Monosacharidų absorbcija žarnyne

Monosacharidai absorbuojami iš žarnyno, palengvinant difuziją specialių nešiklio baltymų (transporterių) pagalba. Be to, gliukozė ir galaktozė į enterocitus patenka antriniu aktyviu transportavimu, priklausomai nuo natrio jonų koncentracijos gradiento. Transporteriniai baltymai, priklausantys nuo Na + gradiento, užtikrina gliukozės absorbciją iš žarnyno spindžio į enterocitus prieš koncentracijos gradientą. Šiam transportavimui reikalingą Na + koncentraciją užtikrina Na + , K + -ATPazė, kuri veikia kaip siurblys, išsiurbdama Na + iš ląstelės mainais į K + . Skirtingai nuo gliukozės, fruktozę transportuoja sistema, nepriklausoma nuo natrio gradiento. Esant skirtingoms gliukozės koncentracijoms žarnyno spindyje, „veikia“ skirtingi transportavimo mechanizmai. Aktyvaus transporto dėka epitelinės ląstelėsžarnynas gali absorbuoti gliukozę, esant labai mažoms koncentracijoms žarnyno spindyje. Jei gliukozės koncentracija žarnyno spindyje yra didelė, ji gali būti pernešta į ląstelę palengvintos difuzijos būdu. Fruktozė taip pat gali būti absorbuojama tokiu pat būdu. Gliukozės ir galaktozės absorbcijos greitis yra daug didesnis nei kitų monosacharidų.

Ląstelės gliukozę pasisavina iš kraujotakos taip pat dėl ​​palengvintos difuzijos. Todėl transmembraninio gliukozės srauto greitis priklauso tik nuo jo koncentracijos gradiento. Išimtis yra raumenų ir riebalinio audinio ląstelės, kur palengvintą difuziją reguliuoja insulinas.

Gliukozės transporteriai(GLUT) yra visuose audiniuose. Yra keletas GLUT atmainų ir jie sunumeruoti pagal jų atradimo tvarką. Aprašyti 5 GLUT tipai turi panašią pirminę struktūrą ir domeno organizavimą. GLUT-1 užtikrina nuolatinį gliukozės srautą į smegenis. GLUT-2 randamas organų, išskiriančių gliukozę į kraują, ląstelėse (kepenyse, inkstuose). Būtent dalyvaujant GLUT-2 gliukozė patenka į kraują iš enterocitų ir kepenų. GLUT-2 dalyvauja pernešant gliukozę į kasos β ląsteles. GLUT-3 randamas daugelyje audinių ir turi didesnį afinitetą gliukozei nei GLUT-1. Jis taip pat užtikrina nuolatinį gliukozės tiekimą nervų ir kitų audinių ląstelėms. GLUT-4 yra pagrindinis gliukozės pernešėjas į raumenų ir riebalinio audinio ląsteles. GLUT-5 daugiausia randamas ląstelėse plonoji žarna. Jo funkcijos nėra gerai žinomos.

Visų tipų GLUT galima rasti tiek plazmos membranoje, tiek citozolinėse pūslelėse. GLUT-4 (mažesniu mastu GLUT-1) beveik visiškai yra ląstelės citoplazmoje. Dėl insulino poveikio tokioms ląstelėms pūslelės, kuriose yra GLUT, patenka į plazmos membraną, susilieja su ja ir į membraną įsijungia transporteriai. Po to galimas palengvintas gliukozės pernešimas į šias ląsteles. Sumažėjus insulino koncentracijai kraujyje, gliukozės pernešėjai vėl juda į citoplazmą, o gliukozės tekėjimas į ląstelę sustoja.

Gliukozė patenka į kepenų ląsteles dalyvaujant GLUT-2, nepriklausomai nuo insulino. Nors insulinas neveikia gliukozės transportavimo, jis netiesiogiai padidina gliukozės patekimą į hepatocitus virškinimo metu, skatindamas gliukokinazės sintezę ir taip pagreitindamas gliukozės fosforilinimą.

Gliukozės transportavimas iš pirminio šlapimo į inkstų kanalėlių ląsteles vyksta antriniu aktyviu transportavimu. Dėl šios priežasties gliukozė gali patekti į kanalėlių ląsteles, net jei jos koncentracija pirminiame šlapime yra mažesnė nei ląstelėse. Gliukozė iš pirminio šlapimo beveik visiškai (99%) reabsorbuojama galinėje kanalėlių dalyje.

Žinomi įvairūs gliukozės pernešėjų darbo sutrikimai. Paveldimas šių baltymų defektas gali būti nepriklausomas nuo insulino diabetas.

Fermentas: substratas:

1. Sacharazė a) gliukozė (α-1,4)-gliukozė

2. Laktazė b) gliukozė (α-1,2)-fruktozė

3. Izomaltazė c) gliukozė (α-1,6)-gliukozė

d) galaktozė (ß-1,4)-gliukozė

e) gliukozė (ß-1,4)-gliukozė

3. Pasirinkite vieną teisingą atsakymą. Gliukozės transportavimas iš kraujo į raumenų ir riebalinio audinio ląsteles vyksta:

a) koncentracijos gradiento atžvilgiu

b) dalyvaujant Na +, K + -ATPazei

c) dalyvaujant GLUT-2

d) ilgo badavimo metu

e) dalyvaujant insulinui

4. Pasirinkite teisingus atsakymus. Gliukozės transportavimas į smegenų ląsteles vyksta:

a) dalyvaujant GLUT-4 b) nepriklausomai nuo insulino

c) pagal simpporto mechanizmą d) pagal koncentracijos gradientą

e) su ATP energijos sąnaudomis

5. Atlikite „grandinės“ užduotį.

BET. Nurodykite fermentą, kuris katalizuoja reakciją

galaktozė(ß-1,4)-gliukozė → galaktozė + gliukozė

a) sacharozė b) maltazė c) laktazė

B.Šis fermentas:

