Bağırsakta monosakkaritlerin emilimi

Monosakkaritlerin bağırsaktan emilimi, özel taşıyıcı proteinler (taşıyıcılar) yardımıyla kolaylaştırılmış difüzyonla gerçekleşir. Ek olarak, glukoz ve galaktoz, sodyum iyonlarının konsantrasyon gradyanına bağlı olarak ikincil aktif taşıma ile enterositlere taşınır. Na + gradyanına bağlı olan taşıyıcı proteinler, konsantrasyon gradyanına karşı glikozun bağırsak lümeninden enterosit içine emilmesini sağlar. Bu taşıma için gerekli olan Na+ konsantrasyonu, bir pompa görevi gören ve K+ karşılığında hücreden Na+ pompalayan Na+, K+ -ATPase tarafından sağlanır. Glikozdan farklı olarak fruktoz, sodyum gradyanından bağımsız bir sistem tarafından taşınır. Bağırsak lümeninde farklı glikoz konsantrasyonlarında, farklı taşıma mekanizmaları “çalışır”. Aktif taşıma sayesinde epitel hücreleri bağırsaklar, bağırsak lümeninde çok düşük konsantrasyonlarda glikozu emebilir. Bağırsak lümenindeki glikoz konsantrasyonu yüksekse, kolaylaştırılmış difüzyonla hücre içine taşınabilir. Fruktoz da aynı şekilde emilebilir. Glikoz ve galaktozun emilim hızı diğer monosakkaritlerden çok daha yüksektir.

Glikozun kan dolaşımından hücreler tarafından alınması da kolaylaştırılmış difüzyonla gerçekleşir. Bu nedenle, transmembran glikoz akışının hızı, yalnızca konsantrasyon gradyanına bağlıdır. İstisnalar, kolaylaştırılmış difüzyonun insülin tarafından düzenlendiği kas ve yağ dokusu hücreleridir.

Glikoz taşıyıcıları(GLUT) tüm dokularda bulunur. Birkaç çeşit GLUT vardır ve keşfedilme sırasına göre numaralandırılmıştır. Tanımlanan 5 tip GLUT, benzer bir birincil yapıya ve etki alanı organizasyonuna sahiptir. GLUT-1, beyne sabit bir glikoz akışı sağlar. GLUT-2, glikozu kana salgılayan organların (karaciğer, böbrekler) hücrelerinde bulunur. Glikozun enterositlerden ve karaciğerden kana geçmesi GLUT-2'nin katılımıyla gerçekleşir. GLUT-2, glikozun pankreas β-hücrelerine taşınmasında rol oynar. GLUT-3 birçok dokuda bulunur ve glukoza GLUT-1'den daha fazla afiniteye sahiptir. Ayrıca sinir ve diğer dokuların hücrelerine sürekli bir glikoz kaynağı sağlar. GLUT-4, glikozun kas ve yağ dokusu hücrelerine ana taşıyıcısıdır. GLUT-5 esas olarak hücrelerde bulunur ince bağırsak. İşlevleri iyi bilinmemektedir.

Tüm GLUT tipleri hem plazma zarında hem de sitozolik veziküllerde bulunabilir. GLUT-4 (daha az ölçüde GLUT-1) neredeyse tamamen hücrenin sitoplazmasında bulunur. İnsülinin bu tür hücreler üzerindeki etkisi, GLUT içeren veziküllerin plazma zarına hareketine, onunla füzyona ve taşıyıcıların zara dahil edilmesine yol açar. Bundan sonra, glikozun bu hücrelere daha kolay taşınması mümkündür. Kandaki insülin konsantrasyonunda bir azalmadan sonra, glikoz taşıyıcıları tekrar sitoplazmaya geçer ve hücreye glikoz akışı durur.

Glikoz, insülinden bağımsız olarak GLUT-2'nin katılımıyla karaciğer hücrelerine geçer. İnsülin, glikoz taşınmasını etkilemese de, glukokinaz sentezini indükleyerek ve böylece glikoz fosforilasyonunu hızlandırarak sindirim sırasında dolaylı olarak hepatosit içine glikoz akışını arttırır.

Glikozun birincil idrardan böbrek tübüllerinin hücrelerine taşınması, ikincil aktif taşıma ile gerçekleşir. Bu nedenle, birincil idrardaki konsantrasyonu hücrelerden daha az olsa bile, glikoz tübüllerin hücrelerine girebilir. Glikoz, tübüllerin terminal kısmında birincil idrardan neredeyse tamamen (% 99) geri emilir.

Glikoz taşıyıcılarının çalışmasında çeşitli bozukluklar bilinmektedir. Bu proteinlerdeki kalıtsal bir kusur, insülinden bağımsız diyabet.

Enzim: Substrat:

1. Sükraz a) glikoz (α-1,4)-glikoz

2. Laktaz b) glikoz (α-1,2)-fruktoz

3. İzomaltaz c) glikoz (α-1,6)-glikoz

d) galaktoz (ß-1,4)-glikoz

e) glikoz (ß-1,4)-glikoz

3. Bir doğru cevap seçin. Glikozun kandan kas ve yağ dokusu hücrelerine taşınması gerçekleşir:

a) konsantrasyon gradyanına karşı

b) Na+, K+ -ATPase'in katılımıyla

c) GLUT-2'nin katılımıyla

d) Uzun süreli açlık sırasında

e) insülinin katılımıyla

4. Doğru cevapları seçin. Glikozun beyin hücrelerine taşınması gerçekleşir:

a) GLUT-4'ün katılımıyla b) insülinden bağımsız olarak

c) semptom mekanizması ile d) konsantrasyon gradyanı ile

e) ATP enerjisinin harcanması ile

5. "Zincir" görevini tamamlayın.

