена и отталкивается от фосфолипидной поверхности мембраны,o наличие заряженной группы обеспечивает правильную ориентацию молекулы в активном центре фермента,o уменьшается концентрация свободной (нефосфорилированной) глюкозы, что способствует диффузии новых молекул из крови.biokhimija.ruТимин О.А.
Лекции по общей биохимии (2020г)195Дефосфорилирование глюкозы осуществляется глюкозо-6-фосфатазой. Этот ферментесть только в печени и почках. В эпителии канальцев почек работа фермента тесно связана среабсорбцией глюкозы и разных амино- и кетокислот (см "Глюконеогенез").
В гепатоцитахфермент необходим, т.к. печень поддерживает постоянство концентрации глюкозы в кровипри голодании и мышечных нагрузках.Особенности гексокиназыСуществуют принципиальные отличия метаболизма глюкозы в печени от других тканей.Это объясняется рядом причин и, в частности, наличием в тканях различных изоферментовгексокиназы. Для печени характерен особый изофермент гексокиназа IV, получивший собственное название – глюкокиназа. Отличиями этого фермента от гексокиназ других тканейявляются:o низкое сродство к глюкозе (в 1000 раз меньше), что ведет к захвату глюкозы печеньютолько при ее высокой концентрации в крови (после еды).
Иными словами, печень небудет использовать глюкозу, если её концентрация в крови невысока (в нормальном диапазоне).o продукт реакции (глюкозо-6-фосфат) не ингибирует фермент, в то время как в другихтканях гексокиназа чувствительна к такому влиянию. Это позволяет гепатоциту в единицу времени захватывать глюкозы больше, чем он может сразу же утилизовать,o чувствительность к действию инсулина – фермент активируется этим гормоном.Благодаря таким отличиям гепатоцит может эффективно захватывать глюкозу после еды,накапливать глюкозо-6-фосфат и, "не торопясь", метаболизировать его в любом направлении– синтез гликогена, пентозофосфатный путь, окисление до ацетил-SКоА, CO2 и H2O, и синтезлипидов.М Е Т АБ О Л И З М Г Л И К О Г Е Н АНаибольшие запасы гликогена имеются в печени и скелетных мышцах, но вообще гликоген способен синтезироваться почти во всех тканях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