a) sintetinamas kasoje

b) yra paprastas baltymas

c) priklauso liazių klasei

d) sudaro produktą, kuris absorbuojamas paprastos difuzijos būdu

e) keičia aktyvumą priklausomai nuo amžiaus

AT.Šio fermento sutrikimas gali būti susijęs su

a) žarnyno ligos (gastritas, enteritas)

b) su amžiumi susijęs genų ekspresijos sumažėjimas

c) paveldimas defektas

d) baltymų nešiklio nebuvimas žarnyno gaurelių membranoje

6. Pasirinkite vieną teisingą atsakymą. Glikogeno fosforilazės katalizatoriai:

a) glikozidinių jungčių skilimas glikogeno molekulių šakojimosi taškuose

b) gliukozės-6-fosfato susidarymas

c) laisvos gliukozės susidarymas

d) reakcija, susijusi su ATP

e) gliukozės-1-fosfato susidarymas

Pasirinkite teisingus atsakymus. Fermentai, paveldimi defektai

kurios sukelia aglikogenozę:

a) glikoziltransferazė

b) gliukozės-6-fosfatazės

c) proteinkinazė

d) glikogeno fosforilazės kinazė

e) UDP-gliukopirofosforilazė

8. Rungtynės.

A. Insulinas 1) veikia smegenų ląstelių membranų pralaidumą

B. Gliukagonas gliukozei

B. Abu 2) aktyvina glikogeno sintazės fosfatazę

D. Nėra 3) suaktyvina ATP → cAMP reakciją

4) reguliuoja glikogeno mainus kepenyse

9. Pasirinkite vieną neteisingą atsakymą. Gliukozės katabolizmas:

a) gali atsirasti tiek aerobinėmis, tiek anaerobinėmis sąlygomis

b) atsiranda citozolyje ir mitochondrijose

c) tarnauja kaip pagrindinis ATP šaltinis raumenyse badavimo metu

d) anaboliniuose procesuose naudojami tarpiniai produktai

e) didžiausias ATP kiekis, susidarantis gliukozės katabolizmo metu,

lygus 38 moliams

10. Pasirinkite vieną neteisingą atsakymą. Aerobinis gliukozės skilimas yra šaltinis:

a) aminorūgščių sintezės substratai

b) substratai TAG sintezei kepenyse

c) ATP raudonųjų kraujo kūnelių gyvybinei veiklai

d) substratas NADP sintezei riebaliniame audinyje

e) substratai bendram katabolizmo keliui

11. Pasirinkite vieną neteisingą atsakymą. Anaerobinė glikolizė:

a) yra pagrindinis raudonųjų kraujo kūnelių energijos tiekėjas

b) suteikia energijos raumenims

c) atsiranda tik esant NAD + regeneracijai piruvato pagalba

d) užtikrina gliukozės oksidaciją ir ATP susidarymą be O 2

e) apima 2 substrato fosforilinimo reakcijas

12. Pasirinkite teisingus atsakymus. Gliukoneogenezė:

a) palaiko pastovų gliukozės kiekį kraujyje

b) teikia energijos sąnaudas smegenų ląstelėms

c) apima grįžtamąsias glikolizės reakcijas

d) 1 moliui produkto susintetinti naudoja 2 molius substrato

e) 1 molio sintezei naudoja 6 molius makroerginių junginių

produktas

13. Pasirinkite vieną neteisingą atsakymą. Anglies atomų šaltiniai gliukozės sintezei yra:

a) alaninas b) aspartatas

c) acetil-CoA d) glicerolis

14. Rungtynės.

A. Gliukoneogenezė kepenyse 1) pagreitėja absorbcijos laikotarpiu

B. Glikogenui skaidant kepenyse 2) susidaro gliukozė nenaudojant ATP

B. Abu 3) gliukozės šaltinis kitiems organams

D. Nėra 4) aprūpina smegenis gliukoze, kai

ilgalaikis badavimas

galutinis angliavandenių hidrolizės produktai in virškinimo trakto yra tik trys medžiagos: gliukozė, fruktozė ir galaktozė. Tuo pačiu metu gliukozė sudaro beveik 80% viso šių monosacharidų kiekio. Po absorbcijos žarnyne didžioji dalis fruktozės ir beveik visa galaktozė kepenyse paverčiama gliukoze. Dėl to kraujyje yra tik nedidelis kiekis fruktozės ir galaktozės. Dėl transformacijos procesų gliukozė tampa vienintele angliavandenių, pernešamų į visas kūno ląsteles, atstove.

Atitinkami fermentai, būtini kepenų ląstelėms užtikrinti monosacharidų – gliukozės, fruktozės ir galaktozės – abipusio virsmo procesus, pavaizduoti paveikslėlyje. Dėl šių reakcijų, kai kepenys išskiria monosacharidus atgal į kraują, galutinis produktas, kuris patenka į kraują, yra gliukozė. Šio reiškinio priežastis yra ta, kad kepenų ląstelėse yra didelis skaičius gliukozės fosfatazės, todėl gliukozės-6-fosfatas gali būti suskaidytas į gliukozę ir fosfatą. Tada gliukozė per ląstelių membranas pernešama atgal į kraują.