ANCAK. Tepkimeyi katalize eden enzimi belirtiniz

galaktoz(ß-1,4)-glukoz → galaktoz + glukoz

a) sukraz b) maltaz c) laktaz

B. Bu enzim:

a) pankreasta sentezlenir

b) basit bir proteindir

c) liyaz sınıfına aittir

d) basit difüzyonla emilen bir ürün oluşturur

e) yaşa bağlı olarak aktiviteyi değiştirir

AT. Bu enzimin bozulması ile ilişkili olabilir.

a) bağırsak hastalıkları (gastrit, enterit)

b) gen ifadesinde yaşa bağlı azalma

c) kalıtsal kusur

d) bağırsak villusunun zarında taşıyıcı proteinlerin olmaması

6. Bir doğru cevap seçin. Glikojen fosforilaz katalizleri:

a) glikojen moleküllerinin dal noktalarında glikozidik bağların bölünmesi

b) glikoz-6-fosfat oluşumu

c) serbest glikoz oluşumu

d) ATP içeren bir reaksiyon

e) glukoz-1-fosfat oluşumu

Doğru yanıtları seçin. Enzimler, kalıtsal kusurlar

aglikojenozun nedeni:

a) glikoziltransferaz

b) glukoz-6-fosfataz

c) protein kinaz

d) glikojen fosforilaz kinaz

e) UDP-glukopirofosforilaz

8. Maç.

A. İnsülin 1) beyin hücre zarlarının geçirgenliğini etkiler

B. Glikoz için Glukagon

B. Her ikisi 2) glikojen sentaz fosfatazı aktive eder

D. Yok 3) ATP → cAMP reaksiyonunu aktive eder

4) karaciğerde glikojen değişimini düzenler

9. Bir yanlış cevap seçin. Glikoz katabolizması:

a) Hem aerobik hem de anaerobik koşullarda meydana gelebilir

b) sitozol ve mitokondride oluşur

c) açlık sırasında kaslarda ana ATP kaynağı olarak hizmet eder

d) ara ürünler anabolik işlemlerde kullanılır

e) Glikozun katabolizması sırasında oluşan maksimum ATP miktarını,

38 mole eşittir

10. Bir yanlış cevap seçin. Glikozun aerobik parçalanması aşağıdakilerin kaynağıdır:

a) amino asitlerin sentezi için substratlar

b) karaciğerde TAG sentezi için substratlar

c) Kırmızı kan hücrelerinin hayati aktivitesi için ATP

d) yağ dokusunda NADP sentezi için bir substrat

e) ortak katabolizma yolu için substratlar

11. Bir yanlış cevap seçin. Anaerobik glikoliz:

a) kırmızı kan hücreleri için ana enerji tedarikçisi olarak hizmet eder

b) kaslara enerji sağlar

c) sadece piruvat yardımıyla NAD + rejenerasyonu koşulu altında meydana gelir

d) O2'siz glikoz oksidasyonunu ve ATP oluşumunu sağlar

e) 2 substrat fosforilasyon reaksiyonu içerir

12. Doğru cevapları seçin. glukoneogenez:

a) Kanda sabit bir glikoz seviyesini korur

b) beyin hücreleri için enerji maliyeti sağlar

c) tersinir glikoliz reaksiyonlarını içerir

d) 1 mol ürünü sentezlemek için 2 mol substrat kullanır

e) 1 mol sentezi için 6 mol makroerjik bileşik kullanır

ürün

13. Bir yanlış cevap seçin. Glikoz sentezi için karbon atomlarının kaynakları şunlardır:

a) alanin b) aspartat

c) asetil-CoA d) gliserol

14. Maç.

A. Karaciğerde glukoneogenez 1) emilim döneminde hızlanır

B. Karaciğerde glikojenin parçalanması 2) ATP kullanmadan glikoz oluşturur

B. Her ikisi de 3) diğer organlar için bir glikoz kaynağı

D. Yok 4) beyne glikoz sağlar

uzun süreli oruç

son karbonhidrat hidroliz ürünleri içinde gastrointestinal sistem sadece üç maddedir: glikoz, fruktoz ve galaktoz. Aynı zamanda, glikoz, bu monosakkaritlerin toplam miktarının neredeyse %80'ini oluşturur. Bağırsaklarda emildikten sonra fruktozun çoğu ve galaktozun tamamına yakını karaciğerde glikoza dönüştürülür. Sonuç olarak, kanda sadece az miktarda fruktoz ve galaktoz bulunur. Dönüşüm süreçlerinin bir sonucu olarak, glikoz vücudun tüm hücrelerine taşınan karbonhidratların tek temsilcisi haline gelir.

İlgili Enzimler, karaciğer hücrelerinin monosakkaritlerin - glikoz, fruktoz ve galaktoz - karşılıklı dönüşüm süreçlerini sağlamak için gerekli şekilde gösterilmiştir. Bu reaksiyonlar sonucunda karaciğer monosakkaritleri tekrar kana saldığında kana giren son ürün glikozdur. Bu fenomenin nedeni, karaciğer hücrelerinin şunları içermesidir: çok sayıda glikoz fosfataz, böylece glikoz-6-fosfat, glikoz ve fosfata parçalanabilir. Glikoz daha sonra hücre zarlarından kana geri taşınır.

daha fazlasını isterim altını çizmek için zamanlar genellikle kanda dolaşan tüm monosakkaritlerin %95'inden fazlasının, dönüşümün son ürünü olan glikoz ile temsil edildiği.
Glikozun hücre zarından taşınması. Glikoz doku hücreleri tarafından kullanılmadan önce hücre zarlarından sitoplazmaya taşınmalıdır. Bununla birlikte, glikoz hücre zarlarındaki gözeneklerden serbestçe difüze olamaz, çünkü partiküllerin maksimum moleküler ağırlığı ortalama 100, glikozun moleküler ağırlığı ise 180 olmalıdır. Bununla birlikte, glikoz kolaylaştırılmış difüzyon mekanizması nedeniyle hücrelere nispeten kolay girebilir. Bu mekanizmanın temelleri Bölüm 4'te tartışıldı, ana noktalarını hatırlayalım.

