Обмен углеводов. Патохимия

3)6 фосфоглюконат дегидрогеназа (6 фосфоглюконат: НАДФ+

оксидоредуктаза (декарбоксилирующая)). Индуктор инсулин.

Неокислительная стадия начинается с эпимераз и изомераз, которые изомеризуют рибулозо 5ф. Все реакции неокислительной стадии обратимы

(рис. 8)

фруктозо-6ф фруктозо-1,6дф

Рис. 8. ПФШ

Общее уравнение ПФШ

6 глюкозо 6ф + 12 НАДФ+ → 6 СО2 + 12 НАДФН2 + 5 глюкозо 6ф

71

Общее уравнение ПФЦ

3 глюкозо 6ф + 6 НАДФ+ → 3 СО2 + 6 НАДФН2 + 2 фруктозо 6ф + ФГА

Общие уравнения ПФП

1)глюкозо 6ф + 2 НАДФ+ → СО2 + 2 НАДФН2 + рибозо 5ф

2)2 фруктозо 6ф + ФГА → 3 рибозо 5ф

Роль витаминов в реакциях ПФШ

Витамин B1 (тиамин) в составе транскетолазы ТДФ участвует в пентозофосфатном пути превращения углеводов.

Структура витамина включает пиримидиновое и тиазоловое кольца, соединённые метановым мостиком.

Активной формой B1 является тиаминпирофосфат (ТПФ), называемый также тиамин дифосфатом (ТДФ). ТПФ имеет следующее строение:

Источники. Витамин В1 — первый витамин, выделенный в кристаллическом виде К. Функом в 1912 г. Он широко распространён в продуктах растительного происхождения (оболочка семян хлебных злаков и риса, горох, фасоль, соя и др.). В организмах животных витамин В1, содержится преимущественно в виде дифосфорного эфира тиамина (ТДФ); он образуется в печени, почках, мозге, сердечной мышце путём фосфорилирования тиамина при участии тиаминкиназы и АТФ.

72

Суточная потребность взрослого человека в среднем составляет 2 3 мг витамина В1. Но потребность в нём в очень большой степени зависит от состава и общей калорийности пищи, интенсивности обмена веществ и интенсивности работы. Преобладание углеводов в пище повышает потребность организма в витамине; жиры, наоборот, резко уменьшают эту потребность.

Биологическая роль витамина В1, определяется тем, что в виде ТДФ он входит в состав как минимум трёх ферментов и ферментных комплексов: в составе пируват и б кетоглутаратдегидрогеназных комплексов он участвует в окислительном декарбоксилировании пирувата и б кетоглутарата; в составе транскетолазы ТДФ участвует в пентозофосфатном пути превращения углеводов.

Основной, наиболее характерный и специфический признак недостаточности витамина В1 — полиневрит, в основе которого лежат дегенеративные изменения нервов. Вначале развивается болезненность вдоль нервных стволов, затем — потеря кожной чувствительности и наступает паралич (бери бери). Второй важнейший признак заболевания — нарушение сердечной деятельности, что выражается в нарушении сердечного ритма, увеличении размеров сердца и в появлении болей в области сердца. К характерным признакам заболевания, связанного с недостаточностью витамина В1, относят также нарушения секреторной и моторной функций ЖКТ; наблюдают снижение кислотности желудочного сока, потерю аппетита, атонию кишечника.

Биологическая роль ПФШ

73

2. Источник НАДФН2 для синтетических процессов (синтез жирных кислот, холестерина)

Глутатионредуктаза

НАДФ+ НАДФН2

4. Восстановление

гемоглобина из Нb(Fe2+) MetНb(Fe3+) метгемоглобина

Дегидро Аскорбат

Аскорбатредуктаза

2 G SH G S S G

Глутатионредуктаза

НАДФ+ НАДФН2

5. Участие в работе трансдегидрогеназной реакции

НАДФН2 + НАД+ ↔ НАДФ+ + НАДН2 ↔ челночные мех мы → Митохондрия → АТФ

6. Является поставщиком углеводов с числом углеродных атомов от 3 до 7 для осуществления синтетических реакций (нуклеотидов, нуклеиновых кислот).

74

Патология ПФШ

Регуляция обмена углеводов

Энергетический гомеостаз обеспечивает энергетические потребности тканей с использованием различных субстратов. Т.к. углеводы являются основным источником энергии для многих тканей и единственным для анаэробных, регуляция углеводного обмена является важной составляющей энергетического гомеостаза организма.

75

Регуляция углеводного обмена осуществляется на 3 уровнях:

1.центральный.

2.межорганный.

3.клеточный (метаболический).

1.Центральный уровень регуляции углеводного обмена

Центральный уровень регуляции осуществляется с участием нейроэндокринной системы и регулирует гомеостаз глюкозы в крови и интенсивность метаболизма углеводов в тканях. К основным гормонам, поддерживающим нормальный уровень глюкозы в крови 3,3 5,5 мМоль/л, относят инсулин и глюкагон. На уровень глюкозы влияют также гормоны адаптации – адреналин, глюкокортикоиды и другие гормоны: тиреоидные, СДГ, АКТГ и т.д.

2. Межорганный уровень регуляции углеводного обмена

Глюкозо лактатный цикл (рис.9) не требует наличие кислорода, функционирует всегда, обеспечивает: 1) утилизацию лактата, образующегося в анаэробных условиях (скелетные мышцы, эритроциты), что предотвращает лактоацидоз; 2) синтез глюкозы (печень).

Рис.9. Глюкозо лактатный цикл

Глюкозо аланиновый цикл (рис.10) функционирует в мышцах при голодании. При дефиците глюкозы, АТФ синтезируется за счет распад белков и катаболизма аминокислот в аэробных условиях, при этом глюкозо аланиновый цикл обеспечивает: 1) удаление азота из мышц в нетоксичной форме; 2) синтез глюкозы (печень).