Norėčiau daugiau kartus pabraukti kad paprastai daugiau nei 95 % visų kraujyje cirkuliuojančių monosacharidų sudaro galutinis transformacijos produktas – gliukozė.
Gliukozės pernešimas per ląstelės membraną. Kad audinių ląstelės galėtų naudoti gliukozę, ji turi būti pernešta per ląstelių membranas į citoplazmą. Tačiau gliukozė negali laisvai pasklisti per ląstelių membranų poras, nes didžiausia dalelių molekulinė masė turėtų būti vidutiniškai 100, o gliukozės molekulinė masė – 180. Tačiau dėl palengvinto difuzijos mechanizmo gliukozė gana lengvai gali patekti į ląsteles. Šio mechanizmo pagrindai buvo aptarti 4 skyriuje, prisiminkime pagrindinius jo dalykus.

Vaizdo įrašas: ląstelių intarpai

kiaurai ir kiaurai ląstelių lipidų membrana, baltymai nešikliai, kurių membranoje yra pakankamai daug, gali sąveikauti su gliukoze. Tokioje surištoje formoje gliukozę baltymas nešiklis gali pernešti iš vienos membranos pusės į kitą ir ten atskirti – jei vienoje membranos pusėje gliukozės koncentracija didesnė nei kitoje, gliukozė bus pernešta į kur jo koncentracija mažesnė, o ne priešinga kryptimi. Gliukozės pernešimas per ląstelių membranas daugumoje audinių smarkiai skiriasi nuo stebimo virškinimo trakte arba inkstų kanalėlių epitelio ląstelėse.

Vaizdo įrašas: medicinos

Abiejose minėtose gliukozės transportavimo atvejų tarpininkauja aktyvaus natrio transportavimo mechanizmas. Aktyvus natrio pernešimas suteikia energijos gliukozės pasisavinimui, atsižvelgiant į koncentracijos gradientą. Šis su natriu susietas aktyvus gliukozės transportavimo mechanizmas atsiranda tik specializuotose epitelio ląstelėse, pritaikytose aktyviam gliukozės absorbcijos procesui. Kitose ląstelių membranose gliukozė pernešama tik iš didelės koncentracijos zonų į mažos koncentracijos sritis palengvinto difuzijos mechanizmo dėka, o tai įmanoma dėl ypatingų membranoje esančio gliukozės transportavimo baltymo savybių.

Gliukozė į kūno audinių ląsteles gali patekti tiek iš maisto, tiek iš susidarančio endogeniškai iš nusėdusio glikogeno (dėl glikogenolizės), tiek iš kitų substratų, tokių kaip laktatas, glicerolis, aminorūgštys (dėl gliukoneogenezės). Gliukozė, absorbuota plonojoje žarnoje, per vartų veną patenka į kepenis ir patenka į hepatocitus. Gliukozė pagal savo prigimtį yra hidrofilinė medžiaga, todėl negali laisvai prasiskverbti pro fosfolipidų membraną. Jo transportavimo mechanizmas atliekamas naudojant nešiklius baltymus. Stimuliuojant insulinu, šių baltymų kiekis plazmos membranose padidėja 5-10 kartų, o ląstelės viduje jų kiekis sumažėja 50-60%. Norint paskatinti baltymų nešiklio judėjimą į membraną, reikalingas tolesnis stimuliuojantis insulino poveikis. Iki šiol buvo nustatytos dvi gliukozės transporterių klasės:

· Na-gliukozės kotransporteris, kurį išreiškia specialios plonosios žarnos ir proksimalinio inksto epitelio blakstienos ląstelės. Šis baltymas aktyviai perneša gliukozę iš žarnyno spindžio arba nefrono prieš koncentracijos gradientą, jungdamas gliukozę su tais natrio jonais, kurie transportuojami žemiau koncentracijos gradiento.

Patentuoti gliukozės transporteriai. Tai membraniniai baltymai, esantys visų ląstelių paviršiuje ir pernešantys gliukozę žemiau koncentracijos gradiento. Gliukozės transporteriai atlieka gliukozės pernešimą ne tik į ląstelę, bet ir iš ląstelės, taip pat dalyvauja tarpląsteliniame gliukozės judėjime. Šiuo metu aprašyti 6 gliukozės transportavimo baltymai, GluT.

Ląstelėse gliukozė fosforilinama vykstant heksokinazės reakcijai, virsta gliukozės-6-fosfatu (Gl-6-P), Gl-6-P yra kelių medžiagų apykaitos takų substratas: glikogeno sintezė, pentozės fosfato ciklas, glikolitinis skilimas. laktatas, arba aerobinis visiškas skilimas iki CO 2 ir H 2 O. Gliukoneogenezę galinčiose ląstelėse (kepenų, inkstų, žarnyno ląstelėse) Gl-6-P gali būti defosforilinamas ir patekti į kraują laisvos gliukozės pavidalu ir būti pernešami į kitus organus ir audinius.

Gliukozė ypač svarbi smegenų ląstelėms. Ląstelės nervų sistema priklauso nuo gliukozės, kaip pagrindinio energijos substrato. Tuo pačiu metu smegenyse nėra gliukozės atsargų, ji ten nesintetinama, neuronai negali vartoti kitų energijos substratų, išskyrus gliukozę ir ketoninius kūnus, gliukozė gali būti beveik visiškai išeikvota iš tarpląstelinio skysčio, nes ląstelės nervų sistema suvartoja gliukozę nepriklausomai nuo insulino.