Video: Hücresel kapanımlar

baştan sona hücre lipid zarı, sayısı zarda yeterince büyük olan taşıyıcı proteinler, glikoz ile etkileşime girebilir. Böyle bir bağlı formda, glikoz bir taşıyıcı protein tarafından zarın bir tarafından diğer tarafına taşınabilir ve orada ayrılabilir - eğer glikoz konsantrasyonu zarın bir tarafında diğerinden daha yüksekse, glikoz taşınacaktır. konsantrasyonunun daha düşük olduğu ve ters yönde olmadığı yerde. Çoğu dokuda hücre zarlarından glukozun taşınması, gastrointestinal kanalda veya renal tübüler epitel hücrelerinde gözlenenden keskin bir şekilde farklıdır.

Video: Tıbbi

Her ikisinde de belirtilen glikoz taşıma vakaları aktif sodyum taşıma mekanizması aracılık eder. Aktif sodyum taşınması, bir konsantrasyon gradyanına karşı glikoz alımı için enerji sağlar. Bu sodyum-bağlı aktif glikoz taşıma mekanizması, sadece aktif glikoz emilim süreci için uyarlanmış özel epitel hücrelerinde meydana gelir. Diğer hücre zarlarında, glikoz, zarda bulunan glikoz taşıma proteininin özel özellikleri tarafından mümkün kılınan, kolaylaştırılmış bir difüzyon mekanizması ile yalnızca yüksek konsantrasyonlu alanlardan düşük konsantrasyonlu alanlara taşınır.

Glikoz, vücut dokularının hücrelerine hem gıdalardan eksojen olarak girebilir, böylece endojen olarak biriken glikojenden (glikojenolizin bir sonucu olarak) veya laktat, gliserol, amino asitler gibi diğer substratlardan (glukoneogenezin bir sonucu olarak) oluşur. İnce bağırsakta emilen glikoz, portal ven yoluyla karaciğere girer ve hepatositlere girer. Doğası gereği, glikoz hidrofilik bir maddedir, bu nedenle fosfolipid zarından serbestçe sarkamaz. Taşıma mekanizması, taşıyıcı proteinlerin yardımıyla gerçekleştirilir. İnsülin ile uyarıldığında, bu proteinlerin plazma zarlarındaki içeriğinde 5-10 kat artış gözlenirken, içeriği hücre içinde %50-60 oranında azalır. Taşıyıcı proteinlerin zara hareketini uyarmak için insülinin daha fazla uyarıcı etkisi gereklidir. Bugüne kadar, iki sınıf glikoz taşıyıcısı tanımlanmıştır:

· İnce bağırsağın ve proksimal böbreğin özel epitel siliyer hücreleri tarafından ifade edilen Na-glukoz kotransporter. Bu protein, glikozu konsantrasyon gradyanının altında taşınan sodyum iyonlarına bağlayarak, glikozu bağırsak lümeninden veya nefrondan konsantrasyon gradyanına karşı aktif olarak taşır.

Tescilli glikoz taşıyıcıları. Bunlar, tüm hücrelerin yüzeyinde bulunan ve konsantrasyon gradyanının altında glikoz taşıyan zar proteinleridir. Glikoz taşıyıcıları, glikozun sadece hücre içine değil, hücre dışına da transferini gerçekleştirir ve ayrıca glikozun hücre içi hareketinde yer alır. Şu anda 6 glikoz taşıma proteini, GluT tarif edilmiştir.

Hücrelerde, glikoz bir heksokinaz reaksiyonunda fosforile edilir, glikoz-6-fosfata (Gl-6-P) dönüşür, Gl-6-P birkaç metabolik yolun bir substratıdır: glikojen sentezi, pentoz fosfat döngüsü, glikolitik parçalanma laktat veya CO2 ve H2O'ya aerobik tam parçalanma. Glukoneogenez yapabilen hücrelerde (karaciğer hücreleri, böbrekler, bağırsaklar), Gl-6-P defosforile edilebilir ve kana serbest glikoz şeklinde girebilir ve diğer organ ve dokulara taşınır.

