Переваривание и всасывание углеводов. Поступление глюкозы в клетку.

Полисахариды пищи перевариваются амилазой слюны. В желудке возможен незначительный кислотный гидролиз крахмала. Основная углевод – переваривающая активность в ЖКТ представлена панкреатической альфа – амилазой. Амилаза атакует только альфа – 1,4 – связи, поэтому целлюлоза и растительные пентозы остаются незатронутыми гидролизом и попадают в толстый кишечник. Там, под действием бактериальных ферментов они частично деградируют с образованием органических кислот, спиртов и СО₂. Продукты их бактериального расщепления важны как стимуляторы перистальтики. Олигосахариды и дисахариды завершают свой гидролиз в тонком кишечнике, подвергаясь действию олигосахаридаз (сахараза, мальтаза, изомераза, лактаза, гетерогалактозидаза, бетта-галактозидаза). Олигосахаридазы – ферменты мембранного и внутриклеточного пищеварения. Нормальные моносахаридные продукты работы олигосахаридаз – галактоза, глюкоза, фруктоза и, менее активно, манноза, ксилоза и арабиноза – всасываются в кровь.

Для галактозы, глюкозы и фруктозы действует система активного ко-транспорта. Этот ко-транспорт – натрий – зависимый. Ион натрия входит в энтероцит по градиенту, обеспечивая всасывание моносахаридной молекулы против градиента. Калий – натриевый насос, тратя АТФ, восстанавливает калий – натриевый градиент. Аналогичный ко-транспорт существует и в почках. Благодаря такому транспорту клетки кишечника и почек способны поглощать глюкозу, галактозу и фруктозу даже при очень низкой их концентрации в химусе и моче. Другие моносахариды всасываются путем облегченного транспорта (по градиенту концентрации). После всасывания в кровь, во всех процессах, приводящих к поступлению глюкозы в клетки, решающую роль играют белки-переносчики глюкозы.

Переносчики глюкозы необходимы, поскольку молекула глюкозы гидрофильна, а плазматическая мембрана гидрофобна. Первый переносчик был выделен из мембраны эритроцитов. Он представляет собой полипептид из 492 аминокислотных остатков, которые организованы в 25 сегментов:

- 13сегментов, по преимуществу, гидрофильны (располагаются внутри и вне клетки);

- 12 сегментов, по преимуществу, гидрофобны (обладают сродством к липидному компоненту, располпгпются внутри мембраны).

Полипептидная цепь белка прибавляется зигзагами, пересекая мембрану 12 раз. Белок-переносчик существует в двух формах: одна связывает глюкозу на внеклеточной стороне мембраны, другая - на внутриклеточной. В итоге – конформационные изменения исключают контакт вне- и внутриклеточного отсеков клетки, то есть глюкоза переносится, а пора закрыта. Переносчики глюкозы обозначаются «Ylut T» и пронумерованы по порядку их обнаружения. На сегодняшний день известно пять переносчиков глюкозы. Все они осуществляют перенос по градиенту концентрации.

- Ylut T-1 находится в большом количестве в эндотелии гематоэнцефалического барьера. Он служит для обеспечения стабильного потока глюкозы в головной мозг. В меньших количествах он содержится в других тканях.

-Ylut T-2 обнаружен в органах, выделяющих глюкозу в кровь (печень, почки, кишечник). Также он найден в бетта-клетках панкреатических отростков.

- Ylut T-3 имеется в нейронах мозга. Он гарантирует постоянный приток глюкозы к нейронам.

- Ylut T-4 главный переносчик глюкозы в мышцах и адипоцитах.

- Ylut T-5 находится главным образом в тонкой кишке.

Работа белков – переносчиков контролируется гормонами, в первую очередь, инсулином.

Наиболее выражен ответ на инсулин у Ylut T-4 в мышцах и жировой ткани. Происходит это следующим образом.

1. Часть инсулинового рецептора, выступающая наружу, связывает инсулин.

2. Часть инсулинового рецептора, обращенного внутрь клетки, фосфорилирует один или более белков – мишеней.

3. Молекулы белка – переносчика возвращаются внутрь клетки в околоядерное пространство в составе везикул.

При снижении концентрации инсулина цикл прерывается, и белок – переносчик накапливается в составе внутрицитоплазматических везикул.

Различные нарушения в работе транспортеров глюкозы могут лежать в основе некоторых генетических моделей инсулин – независимого сахарного диабета (нарушение сигнализации о переброске переносчиков к мембране, нарушение циркуляции в цитоплазме, отшнуровывание от мембраны, включения в мембрану).