Glikogenas. Iš Gl-6-P, bendrai veikiant glikogeno sintetazei ir „išsišakojančiam“ fermentui, susintetinamas glikogenas – polimeras, savo išvaizda primenantis medį. Glikogeno molekulėje gali būti iki milijono monosacharidų. Tokiu atveju įvyksta tam tikra glikogeno kristalizacija ir ji neturi osmosinio poveikio. Ši forma tinka laikyti narve. Jeigu būtų ištirpęs toks gliukozės molekulių skaičius, tai dėl osmosinių jėgų ląstelė būtų suplėšyta. Glikogenas yra sukaupta gliukozės ir energijos forma. Jo yra beveik visuose audiniuose, nervų sistemos ląstelėse jo minimalus kiekis, kepenyse ir raumenyse jo ypač daug. Glikogene yra tik 2 glikozidinių jungčių tipai: a(1®4) tipo ir a(1®6) tipo. A(1®4) tipo jungtis susidaro kas 8-10 D-gliukozės liekanų (4 pav.).

Glikogenolizė. Tai yra glikogeno skaidymo būdas. Glikogenas organizme daugiausia kaupiamas kepenyse ir griaučių raumenys. Raumenų glikogenas intensyvių treniruočių metu naudojamas kaip energijos šaltinis fizinė veikla. Glikogenolizė kepenyse suaktyvėja reaguojant į gliukozės kiekio sumažėjimą valgio pertraukų metu arba kaip atsakas į stresą. Pagrindiniai glikogenolizę aktyvuojantys hormonai yra gliukagonas, adrenalinas (epinefrinas) ir kortizolis (2 lentelė).

2 lentelė

Glikogenolizė prasideda galinių gliukozės likučių skilimu ties a(1®4) jungtimis, šiame procese glikogeno fosforilazė yra pagrindinis fermentas (5 pav.). Fosforilazė aktyvuojama fosforilinant, dalyvaujant nuo cAMP priklausoma baltymų kinazei ir fosforilazės kinazei. Fosforilazės aktyvavimą kontroliuoja katecholaminai (kepenys, raumenys) ir gliukagonas (kepenys). Šie hormonai skatina glikogeno skaidymą kepenyse, taigi ir hiperglikeminį atsaką. Fosforilazės reakcijos produktas yra gliukozės-1-fosfatas (G-1-P), kuris, dalyvaujant fermentui fosfogliukomutazei, paverčiamas G-6-P. Kepenyse gliukozė susidaro iš G-6-P ir G-1-P, dalyvaujant atitinkamai fermentams G-6-ftazė ir G-1-ftazė. Fermentas fosforilazė yra specifinis tik a(1®4) jungtims. Jis skaido glikogeną, kol šakos gale lieka 3-4 angliavandenių likučiai. Tada veikia transgliukozilazės ir gliukozidazės fermentų kompleksas. Pirmasis iš šių fermentų perkelia (perkelia) trumpą angliavandenių likučių segmentą į a(1®4) grandinės galą, antrasis atskiria gliukozę ties a(1®6) jungtimi. Fosforilazės ir glikogeno šakas naikinančio fermento komplekso ciklas kartojamas. Apie 90% gliukozės išsiskiria iš glikogeno G-1-P pavidalu, kai nutrūksta a(1®4) jungtis, 10% kaip laisva gliukozė, kai nutrūksta a(1®6) jungtis. Gliukozė gali būti sudaryta iš glikogeno, dalyvaujant amil-1,6-gliukozidazei, kuri suardo šonines glikogeno grandines.

Glikogenozės. Ši grupė paveldimos ligos susiję su fermentų defektais, kurių metu sutrinka glikogeno skaidymas (5 pav.) ir, nepaisant didžiulio glikogeno kiekio organuose, sergantiems vaikams išsivysto hipoglikemija (3 lentelė).

3 lentelė

Labiausiai ištirta Gierke liga (I tipo glikogenozė), sergant šia liga, glikogeno skaidymas blokuojamas, nes nėra fermento gliukozės-6-fosfatazės, glikogeno struktūra normali. Sutrinka laisvos gliukozės susidarymas, susidaro daug laktato. Hipoglikemija sukelia aktyvumą riebalų metabolizmas, lipidų oksidaciją lydi ketoninių kūnų susidarymas. Hipoglikemija aiškiai pasireiškia nustatant gliukozės kiekį kraujyje gliukozės oksidazės ir heksokinazės metodais, o reduktometriniu metodu pagal Hagedorną dėl redukuojančių medžiagų buvimo kraujyje gliukozės nustatymo rezultatai gerokai iškraipomi. Adrenalino ir gliukagono tyrimų vertė yra didelė, nes adrenalinas ir gliukagonas nedidina gliukozės kiekio kraujyje, nes kepenys nesugeba tiekti laisvos gliukozės iš glikogeno.

ATVEJŲ ISTORIJA Nr. 1

GIRKE LIGA (GLIKOGENOZĖ ESANT G-6 fazės TRŪKUMUI)

6 mėnesių mergaitė buvo nuolat kaprizinga, liguistos išvaizdos, greitai pavargdavo, puolė mieguistumas, dažnai turėjo virškinimo sutrikimų, buvo stebimas reikšmingas kepenų padidėjimas.

Laboratorinė analizė:

Gliukozės kiekis kraujyje (1 val. po maitinimo) - 3,5 mmol/l (referencinis diapazonas » 5 mmol/l)

4 valandos po šėrimo požymių fone ligos būsena kai pulsas 110 per 1 min., gliukozės lygis buvo 2 mmol/l. Simptomai palengvėjo po valgio. Kepenų biopsija parodė didžiulius glikogeno sankaupas hepatocitų citoplazmoje.