Glikoz özellikle beyin hücreleri için önemlidir. hücreler gergin sistem ana enerji substratı olarak glikoza bağlıdır. Aynı zamanda, beyinde glikoz rezervi yoktur, orada sentezlenmez, nöronlar glikoz ve keton cisimleri hariç diğer enerji substratlarını tüketemezler, glikoz hücre dışı sıvıdan neredeyse tamamen tükenebilir, çünkü hücreler sinir sistemi glikozu insülinden bağımsız bir şekilde tüketir.

glikojen. Gl-6-P'den, glikojen sentetaz ve bir "dallanma" enziminin birleşik etkisinin bir sonucu olarak, glikojen sentezlenir - görünüşte bir ağaca benzeyen bir polimer. Bir glikojen molekülü bir milyona kadar monosakkarit içerebilir. Bu durumda, bir tür glikojen kristalleşmesi meydana gelir ve ozmotik bir etkisi yoktur. Bu form bir kafeste saklamaya uygundur. Bu kadar çok sayıda glikoz molekülü çözülürse, ozmotik kuvvetler nedeniyle hücre parçalanırdı. Glikojen, depolanmış bir glikoz ve enerji şeklidir. Hemen hemen tüm dokularda bulunur, sinir sistemi hücrelerinde minimum miktarda, özellikle karaciğer ve kaslarda bol miktarda bulunur. Glikojen sadece 2 tip glikozidik bağ içerir: a(1®4)-tipi ve a(1®6)-tipi. a(1®4)-tipi bağ, her 8-10 D-glukoz kalıntısında bir oluşturulur (Şekil 4).

glikojenoliz. Glikojeni parçalamanın yolu budur. Vücuttaki glikojen esas olarak karaciğerde depolanır ve iskelet kasları. Kas glikojeni yoğun egzersizlerde enerji kaynağı olarak kullanılır. fiziksel aktivite. Karaciğerdeki glikojenoliz, yemek molaları sırasında glikozdaki düşüşe yanıt olarak veya stres yanıtı olarak aktive edilir. Glikojenolizi aktive eden ana hormonlar glukagon, adrenalin (epinefrin) ve kortizoldür (Tablo 2).

Tablo 2

Glikojenoliz, a(1®4) bağlarındaki terminal glikoz kalıntılarının parçalanmasıyla başlar, bu süreçte glikojen fosforilaz anahtar enzimdir (Şekil 5). Fosforilaz, cAMP'ye bağımlı protein kinaz ve fosforilaz kinazı içeren fosforilasyon ile aktive edilir. Fosforilaz aktivasyonu katekolaminler (karaciğer, kaslar) ve glukagon (karaciğer) tarafından kontrol edilir. Bu hormonlar karaciğerde glikojenin parçalanmasını ve dolayısıyla hiperglisemik yanıtı teşvik eder. Fosforilaz reaksiyonunun ürünü, fosfoglukomutaz enziminin katılımıyla G-6-P'ye dönüştürülen glukoz-1-fosfattır (G-1-P). Karaciğerde sırasıyla G-6-Ptaz ve G-1-Ptaz enzimlerinin katılımıyla G-6-P ve G-1-P'den glikoz oluşturulur. Fosforilaz enzimi sadece a(1®4) bağları için spesifiktir. Dalın ucunda 3-4 karbonhidrat kalıntısı kalana kadar glikojeni parçalar. Daha sonra transglukosilaz ve glukozidaz enzim kompleksi etki eder. Bu enzimlerden ilki, karbonhidrat kalıntılarının kısa bir bölümünü a(1®4) zincirinin sonuna aktarır (yer değiştirir), ikincisi a(1®6) bağında glikozu ayırır. Fosforilaz ve glikojen dallarını yok eden bir enzim kompleksini içeren döngü tekrarlanır. Glikojenin yaklaşık %90'ı a(1®4) bağı kırıldığında G-1-P formunda, a(1®6) bağı kırıldığında ise %10'u serbest glukoz olarak glikojenden salınır. Glikojenin yan zincirlerini parçalayan amil-1,6-glukozidazın katılımıyla glikojenden glikoz oluşturulabilir.

glikojenozlar. Bu grup kalıtsal hastalıklar glikojenin parçalanmasının bozulduğu enzimlerdeki kusurlarla ilişkili (Şekil 5) ve organlardaki büyük glikojen arzına rağmen hasta çocuklarda hipoglisemi gelişir (Tablo 3).

Tablo 3

Gierke hastalığı (tip I glikojenoz) en çok çalışılandır, bu hastalıkta glikojenin parçalanması, glikoz-6-fosfataz enziminin yokluğu nedeniyle bloke edilir, glikojenin yapısı normaldir. Serbest glikoz oluşumu bozulur, çok fazla laktat oluşur. Hipoglisemi aktivasyona yol açar Yağ metabolizması, lipid oksidasyonuna keton cisimlerinin oluşumu eşlik eder. Hipoglisemi, glikoz oksidaz ve heksokinaz yöntemleri ile kan şekerinin belirlenmesinde açıkça kendini gösterirken, Hagedorn'a göre redüktometrik yöntem, kandaki indirgeyici maddelerin varlığı nedeniyle, glikoz belirleme sonuçları önemli ölçüde bozulur. Adrenalin ve glukagon testlerinin değeri büyüktür, çünkü adrenalin ve glukagon, karaciğerin glikojenden serbest glikoz sağlayamaması nedeniyle kan şekerini yükseltmez.

VAKA GEÇMİŞİ #1

GİRKE HASTALIĞI (G-6 Faz Eksikliğinde Glikojenoz)

6 aylık bir kız çocuğu sürekli kaprisliydi, hasta bir görünüme sahipti, çabuk yoruldu, uyuşukluğa düştü, sıklıkla sindirim bozuklukları vardı ve karaciğerde önemli bir genişleme gözlendi.

Laboratuvar analizi:

Kan şekeri (beslenmeden 1 saat sonra) - 3,5 mmol/l (referans aralığı » 5 mmol/l)

İşaretlerin arka planına karşı beslendikten 4 saat sonra hastalık durumu 1 dakikada 110'luk bir darbe ile glikoz seviyesi 2 mmol/l idi. Yemekten sonra semptomlar düzeldi. Bir karaciğer biyopsisi, hepatositlerin sitoplazmasında büyük miktarda glikojen birikimi gösterdi.