76

Рис.10. Глюкозо аланиновый цикл

3. Клеточный (метаболический) уровень регуляции углеводного обмена

Метаболический уровень регуляции углеводного обмена осуществляется с участием метаболитов и поддерживает гомеостаз углеводов внутри клетки. Избыток субстратов стимулирует их использование, а продукты ингибируют свое образование. Например, избыток глюкозы стимулирует гликогенез, липогенез и синтез аминокислот, дефицит глюкозы глюконеогенез. Дефицит АТФ стимулирует катаболизм глюкозы, а избыток – наоборот ингибирует.

Особенности обмена веществ и углеводного обмена в разном возрасте

Особенности обмена веществ в детском возрасте

1.Соотношение в питании белки: липиды: углеводы равно 1: 3: 6.

2.Преобладание анаболических процессов, прирост массы тела

3.Несовершенство ферментативных систем

4.Измененная чувствительность органов к воздействию различных химических веществ, в т. ч. гормонов

5.Повышенное отложение гликогена и жиров энергетических резервов.

Особенности обмена углеводов у детей

1.Основной источник углеводов первого полугодия – лактоза молока. Определяющую роль играет мембранное пищеварение, что связано с недостаточностью секреторного аппарата.

2.Врожденные нарушения ферментов транспортеров могут приводить к заболеваниям – идиопатическим мальабсорбциям (непереносимость). Гликоген откладывается в печени, почках, лейкоцитах, матке, сердце.

77

3.Чем младше ребенок, тем интенсивнее протекают процессы гликолиза.

4.Недостаточность аэробных процессов, обусловливает повышенное содержание молочной кислоты в крови, возможно закисление крови.

5.В тканях эмбриона преобладает ЛДГ 3, новорожденных – ЛДГ 5, в дальнейшем ЛДГ 1 и ЛДГ 2, что свидетельствует об активации аэробного окисления.

6.В момент рождения (стресс) уровень сахара в крови снижается (гипогликемия новорожденных).

7.Пентозный цикл активирован.

Углеводный обмен при физиологическом старении

1.Снижается потребность и использование углеводов

2.Уменьшаются запасы гликогена в мышцах и печени

3.Повышаются контринсулярные влияния

4.Недостаточность инсулинзависимых процессов.

5.Повышается активность глюконеогенеза

6.Недостаточность лактазы в желудочно кишечном тракте, определяющая плохую переносимость молока.

5.4.ВОПРОСЫ, ВХОДЯЩИЕ В РУБЕЖНЫЙ КОНТРОЛЬ

1.Глюконеогенез: понятие, схема, субстраты, аллостерическая регуляция, тканевые особенности, биологическое значение.

2.Глюконеогенез: ключевые реакции, ферменты, регуляция, значение.

3.Механизмы образования глюкозы в печени: схемы, значение, причины и последствия возможных нарушений.

4.Гормональная регуляция механизмов поддержания уровня сахара в крови.

5.Уровни и механизм регуляции обмена углеводов, примеры.

6.Глюкозо лактатный и глюкозо аланиновый циклы – цикл Кори: схема, значение.

7.Центральный уровень регуляции обмена углеводов – адреналин, глюкагон, нервная система

78

5.5. ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

1.Из приведенного перечня выберите основное физиологическое значение глюконеогенеза (ГНГ):

A.поддержание энергетического баланса в клетках организма

B.утилизация избыточных не углеводных соединений организма

C.поддержание уровня глюкозы в крови в период голодания

D.поддержание уровня глюкозы в крови в абсорбтивный период

2.Из приведенного ниже перечня выберите орган, в котором глюконеогенез протекает наиболее интенсивно:

A.печень

B.легкие

C.головной мозг

D.сердце

3.Из приведенного ниже перечня выберите конечный продукт глюконеогенеза:

A.глюкозо 6 фосфат

B.глюкоза

C.гликоген

D.АТФ

4.Из приведенного ниже перечня выберите первичный субстрат глюконеогенеза:

A.жирные кислоты

B.лактат

C.фруктоза

D.галактоза

5.Из приведенного ниже перечня выберите метаболический путь, который содержит общие ферменты с глюконеогенезом:

A.гликолиз

B.цикл Кребса

C.гликогенолиз

D.β окисление жирных кислот

79

6.Из приведенного перечня выберите ГТФ зависимый ключевой фермент глюконеогенеза:

A.фруктозо 1,6 фофат фосфатаза

B.ПВК карбоксилаза

C.ФЕП карбоксикиназа

D.глюкозо 6 фосфат фосфатаза

7.Из приведенного перечня выберите ключевые ферменты глюконеогенеза, которые катализируют превращение ПВК в ФЕП: (2 ответа)

A.фруктозо 1,6 фофат фосфатаза

B.ПВК карбоксилаза

C.ФЕП карбоксикиназа

D.глюкозо 6 фосфат фосфатаза

8.Из приведенного перечня выберите ключевой фермент глюконеогенеза, который катализирует превращение глюкозо 6 фосфата в глюкозу:

A.глюкозо 6 фосфат фосфатаза

B.глюкокиназа

C.ПВК карбоксилаза

D.Пируватдегидрогеназа

9.Из приведенного перечня выберите механизм регуляции активности ФЕПВК карбоксикиназы:

A.аллостерический

B.ковалентная модификация

C.индукция репрессия

D.конкурентный

10.Выберите из приведенного ниже перечня биологическую функцию пентозофосфатного шунта:

A.образование АТФ

B.образование НАДФН2

C.образование НАДН2

D.образование фруктозо 6 фосфата

80