Diagnozuota Gierke liga. Gydymas apėmė dažną maitinimą sumažinant angliavandenių suvartojimą ir maitinimą per nazogastrinį zondą naktį.

ATVEJŲ ISTORIJA Nr. 2

MAC-ARDLE LIGA (GLIKOGENOZĖ SU SUMAŽĖJUMU RAUMENŲ JĖGA)

30 metų vyras kreipėsi į gydytojus dėl lėtinis skausmas kojų ir rankų raumenyse bei traukuliai fizinio krūvio metu. Jam buvo silpni raumenys, todėl niekada nesportavo. Būklė nepasikeitė, kol jis nusprendė sustiprinti raumenis sportuodamas. Atkakliai atliekant fizinius pratimus, skausmas, kaip taisyklė, išnyko po 15-30 minučių treniruotės ir jis galėjo toliau sportuoti.

Laboratorinė analizė:

At laboratoriniai tyrimai nustatyta, kad vidutinio fizinio krūvio metu gliukozės kiekis kraujyje buvo normalus, tačiau padidėjęs kreatinkinazės MM frakcijos (MM-CK) aktyvumas, o tai rodo raumenų pažeidimą. Esant intensyviam raumenų darbui, šiek tiek sumažėjo gliukozės kiekis kraujyje, tačiau kartu sumažėjo ir laktato kiekis. Biopsija parodė neįprastai didelį glikogeno kiekį raumenyse, o tai įrodo glikogeno kaupimosi ligą.

Diskusija:

AT pradinis laikotarpis raumenų apkrova visada pradeda intensyviai vartoti gliukozę, kuri susidaro iš irstančio glikogeno. Tačiau esant traukuliams, atsirandantiems dėl deguonies skolos, dėl glikolizės aktyvavimo turėtų susidaryti piruvatas, kuris virsta laktatu ir patenka į kraują. Šiuo atveju laktato kiekis nepadidėjo, o tai rodo raumenų glikogeno mobilizavimo pažeidimą. Raumenų skausmo nutrūkimas praėjus 0,5 val. po fizinio krūvio paaiškinamas fiziologiniu atsaku, kurį sukelia fizinio krūvio metu išsiskiriantis adrenalinas, kuris skatina gliukozės ir riebalų rūgščių patekimą į raumenis iš kraujo, kompensuodamas nepakankamą gliukozės tiekimą iš raumenų glikogeno.

Glikolizė. Anaerobinėmis sąlygomis glikolizė yra pagrindinis gliukozės skaidymo būdas. Šiame procese, suskaidžius 1 gliukozės molekulę, susidaro 2 ATP molekulės ir 2 piruvato molekulės. Audiniuose, kuriuose ATP sintezė nėra visiškai užtikrinta dėl oksidacinio fosforilinimo, gliukozė yra pagrindinis energijos šaltinis. Intensyvaus raumenų darbo metu raumenyse angliavandeniai suskaidomi iki laktato, sukelia vadinamąjį deguonies skolą ir sukelia ląstelių rūgštėjimą. Eilė vaistai, ypač biguanidai, pirmosios kartos sulfonilkarbamido dariniai, aktyvina glikolizę, todėl sergant cukriniu diabetu jie gali būti papildomi veiksniai, skatinantys pieno rūgšties acidozės išsivystymą. Atsižvelgiant į tai, kartu su BOS ir kraujo dujų parametrų nustatymu, greitosiose laboratorijose intensyviosios terapijos skyriuose, pacientams, sergantiems hipoksija, rekomenduojama nustatyti laktatą. Glikolizės inhibitoriai yra monojodoacetatas ir NaF – stiprūs nuodai. Eritrocituose glikolizė ir pentozės fosfato ciklas yra pagrindiniai gliukozės panaudojimo būdai, jų intensyvumas didelis, todėl nustatant gliukozę nerekomenduojama palikti krešulio su serumu arba matuoti gliukozės kiekį EDTA stabilizuotame kraujyje praėjus daugiau nei 1 valandai. Jei reikia laikyti kraują, kaip glikolizės inhibitorių rekomenduojama naudoti monojodoacetatą arba NaF.

Aerobinė gliukozės oksidacija. Gliukozė yra vienas iš pagrindinių energijos substratų organizme. Jo oksidacijos greitis ramybės būsenoje tuščiu skrandžiu yra apie 140 mg/kg kūno svorio 1 valandą. Kai kurie gyvybiškai svarbūs svarbius organus, ypač smegenų žievėje, kaip energijos substratą naudokite tik gliukozę. Oksidacijos procese jis per glikolitinį kelią paverčiamas piruvatu, kuris patenka į mitochondrijas, kur dekarboksilinamas į acetil-coA. Tolesnė oksidacija vyksta Krebso cikle ir oksidacinio fosforilinimo procese, kurio metu sintetinamas ATP ir susidaro endogeninis vanduo. Tai yra pagrindinis energijos gamybos būdas: 1 molekulė gliukozės aerobinės oksidacijos procese leidžia susintetinti 19 kartų daugiau ATP nei glikolizės metu, tai yra 38 ATP molekules.Gliukozės oksidacija aerobinėmis sąlygomis yra efektyviausias būdas naudoti deguonį energijos poreikiams tenkinti. Bazinės apykaitos efektyvumas yra didžiausias, kai gliukozė oksiduojama, todėl ji yra svarbus parenterinės mitybos komponentas.