Gierke hastalığı teşhisi kondu. Tedavi, düşük karbonhidrat alımı ile sık beslenmeyi ve geceleri nazogastrik tüpten beslenmeyi içeriyordu.

VAKA GEÇMİŞİ #2

MAC-ARDLE HASTALIĞI (AZALMIŞ KAS GÜCÜNDE GLİKOGENOZ)

30 yaşında bir adam doktora danıştı. kronik ağrı egzersiz sırasında bacak ve kol kaslarında ve kasılmalarda. Kaslarında zayıflık vardı, bu yüzden hiç spor yapmadı. Spor yaparak kaslarını güçlendirmeye karar verene kadar durumu değişmedi. Kalıcı fiziksel egzersizlerle, ağrı, kural olarak, 15-30 dakikalık bir eğitimden sonra ortadan kayboldu ve egzersiz yapmaya devam edebildi.

Laboratuvar analizi:

saat laboratuvar araştırması orta derecede fiziksel aktivite sırasında, kandaki glikoz seviyesinin normal olduğu, ancak kas hasarını gösteren MM kreatin kinaz fraksiyonunun (MM-CK) aktivitesinin arttığı bulundu. Yoğun kas çalışması ile kandaki glikoz seviyesi biraz azaldı, ancak aynı zamanda laktat seviyesi de azaldı. Biyopsi, kaslarda glikojen depolama hastalığını kanıtlayan alışılmadık derecede yüksek miktarda glikojen gösterdi.

Tartışma:

AT başlangıç ​​dönemi kas yükü her zaman çürüyen glikojenden oluşan glikozu yoğun bir şekilde tüketmeye başlar. Ancak oksijen borcu ile oluşan konvülsiyonlarda glikoliz aktivasyonu sonucunda laktata dönüşerek kana geçen piruvat oluşumu gerçekleşmelidir. Aynı durumda, kas glikojen mobilizasyonunun ihlal edildiğini kanıtlayan laktat artışı olmadı. Egzersizden 0.5 saat sonra kas ağrısının kesilmesi, egzersiz sırasında salınan adrenalinin neden olduğu fizyolojik tepkiyle açıklanır, bu da kandan glikoz ve yağ asitlerinin kaslara girişini teşvik eder ve kas glikojeninden yetersiz glikoz tedarikini telafi eder.

Glikoliz. Anaerobik koşullar altında, glikoliz, glikozun parçalanması için ana metabolik yoldur. Bu süreçte 1 glikoz molekülünün parçalanması 2 ATP molekülü ve 2 piruvat molekülü üretir. Oksidatif fosforilasyon nedeniyle ATP sentezinin tam olarak sağlanamadığı dokularda glikoz ana enerji kaynağıdır. Kaslardaki yoğun kas çalışması sırasında, karbonhidratlar laktata parçalanır, bu da oksijen borcuna neden olur ve hücre içi asitleşmeye yol açar. Sıra ilaçlarözellikle biguanidler, birinci nesil sülfonilüre ilaçları, glikolizi aktive eder, bu nedenle diyabette laktik asidoz gelişimine katkıda bulunan ek faktörler olabilirler. Bu bağlamda yoğun bakım ünitelerindeki ekspres laboratuvarlarda BOS ve kan gazı parametrelerinin belirlenmesi ile birlikte hipoksi gelişen hastalarda laktat saptanması önerilmektedir. Glikoliz inhibitörleri monoiyodoasetat ve NaF - güçlü zehirlerdir. Eritrositlerde, glikoliz ve pentoz fosfat döngüsü, glikoz kullanımının ana yollarıdır, yoğunlukları yüksektir, bu nedenle glikoz belirlenirken serumla pıhtı bırakılması veya EDTA ile stabilize edilmiş kanda glikoz ölçümü 1 saatten fazla yapılması önerilmez. Kanın saklanması gerekiyorsa, glikoliz inhibitörü olarak monoiyodoasetat veya NaF kullanılması tavsiye edilir.

Glikozun aerobik oksidasyonu. Glikoz vücuttaki ana enerji substratlarından biridir. Aç karnına istirahat halindeki oksidasyon hızı, 1 saat boyunca vücut ağırlığının yaklaşık 140 mg/kg'ı kadardır. Bazı hayati önemli organlar, özellikle serebral korteks, bir enerji substratı olarak sadece glikoz kullanır. Oksidasyon sürecinde, glikolitik yoldan, asetil-coA'ya dekarboksile edildiği mitokondriye giren piruvata dönüştürülür. Krebs döngüsünde ve ATP'nin sentezlendiği ve endojen suyun oluştuğu oksidatif fosforilasyon sürecinde daha fazla oksidasyon meydana gelir. Enerji üretiminin ana yolu şudur: Aerobik oksidasyon sürecinde 1 molekül glikoz, glikolizden 19 kat daha fazla ATP sentezlenmesini sağlar, yani 38 ATP molekülü.Aerobik koşullar altında glikozun oksidasyonu en etkili yoldur. enerji ihtiyaçları için oksijen kullanmak. Bazal metabolizmanın etkinliği, glikoz oksitlendiğinde en yüksektir, bu nedenle parenteral beslenmede önemli bir bileşendir.

Pentoz fosfat şantı. Bu döngünün biyolojik rolü, nükleik asitlerin sentezi için gerekli olan pentoz fosfatları oluşturmak, yağ asitlerinin sentezi için NADPH formunda indirgenmiş eşdeğerler oluşturmak ve hücrelerin antioksidan sistemini sağlamaktır. Pentoz fosfat şantının kusurları arasında, glikoz-6-fosfat dehidrojenaz enziminin en yaygın eksikliği veya anormalliğidir. Bu, glutatyonun gerekli restorasyonunu sağlamaz. Eritrosit zarında peroksidasyon aktive olur, hidroperoksitler birikir, hücre zarının geçirgenliği bozulur, bu da hemolize neden olur.

