3 Этап оу – промежуточный обмен

Превращение глюкозы в тканях В транспорте глюкозы между клетками и кровью играют роль белки-переносчики. Эти белки обозначаются GluT и пронумерованы по порядку их обнаружения. Они осуществляют транспорт глюкозы между клетками и кровью по градиенту концентрации (в отличие от переносчиков, транспортирующих мсх при их всасывании в кишечнике против градиента концентрации). GluT1 находится в эндотелии ГЭБ. Он служит для обеспечения глюкозой мозга. GluT2 в стенке кишечника, печени и почках – органах, осуществляющих выделение глюкозы в кровь. GluT3 находится в нейронах мозга. GluT4 – главный переносчик глюкозы в мышцах и адипоцитах. GluT5 находится в тонкой кишке, подробности его функции неизвестны.

Особенно интенсивно используют глюкозу следующие клетки и ткани: 1) нервная ткань, т.к. для нее глюкоза - единственный источник энергии, 2) мышцы (для выработки энергии на сокращения), 3) стенка кишечника (процессы всасывания различных веществ требуют затраты энергии), 4) почки (образование мочи – процесс энергозависимый), 5) надпочечники (необходима энергия для синтеза гормонов); 6) эритроциты; 7) жировая ткань (глюкоза необходима для нее как источник глицерина для образования ТАГ); 8) молочная железа, особенно в период лактации (глюкоза необходима для образования лактозы).

В тканях около 65% глюкозы окисляется, 30% идет на липонеогенез, 5% на гликогеногенез.

Причины непереносимости лактозы:

• Непереносимость лактозы возникает при полном отсутствии или недостаточном количестве лактазы. Задача этого фермента - участие в преобразовании лактозы в тонком отделе кишечника в глюкозу и галактозу. Эти углеводы способны проникать через стенку кишечника в кровоток ( генетический дефект, нарушения в гене, кодирующем синтез лактазы)

• Непереносимость лактозы у детей встречается гораздо реже, чем у взрослых. Она бывает врождённой и приобретённой. Алактазия, или полное отсутствие фермента, связана со структурным нарушением гена лактазы. В этом случае младенец с рождения должен получать безлактозное питание. Чаще можно наблюдать функциональную незрелость ферментной системы младенцев, обусловливающую недостаточную переносимость молока; через некоторое время после рождения количество фермента увеличивается и расщепление лактозы улучшается.

2. Синтез гликогена в печени и скелетных мышцах. Регуляция этих процесса.

Гликоген – резервный полисахарид животных тканей, в наибольшей мере со-

держится в печени и мышцах, Структурно он схож с амилопектином, но во-первых, длина веточек меньше – 11-18 остатков глюкозы, во-вторых, более разветвлен – че-

рез каждые 8-10 остатков. За счет этих особенностей гликоген более компактно уло-

жен, что немаловажно для животной клетки

Синтез гликогена:

Синтез гликогена начинается с образования глюкозо -6 -фосфата под действи-ем глюкокиназы в печени или других гексокиназ в остальных тканях. Как уже говорилось, глюкокиназа обладает низким сродством к глюкозе и в гепатоцитах глюкоза будет задерживаться только при высоких концентрациях ее в клетке . Непосредственно же синтез гликогена осуществляют следующие ферменты:

1. Фосфоглюкомутаза – превращает глюкозо-6-фофат в глюкозо-1-фофат;

2. Глюкозо-1-фосфат-уридил-трансфераза – фермент, осуществляющий ключе-вую реакцию синтеза. Необратимость этой реакции обеспечивается гидролизом образующегося дифосфата;

3. Гликогенсинтаза – образует α-1-4-гликозидные связи;

4. Амило-α-1.4-α-1,6-гликозил-транс-фераза, гликоген-ветвящий фермент –

переносит фрагмент с минимальной длиной в 6 остатков глюкозы на эту же или соседнюю цепь с образованием

α-1-6-гликозидной связи.

1 – Образование глюкозо-6-фосфата – в печени под действием глюкокиназы, а в других тканях под действием гексокиназы глюкоза фосфорилируется и превращается в глюкозо-6-фосфат (реакция необратимая).

2 – Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозо-1-фосфат Под действием фосфоглюкомутазы из глюкозо-6-фосфата образуется глюкозо-1-фосфат (реакция обратимая).

3 – Образование УДФ-глюкозы – глюкозо-1-фосфат взаимодействует с УТФ под действием УДФГ-пирофосфорилазы и образуется УДФ-глюкоза и пирофосфат (реакция обратимая)

4 – Удлинение цепи гликогена начинается с включения в работу фермента гликогенина: УДФ-глюкоза взаимодействует с ОН группой тирозина в составе фермента гликогенина (УДФ отщепляется и в дальнейшем при перефосфорилировании вновь дает УТФ). Затем гликозилированный гликогенин взаимодействует с гликогенсинтазой, под действием которой к первому остатку глюкозы через 1-4 связь присоединяется еще до 8 молекул УДФ-глюкозы. При этом УДФ отщепляется (реакции см. стр. 123 - Биохимия в схемах и рисунках, 2изд. – Н.Р. Аблаев).

5 - Ветвление молекулы гликогена – под действием амило(14)(16)-трансглюкозидазы происходит образование альфа(16)-гликозидной связи (см. пленку, не списывать).

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ГЛИКОГЕНА

Ферменты метаболизма гликогена активны либо в фосфорилированной, либо в дефосфорилированной форме:

• Фосфорилаза гликогена активируется после присоединения фосфатной группы

(см выше),

• синтаза гликогена после присоединения

фосфата инактивир уется.

Таким образом, осуществляется реципрокная (взаи-

моисключающая) регуляция:

• при работе клетки и/или гормональных

влияниях активирует

ся протеинкиназа и, как следствие, акти-вируется фосфорилаза гликогена и ингибируется гликогенсинтаза. Идут реакции катаболизма глюкозы, и образуется энергия.

• при отдыхе или в покое работают протеин-фосфатазы, которые освобождают ферменты от фосфорной кислоты: в результате гликоген-фосфорилаза дефосфорилируется и становится не активной, активируется гликоген-синтаза. Начинается запасание глюкозы в виде гликогена.

3. Распад гликогена в печени и скелетных мышцах. Регуляция этих процессов.

ликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в крови, прежде всего между приемами пищи. Через 12-18 часов голодания запасы гликогена в печени полностью истощаются.

В мышцах количество гликогена снижается обычно только во время физической нагрузки – длительной и/или напряженной. Гликоген здесь используется для обеспечения глюкозой работы самих миоцитов. Таким образом, мышцы, как впрочем и остальные органы, используют гликоген только для собственных нужд.

Мобилизация (распад) гликогена или гликогенолиз активируется при недостатке свободной глюкозы в клетке, а значит и в крови (голодание, мышечная работа). При этом уровень глюкозы крови "целенаправленно" поддерживает только печень, в которой имеется глюкозо-6-фосфатаза, гидролизующая фосфатный эфир глюкозы. Образуемая в гепатоците свободная глюкоза выходит через плазматическую мембрану в кровь. 

В гликогенолизе непосредственно участвуют три фермента:

1. Фосфорилаза гликогена (кофермент пиридоксальфосфат) – расщепляет α-1,4-гликозидные связи с образованием глюкозо-1-фосфата. Фермент работает до тех пор, пока до точки ветвления (α1,6-связи) не останется 4 остатка глюкозы.