Pentozės fosfato šuntas. Biologinis šio ciklo vaidmuo – formuoti pentozės fosfatus, reikalingus nukleorūgščių sintezei, generuoti sumažintus ekvivalentus NADPH pavidalu riebalų rūgščių sintezei ir aprūpinti ląstelių antioksidacinę sistemą. Tarp pentozės fosfato šunto defektų labiausiai paplitęs fermento gliukozės-6-fosfato dehidrogenazės trūkumas ar anomalija. Tai neužtikrina būtino glutationo atstatymo. Eritrocitų membranoje suaktyvėja peroksidacija, kaupiasi hidroperoksidai, sutrinka ląstelės membranos pralaidumas, dėl to vyksta hemolizė.

Ryšys tarp angliavandenių, baltymų ir lipidų apykaitos. Svarbus bendras angliavandenių, aminorūgščių ir lipidų metabolizmo tarpinis produktas yra acetil-coA molekulė ląstelėse. Per acetil-coA gliukozė ir kiti angliavandeniai gali būti paverčiami riebalų rūgštis ir trigliceridus, į nepakeičiamas aminorūgštis ir atvirkščiai, gliukozė gali būti sintetinama per šią molekulę. Per konversijos būdus su skirtinga mityba organizmas sintetina reikalingus komponentus. Todėl net laikantis tik angliavandenių dietos, riebalinio audinio masė gali padidėti. Po valgio, taip pat po angliavandenių suvartojimo, nerekomenduojama tirti bazinio gliukozės kiekio kraujyje. Beveik visada su hipertrigliceridemija yra tendencija sutrikdyti angliavandenių apykaitą dėl atsparumo insulinui išsivystymo.

Gliukoneogenezė. Tai yra gliukozės sintezės iš aminorūgščių ir tarpinio metabolizmo produktų metabolinio proceso pavadinimas. Gliukoneogenezės procese vyksta tos pačios reakcijos kaip ir glikolizėje, tik priešinga kryptimi. Išimtis yra 3 šuntuojamos reakcijos. Pilnas komplektas gliukoneogenezės fermentai randami kepenų, inkstų ir žarnyno gleivinės ląstelėse. Gliukokortikoidai, ypač kortizolis, yra galingi gliukoneogenezės fermentų sintezės stimuliatoriai, sukeliantys hiperglikemiją dėl gliukozės sintezės iš aminorūgščių baltymų katabolizmo metu.

ANGLIAVANDENIŲ MEDŽIAGOS REGULIAVIMAS.

Gliukozės kiekis kraujyje yra svarbiausias homeostazės veiksnys. Tam tikru lygiu jį palaiko žarnyno, kepenų, inkstų, kasos, antinksčių, riebalinio audinio ir kitų organų veikla (6 pav.).

Ryžiai. 6. Gliukozės metabolizmas po valgio. Gliukozė, pasisavinta žarnyne, patenka į kepenis. Kepenys palaiko nuolatinį energijos substratų tiekimą kitiems organams, pirmiausia smegenims. Gliukozės patekimas į kepenis ir smegenis nepriklauso nuo insulino, o į raumenis ir riebalinį audinį – nuo ​​insulino. Visose ląstelėse pirmasis gliukozės metabolizmo etapas yra fosforilinimas. Kepenyse insulinas stimuliuoja fermentą gliukokinazę, inicijuodamas glikogeno susidarymą. Gliukozės-6-fosfato perteklius naudojamas aminorūgščių ir lipidų sintezei. Raumenyse gliukozė kaupiama kaip glikogenas, riebaliniame audinyje paverčiama trigliceridais, o smegenų audinyje gliukozė naudojama kaip energijos substratas.

Yra keli angliavandenių apykaitos reguliavimo tipai: substratinis, nervinis, hormoninis, inkstų.

Gliukozės suvartojimas ląstelėse iš kraujotakos taip pat vyksta dėl palengvintos difuzijos. Todėl transmembraninio gliukozės srauto greitis priklauso tik nuo jos koncentracijos gradiento. Išimtis yra raumenų ląstelės ir riebalinis audinys, kur palengvintą difuziją reguliuoja insulinas (kasos hormonas). Trūkstant insulino, šių ląstelių plazminė membrana yra nelaidi gliukozei, nes joje nėra gliukozę nešančių baltymų. Gliukozės transporteriai taip pat vadinami gliukozės receptoriais. Pavyzdžiui, aprašomas iš eritrocitų išskirtas gliukozės transporteris. Tai transmembraninis baltymas, kurio polipeptidinė grandinė sudaryta iš 492 aminorūgščių liekanų ir turi domeno struktūrą. Poliariniai baltymo domenai išsidėstę priešingose ​​membranos pusėse, hidrofobiniai – membranoje, kelis kartus ją kertantys. Transporteris turi gliukozės surišimo vietą membranos išorėje. Pridėjus gliukozės, pasikeičia baltymo konformacija, dėl to gliukozė susiejama su baltymu toje srityje, kuri yra nukreipta į ląstelės vidų. Tada gliukozė atskiriama nuo transporterio ir patenka į ląstelę

Manoma, kad palengvintos difuzijos metodas, lyginant su aktyviuoju transportavimu, neleidžia pernešti jonų kartu su gliukoze, jei ji transportuojama koncentracijos gradientu.