Karbonhidrat, protein ve lipid metabolizması arasındaki ilişki. Karbonhidratların, amino asitlerin ve lipidlerin metabolizmasında önemli bir ortak ara madde, hücrelerdeki asetil-coA molekülüdür. Asetil-coA aracılığıyla, glikoz ve diğer karbonhidratlar dönüştürülebilir. yağ asidi ve trigliseritler, esansiyel olmayan amino asitlere dönüştürülür ve bunun tersi, glikoz bu molekül aracılığıyla sentezlenebilir. Farklı beslenme ile dönüşüm yolları sayesinde vücut gerekli bileşenleri sentezler. Bu nedenle, yalnızca karbonhidratlı bir diyetle bile yağ dokusu kütlesi artabilir. Yemeklerden sonra ve ayrıca karbonhidrat alımından sonra bazal kan şekeri seviyesinin incelenmesi önerilmez. Neredeyse her zaman hipertrigliseridemide, insülin direncinin gelişmesi nedeniyle karbonhidrat metabolizmasını bozma eğilimi vardır.

glukoneogenez. Bu, amino asitlerden ve ara metabolizma ürünlerinden glikoz sentezinin metabolik sürecinin adıdır. Glukoneogenez sürecinde, glikolizdeki ile aynı reaksiyonlar meydana gelir, ancak ters yönde. İstisna, şantlı 3 reaksiyondur. Tam set glukoneogenez enzimleri karaciğer, böbrekler ve bağırsak mukozasının hücrelerinde bulunur. Glukokortikoidler, özellikle kortizol, glukoneogenez enzimlerinin sentezinin güçlü uyarıcılarıdır ve protein katabolizması sırasında amino asitlerden glikoz sentezi nedeniyle hiperglisemiye neden olur.

KARBONHİDRAT METABOLİZMASININ DÜZENLENMESİ.

Kandaki glikoz seviyesi, homeostazda en önemli faktördür. Bağırsakların, karaciğerin, böbreklerin, pankreasın, böbrek üstü bezlerinin, yağ dokusunun ve diğer organların işlevi ile belirli bir seviyede tutulur (Şekil 6).

Pirinç. 6. Yemekten sonra glikoz metabolizması. Bağırsakta emilen glikoz karaciğere girer. Karaciğer, başta beyin olmak üzere diğer organlara sürekli bir enerji substrat kaynağı sağlar. Karaciğere ve beyne glukoz alımı insüline bağlı değildir, kaslara ve yağ dokusuna insülin bağımlıdır. Tüm hücrelerde glukoz metabolizmasının ilk basamağı fosforilasyondur. Karaciğerde insülin, glikojen oluşumunu başlatan glukokinaz enzimini uyarır. Fazla glikoz-6-fosfat, amino asitlerin ve lipitlerin sentezi için kullanılır. Kaslarda glikoz glikojen olarak depolanır, yağ dokusunda trigliseritlere dönüştürülür ve beyin dokusunda glikoz bir enerji substratı olarak kullanılır.

Karbonhidrat metabolizmasının çeşitli düzenleme türleri vardır: substrat, sinir, hormonal, böbrek.

Hücreler tarafından kan dolaşımından glikoz tüketimi de kolaylaştırılmış difüzyonla gerçekleşir. Bu nedenle, glikozun transmembran akış hızı, yalnızca konsantrasyon gradyanına bağlıdır. İstisnalar, kolaylaştırılmış difüzyonun insülin (pankreatik hormon) tarafından düzenlendiği kas hücreleri ve yağ dokusudur. İnsülinin yokluğunda, bu hücrelerin plazma membranı, glikoz taşıyıcı proteinler içermediği için glikoza karşı geçirimsizdir. Glikoz taşıyıcılarına glikoz reseptörleri de denir. Örneğin, eritrositlerden izole edilen bir glikoz taşıyıcısı tarif edilmektedir. Bu, polipeptit zinciri 492 amino asit kalıntısından oluşan ve bir alan yapısına sahip olan bir transmembran proteindir. Proteinin polar alanları, zarın karşıt taraflarında bulunur, hidrofobik olanlar, zarı birkaç kez geçerek zarda bulunur. Taşıyıcı, zarın dışında bir glikoz bağlama bölgesine sahiptir. Glikoz ilavesinden sonra, proteinin yapısı değişir, bunun sonucunda glikoz, hücrenin içine bakan bölgedeki proteinle ilişkilendirilir. Daha sonra glikoz taşıyıcıdan ayrılarak hücreye geçer.

Aktif taşımaya kıyasla kolaylaştırılmış difüzyon yönteminin, bir konsantrasyon gradyanı boyunca taşınırsa, glikoz ile birlikte iyonların taşınmasını önlediğine inanılmaktadır.

Bağırsakta karbonhidratların emilimi. Monosakkaritlerin bağırsaktan emilimi, özel taşıyıcı proteinler (taşıyıcılar) yardımıyla kolaylaştırılmış difüzyonla gerçekleşir. Ek olarak, glukoz ve galaktoz, sodyum iyonlarının konsantrasyon gradyanına bağlı olarak ikincil aktif taşıma ile enterosit içine taşınır. Na + gradyanına bağlı olan taşıyıcı proteinler, konsantrasyon gradyanına karşı glikozun bağırsak lümeninden enterosit içine emilmesini sağlar. Bu taşıma için gerekli Na + konsantrasyonu, bir pompa olarak çalışan ve K + karşılığında Na + 'yı hücreden dışarı pompalayan Na +, K + -ATPase tarafından sağlanır. Glikozdan farklı olarak fruktoz, sodyum gradyanından bağımsız bir sistem tarafından taşınır.