Angliavandenių absorbcija žarnyne. Monosacharidai absorbuojami iš žarnyno, palengvinant difuziją specialių nešiklio baltymų (transporterių) pagalba. Be to, gliukozė ir galaktozė į enterocitus patenka antriniu aktyviu transportu, priklausomai nuo natrio jonų koncentracijos gradiento. Nuo Na + gradiento priklausomi transporteriniai baltymai užtikrina gliukozės absorbciją iš žarnyno spindžio į enterocitus prieš koncentracijos gradientą. Šiam transportavimui reikalingą Na + koncentraciją užtikrina Na + ,K + -ATPazė, kuri veikia kaip siurblys, išsiurbdama Na + iš ląstelės mainais į K +. Skirtingai nuo gliukozės, fruktozę transportuoja sistema, nepriklausoma nuo natrio gradiento.

Gliukozės transporteriai(GLUT) yra visuose audiniuose. Yra keletas GLUT tipų (7-1 lentelė) ir jie sunumeruoti pagal jų aptikimo tvarką.

GLUT šeimos baltymų struktūra skiriasi nuo baltymų, kurie perneša gliukozę per membraną žarnyne ir inkstuose pagal koncentracijos gradientą.

Aprašyti 5 GLUT tipai turi panašią pirminę struktūrą ir domeno organizavimą.

• GLUT-1 užtikrina pastovų gliukozės patekimą į smegenis;
• GLUT-2 randamas organų ląstelėse, kurios išskiria gliukozę į kraują. Būtent dalyvaujant GLUT-2 gliukozė patenka į kraują iš enterocitų ir kepenų. GLUT-2 dalyvauja pernešant gliukozę į kasos β ląsteles;
• GLUT-3 turi didesnį afinitetą gliukozei nei GLUT-1. Jis taip pat užtikrina nuolatinį gliukozės tiekimą nervų ir kitų audinių ląstelėms;
• GLUT-4 yra pagrindinis gliukozės nešiklis į raumenų ląsteles ir riebalinį audinį;
• GLUT-5 daugiausia randamas plonosios žarnos ląstelėse. Jo funkcijos nėra gerai žinomos.

Visų tipų GLUT galima rasti tiek plazmos membranoje, tiek citozolinėse pūslelėse. GLUT-4 (ir kiek mažesniu mastu GLUT-1) beveik visiškai yra ląstelių citoplazmoje. Dėl insulino įtakos tokioms ląstelėms pūslelės, turinčios GLUT, patenka į plazmos membraną, susilieja su ja ir į membraną įsijungia transporteriai. Po to galimas palengvintas gliukozės pernešimas į šias ląsteles. Sumažėjus insulino koncentracijai kraujyje, gliukozės pernešėjai vėl juda į citoplazmą, o gliukozės tekėjimas į ląstelę sustoja (7-19 pav.).

Gliukozės judėjimas iš pirminio šlapimo į inkstų kanalėlių ląsteles vyksta antriniu aktyviu transportavimu, panašiai kaip gliukozės absorbcija iš žarnyno spindžio į enterocitus. Dėl šios priežasties gliukozė gali patekti į ląsteles, net jei jos koncentracija pirminiame šlapime yra mažesnė nei ląstelėse. Šiuo atveju gliukozė iš pirminio šlapimo reabsorbuojama beveik visiškai (99%).

Žinomi įvairūs gliukozės pernešėjų darbo sutrikimai. Paveldimas šių baltymų defektas gali būti nuo insulino nepriklausomo cukrinio diabeto priežastis (žr. 11 skyrių). Tuo pačiu metu ne tik paties baltymo defektas gali būti gliukozės transporterio gedimo priežastis. GLUT-4 funkcijos pažeidimai galimi šiais etapais:

• insulino signalo apie šio transporterio judėjimą perdavimas į membraną;
• transporterio judėjimas citoplazmoje;
• įtraukimas į membraną;
• membranos nuvarstymas ir kt.

77.Glikolizė (fosfotriozės kelias, arba Embden-Meyerhof šuntas, arba Embden-Meyerhof-Parnassus kelias) yra fermentinis nuoseklaus gliukozės skaidymo ląstelėse procesas, lydimas ATP sintezės. Glikolizės metu aerobinėmis sąlygomis susidaro piruvo rūgštis (piruvatas), glikolizės metu anaerobinėmis sąlygomis susidaro pieno rūgštis (laktatas). Glikolizė yra pagrindinis gliukozės katabolizmo būdas gyvūnams.

bendra apžvalga

Glikolitinis kelias susideda iš 10 iš eilės einančių reakcijų, kurių kiekvieną katalizuoja atskiras fermentas.

Glikolizės procesą sąlygiškai galima suskirstyti į du etapus. Pirmasis etapas, kurio metu sunaudojama 2 ATP molekulės, yra gliukozės molekulės padalijimas į 2 gliceraldehido-3-fosfato molekules. Antrame etape vyksta nuo NAD priklausoma gliceraldehido-3-fosfato oksidacija, kartu su ATP sinteze. Pati glikolizė yra visiškai anaerobinis procesas, tai yra, kad vyktų reakcijos, jai nereikia deguonies.

Glikolizė yra vienas iš seniausių medžiagų apykaitos procesų, žinomų beveik visuose gyvuose organizmuose. Manoma, kad pirminiuose prokariotuose glikolizė atsirado daugiau nei prieš 3,5 milijardo metų.

Rezultatas

Glikolizės rezultatas yra vienos gliukozės molekulės pavertimas dviem piruvinės rūgšties (PVA) molekulėmis ir dviejų redukuojančių ekvivalentų susidarymas NAD∙H kofermento pavidalu.

Visa glikolizės lygtis yra tokia:

Gliukozė + 2NAD + + 2ADP + 2P n \u003d 2NAD ∙ H + 2PVC + 2ATP + 2H 2 O + 2H +.