Glikoz taşıyıcıları(GLUT) tüm dokularda bulunur. Birkaç GLUT türü vardır (Tablo 7-1) ve bulundukları sıraya göre numaralandırılmıştır.

GLUT ailesinin proteinlerinin yapısı, glikozu bir konsantrasyon gradyanına karşı bağırsak ve böbreklerde zar boyunca taşıyan proteinlerden farklıdır.

Tanımlanan 5 tip GLUT, benzer birincil yapıya ve etki alanı organizasyonuna sahiptir.

• GLUT-1, beyne sabit bir glikoz akışı sağlar;
• GLUT-2, kana glikoz salgılayan organların hücrelerinde bulunur. Glikozun enterositlerden ve karaciğerden kana geçmesi GLUT-2'nin katılımıyla gerçekleşir. GLUT-2, glikozun pankreas β-hücrelerine taşınmasında rol oynar;
• GLUT-3, glikoz için GLUT-1'den daha büyük bir afiniteye sahiptir. Ayrıca sinir ve diğer dokuların hücrelerine sürekli bir glikoz kaynağı sağlar;
• GLUT-4, glikozun kas hücrelerine ve yağ dokusuna ana taşıyıcısıdır;
• GLUT-5 esas olarak ince bağırsak hücrelerinde bulunur. İşlevleri iyi bilinmemektedir.

Tüm GLUT tipleri hem plazma zarında hem de sitozolik veziküllerde bulunabilir. GLUT-4 (ve daha az ölçüde GLUT-1) neredeyse tamamen hücrelerin sitoplazmasında bulunur. İnsülinin bu tür hücreler üzerindeki etkisi, GLUT içeren veziküllerin plazma zarına hareketine, onunla füzyona ve taşıyıcıların zara dahil edilmesine yol açar. Bundan sonra, glikozun bu hücrelere daha kolay taşınması mümkündür. Kandaki insülin konsantrasyonunda bir azalmadan sonra, glikoz taşıyıcıları tekrar sitoplazmaya hareket eder ve hücreye glikoz akışı durur (Şekil 7-19).

Glikozun birincil idrardan böbrek tübüllerinin hücrelerine hareketi, glikozun bağırsak lümeninden enterositlere emilmesine benzer şekilde ikincil aktif taşıma ile gerçekleşir. Bu nedenle, birincil idrardaki konsantrasyonu hücrelerden daha az olsa bile, glikoz hücrelere girebilir. Bu durumda, glikoz, birincil idrardan neredeyse tamamen geri emilir (% 99).

Glikoz taşıyıcılarının çalışmasında çeşitli bozukluklar bilinmektedir. Bu proteinlerdeki kalıtsal bir kusur, insüline bağımlı olmayan diabetes mellitus'un temelini oluşturabilir (bkz. bölüm 11). Aynı zamanda, sadece proteinin kendisindeki bir kusur değil, glikoz taşıyıcısının arızalanmasının nedeni de olabilir. GLUT-4 işlevinin ihlali aşağıdaki aşamalarda mümkündür:

• bu taşıyıcının hareketiyle ilgili insülin sinyalinin zara iletilmesi;
• taşıyıcının sitoplazmada hareketi;
• membrana dahil etme;
• membranın bağlanması vb.

77.Glikoliz (fosfotrioz yolu, veya Embden-Meyerhof şantı, veya Embden-Meyerhof-Parnassus yolu), ATP sentezinin eşlik ettiği hücrelerde glikozun sıralı parçalanmasının enzimatik bir işlemidir. Aerobik koşullar altında glikoliz, piruvik asit (piruvat) oluşumuna yol açar, anaerobik koşullar altında glikoliz, laktik asit (laktat) oluşumuna yol açar. Glikoliz, hayvanlarda glikoz katabolizmasının ana yoludur.

genel inceleme

Glikolitik yol, her biri ayrı bir enzim tarafından katalize edilen 10 ardışık reaksiyondan oluşur.

Glikoliz süreci şartlı olarak iki aşamaya ayrılabilir. 2 ATP molekülünün enerji tüketimi ile ilerleyen ilk aşama, bir glikoz molekülünün 2 molekül gliseraldehit-3-fosfata bölünmesidir. İkinci aşamada, ATP sentezi ile birlikte gliseraldehit-3-fosfatın NAD'ye bağlı oksidasyonu meydana gelir. Kendi başına, glikoliz tamamen anaerobik bir süreçtir, yani reaksiyonların gerçekleşmesi için oksijenin varlığına ihtiyaç duymaz.

Glikoliz, hemen hemen tüm canlı organizmalarda bilinen en eski metabolik süreçlerden biridir. Muhtemelen, glikoliz, birincil prokaryotlarda 3.5 milyar yıldan fazla bir süre önce ortaya çıktı.

Sonuç

Glikolizin sonucu, bir molekül glikozun iki molekül pirüvik asit (PVA) haline dönüştürülmesi ve NAD∙H koenzimi formunda iki indirgeyici eşdeğerin oluşmasıdır.

Glikoliz için tam denklem:

Glikoz + 2NAD + + 2ADP + 2P n \u003d 2NAD ∙ H + 2PVC + 2ATP + 2H20 + 2H +.