Jei ląstelėje nėra deguonies arba jo trūksta, piruvo rūgštis redukuojama į pieno rūgštį, tada bendra glikolizės lygtis bus tokia:

Gliukozė + 2ADP + 2P n \u003d 2 laktatas + 2ATP + 2H 2 O.

Taigi anaerobinio vienos gliukozės molekulės skaidymo metu bendra grynoji ATP išeiga yra dvi molekulės, gautos ADP substrato fosforilinimo reakcijose.

Aerobiniuose organizmuose galutiniai glikolizės produktai toliau virsta biocheminiais ciklais, susijusiais su ląstelių kvėpavimu. Dėl to, visiškai oksidavus visus vienos gliukozės molekulės metabolitus paskutiniame ląstelių kvėpavimo etape - oksidacinis fosforilinimas, vykstantis mitochondrijų kvėpavimo grandinėje esant deguoniui - kiekvienai gliukozei papildomai susintetinamos 34 arba 36 ATP molekulės. molekulė.

Kelias

Pirmoji reakcija glikolizė yra fosforilinimas gliukozės molekulės, atsirandančios dalyvaujant audiniams specifiniam heksokinazės fermentui, sunaudojant 1 ATP molekulę; susidaro aktyvi gliukozės forma - gliukozė-6-fosfatas (G-6-F):

Kad reakcija vyktų, terpėje būtinas Mg 2+ jonų buvimas, su kuriais jungiasi ATP molekulės kompleksas. Ši reakcija yra negrįžtama ir yra pirmoji Pagrindinė glikolizės reakcija.

Gliukozės fosforilinimas turi du tikslus: pirma, kadangi plazminė membrana, pralaidi neutraliai gliukozės molekulei, nepraleidžia neigiamo krūvio turinčių G-6-P molekulių, fosforilinta gliukozė yra užrakinta ląstelės viduje. Antra, fosforilinimo metu gliukozė paverčiama aktyvia forma, kuri gali dalyvauti biocheminėse reakcijose ir būti įtraukta į medžiagų apykaitos ciklus.

Kepenų heksokinazės gliukokinazės izofermentas yra svarbus reguliuojant gliukozės kiekį kraujyje.

Kitoje reakcijoje ( 2 ) veikiant fermentui fosfogliukoizomerazei G-6-P paverčiamas į fruktozė-6-fosfatas (F-6-F):

Šiai reakcijai energijos nereikia, o reakcija yra visiškai grįžtama. Šiame etape fruktozė taip pat gali būti įtraukta į glikolizės procesą fosforilinant.

Tada beveik iš karto viena po kitos vyksta dvi reakcijos: negrįžtamas fruktozės-6-fosfato fosforilinimas ( 3 ) ir susidariusio grįžtamasis aldolinis skilimas fruktozė-1,6-bisfosfatas (F-1,6-bF) į dvi trijules ( 4 ).

F-6-F fosforilinimą atlieka fosfofruktokinazė, sunaudojant kitos ATP molekulės energiją; tai antrasis pagrindinė reakcija glikolizės, jos reguliavimas lemia visos glikolizės intensyvumą.

Aldolo skilimas F-1,6-bF atsiranda veikiant fruktozės-1,6-bisfosfato aldolazei:

Dėl ketvirtosios reakcijos dihidroksiacetono fosfatas ir gliceraldehido-3-fosfatas, o pirmasis beveik iškart pradedamas veikti fosfotriozės izomerazė eina į antrą 5 ), kuris dalyvauja tolesnėse transformacijose:

Kiekviena gliceraldehido fosfato molekulė yra oksiduojama NAD+ dalyvaujant gliceraldehido fosfato dehidrogenazė prieš 1,3-difosfogliceratas (6 ):

Iš 1,3-difosfogliceratas, kurio 1 padėtyje yra makroerginis ryšys, fosfoglicerato kinazės fermentas perneša fosforo rūgšties liekaną į ADP molekulę (reakcija 7 ) - susidaro ATP molekulė:

Tai pirmoji substrato fosforilinimo reakcija. Nuo šio momento gliukozės skilimo procesas nustoja būti nepelningas energijos požiūriu, nes pirmojo etapo energijos sąnaudos kompensuojamos: sintezuojamos 2 ATP molekulės (po vieną kiekvienam 1,3-difosfogliceratui), o ne dvi. reakcijos 1 ir 3 . Kad ši reakcija įvyktų, reikalingas ADP buvimas citozolyje, tai yra, esant ATP pertekliui ląstelėje (ir trūkstant ADP), jo greitis mažėja. Kadangi ATP, kuris nemetabolizuojamas, ląstelėje nenusėda, o tiesiog sunaikinamas, ši reakcija yra svarbus glikolizės reguliatorius.

nuosekliai: susidaro fosfoglicerolio mutazė 2-fosfogliceratas (8 ):

Enolazės formos fosfenolpiruvatas (9 ):

Ir galiausiai, antroji ADP substrato fosforilinimo reakcija įvyksta, kai susidaro piruvato ir ATP enolio forma ( 10 ):

Reakcija vyksta veikiant piruvato kinazei. Tai paskutinė pagrindinė glikolizės reakcija. Enolinės piruvato formos izomerizacija į piruvatą vyksta nefermentiniu būdu.

Nuo pat jo įkūrimo F-1,6-bF tik reakcijos vyksta su energijos išsiskyrimu 7 ir 10 kur vyksta substrato ADP fosforilinimas.