Hücrede oksijen yokluğunda veya yokluğunda, piruvik asit laktik aside indirgenir, daha sonra genel glikoliz denklemi aşağıdaki gibi olacaktır:

Glikoz + 2ADP + 2P n \u003d 2 laktat + 2ATP + 2H 2 O.

Böylece, bir glikoz molekülünün anaerobik parçalanması sırasında, toplam net ATP verimi, ADP substrat fosforilasyonu reaksiyonlarında elde edilen iki moleküldür.

Aerobik organizmalarda, glikolizin son ürünleri, hücresel solunumla ilgili biyokimyasal döngülerde daha fazla dönüşüme uğrar. Sonuç olarak, hücresel solunumun son aşamasında bir glikoz molekülünün tüm metabolitlerinin tamamen oksidasyonundan sonra - oksijen varlığında mitokondriyal solunum zincirinde meydana gelen oksidatif fosforilasyon - her glikoz için ek olarak 34 veya 36 ATP molekülü sentezlenir. molekül.

Yol

İlk tepki glikoliz fosforilasyon 1 ATP molekülünün enerji tüketimi ile dokuya özgü heksokinaz enziminin katılımıyla meydana gelen glikoz molekülleri; aktif glikoz formu oluşur - glukoz-6-fosfat (G-6-F):

Reaksiyonun devam etmesi için ortamda ATP molekül kompleksinin bağlandığı Mg2+ iyonlarının varlığı gereklidir. Bu reaksiyon geri döndürülemez ve ilk glikolizin temel reaksiyonu.

Glikozun fosforilasyonunun iki amacı vardır: birincisi, nötr bir glikoz molekülüne geçirgen olan plazma zarı, negatif yüklü G-6-P moleküllerinin geçmesine izin vermediğinden, fosforlanmış glikoz hücre içinde kilitlenir. İkincisi, fosforilasyon sırasında glikoz, biyokimyasal reaksiyonlara katılabilen ve metabolik döngülere dahil olabilen aktif bir forma dönüştürülür.

Heksokinaz glukokinazın hepatik izoenzimi, kan glukoz seviyelerinin düzenlenmesinde önemlidir.

Bir sonraki tepkimede ( 2 ) fosfoglukoizomeraz enzimi tarafından G-6-P'ye dönüştürülür. fruktoz-6-fosfat (F-6-F):

Bu reaksiyon için enerji gerekli değildir ve reaksiyon tamamen tersinirdir. Bu aşamada fruktoz, fosforilasyon yoluyla glikoliz işlemine de dahil edilebilir.

Ardından iki reaksiyon birbirini hemen hemen takip eder: fruktoz-6-fosfatın geri dönüşümsüz fosforilasyonu ( 3 ) ve elde edilen geri dönüşümlü aldol bölünmesi fruktoz-1,6-bifosfat (F-1,6-bF) iki üçlüye ( 4 ).

F-6-F'nin fosforilasyonu, başka bir ATP molekülünün enerji harcamasıyla fosfofruktokinaz tarafından gerçekleştirilir; bu ikinci anahtar reaksiyon glikoliz, düzenlenmesi bir bütün olarak glikoliz yoğunluğunu belirler.

aldol bölünmesi F-1,6-bF fruktoz-1,6-bifosfat aldolazın etkisi altında oluşur:

Dördüncü reaksiyon sonucunda, dihidroksiaseton fosfat ve gliseraldehit-3-fosfat, ve ilki neredeyse hemen eylemin altında fosfotrioz izomeraz ikinciye gider 5 ), daha fazla dönüşümde yer alan:

Gliseraldehit fosfatın her molekülü, varlığında NAD+ tarafından oksitlenir. gliseraldehit fosfat dehidrojenazönceki 1,3-difosfogliserat (6 ):

Gelen 1,3-difosfogliserat 1 konumunda yüksek enerjili bir bağ içeren fosfogliserat kinaz enzimi, bir fosforik asit kalıntısını ADP molekülüne aktarır (reaksiyon 7 ) - bir ATP molekülü oluşur:

Bu, substrat fosforilasyonunun ilk reaksiyonudur. Bu andan itibaren, ilk aşamanın enerji maliyetleri telafi edildiğinden, glikoz parçalanma süreci enerji açısından kârsız olmaktan çıkar: harcanan iki ATP molekülü yerine 2 ATP molekülü sentezlenir (her 1,3-difosfogliserat için bir tane). reaksiyonlar 1 ve 3 . Bu reaksiyonun gerçekleşmesi için sitozolde ADP bulunması gerekir, yani hücrede ATP fazlalığı (ve ADP eksikliği) ile hızı düşer. Metabolize edilmeyen ATP hücrede depolanmayıp basitçe yok edildiğinden, bu reaksiyon önemli bir glikoliz düzenleyicisidir.

sırayla: fosfogliserol mutaz formları 2-fosfogliserat (8 ):

Enolaz formları fosfoenolpiruvat (9 ):

Ve son olarak, ADP'nin substrat fosforilasyonunun ikinci reaksiyonu, piruvat ve ATP'nin enol formunun oluşumu ile gerçekleşir ( 10 ):

Reaksiyon, piruvat kinazın etkisi altında ilerler. Bu, glikolizin son anahtar reaksiyonudur. Piruvatın enol formunun piruvata izomerizasyonu enzimatik olmayan bir şekilde gerçekleşir.

Kurulduğundan beri F-1,6-bF sadece reaksiyonlar enerjinin serbest bırakılmasıyla devam eder 7 ve 10 ADP'nin substrat fosforilasyonunun gerçekleştiği yer.