1. 6 Усвоение моносахаридов тканями

Моносахара поступают в ткани посредством облегченной диффузии и скорость трансмембранного переноса зависит от градиента концентрации.

Исключение составляют инсулинзависимые ткани: мышцы и жировая. Поступление глюкозы в эти ткани контролируется инсулином. Во всех тканях имеются транспортеры глюкозы

(обозначаются ГЛЮТ 1, 2,3, 4, 5).

ГЛЮТ- 1 –находится в тканях мозга и обеспечивает непрерывное поступление глюкозы.

ГЛЮТ -2 –содержится в клетках, которые способны выделять глюкозу в кровь: в печени, энтероците. Подобные рецепторы находятся в поджелудочной железе и участвуют в транспорте глюкозы в β - клетки поджелудочной железы.

ГЛЮТ-3 располагается в клетках нервной ткани, подобен ГЛЮТ-1, но обладает большим сродством к глюкозе.

ГЛЮТ-4 – активируется инсулином и переносит глюкозу в клетки мышц и жировой ткани.

ГЛЮТ-5 – присутствует в стенках тонкого кишечника.

Внимание!

ГЛЮТ-4 – активируется инсулином и переносит глюкозу в клетки мышц и жировой ткани.

Транспортеры ГЛЮТ-4 в отсутствие глюкозы находятся в везикулах в цитозоле клетки. При действии инсулина на рецептор мембраны, везикула приближается к плазматической мембране и сливается с ней. Транспортер ГЛЮТ-4 встраивается в мембрану и обеспечивает облегченный транспорт глюкозы вовнутрь клетки. После снижения уровня глюкозы одновременно снижается уровень инсулина, рецептор ГЛЮТ-4 возвращается в цитоплазму.

ГЛЮТ-4

Глюкоза глюкозо-6-фосфат

Инсулин

На схеме 2 изображен транспортер ГЛЮТ-4, встроенный в мембрану

При инсулинзависимом сахарном диабете (ИЗСД) отсутствие инсулина приводит к нарушению транспорта глюкозы в мышечные клетки и жировую ткань. При инсулиннезависимом сахарном диабете (ИНЗСД) наблюдается нарушение синтеза или чувствительности ГЛЮТ-4 и также снижение транспорта глюкозы в ткани.

1.7 Взаимные превращения моносахаридов в клетке.

Все моносахариды находятся в клетках в виде фосфорных эфиров.

Образование фосфорных эфиров гексоз происходит однотипно с участием фермента гексокиназы (АТФ: гексозо-фосфотрансферазы) в момент переноса гексозы из крови через клеточную мембрану, кофактором является ион магния. (сокращение названия фермента ГК )

Гексокиназа ГК (Мg ⁺²)

Глюкоза + АТФ ———> Гл-6-Фосфат + АДФ

Фруктоза + АТФ ———> Фр-6-фосфат + АДФ

Галактоза + АТФ ———> Гал-6-ф + АДФ

Основным субстратом углеводного обмена в клетке является Гл-6-ф.

Гл-6-ф и Фр-6-ф легко превращаются друг в друга с участием фермента класса изомеразы.

изомераза

Гл-6-ф <———> Фр-6-ф

Превращение Гал-6-ф в Гл-6-ф – более сложный процесс, течение которого может осложняться из-за наследственной патологии или возрастных изменений.

Активное фосфорилирование галактозы и образование Гал-6-ф активно осуществляется в печени, мозгу и эритроцитах. Затем в Гал-6-ф происходит перенос фосфатной группы из положения - 6 в положение -1.

Гал-6-ф <———> Гал-1-ф

Далее с участием фермента галактозо-1- фосфатуридилтрансферазы образуются два новых углевода (часто используют рабочее название фермента галактоуридилТФ).

галактозо-1- фосфатуридилтрансфераза

Гал-1-ф + УДФ-глюкоза ———> Гл-1-ф + УДФ-галактоза

УДФ – глюкоза первично синтезируется из гл-1-ф.

УТФ + гл-1-фосфат ———> УДФ-гл + пирофосфат

УДФ-гал изомеризуется в УДФ-гл и замыкает циклический процесс превращения Гал-6-ф в Гл-1-ф. В процессе превращения НАД⁺- зависимый фермент осуществляет реакцию и окисления и восстановления по атому С₄ гексозы, в результате чего изменяется конфигурация асимметричных атомов углерода. (Вспомните различие конфигураций атомов: в глюкозе d d l d , а галактозе d l l d). Далее «собственная» УДФ-глюкоза участвует в циклическом процессе превращении гал-1-ф в гл-1-ф.

УДФ-галактоза <———> УДФ-глюкоза

Уридилдифосфатглюкоза (УДФ-гл) - важный метаболит углеводного обмена, который участвует, кроме вышеприведенной реакции, в синтезе гликогена и образовании УДФ-глюкуроновой кислоты (схема3)

Схема 3 Пути обмена УДФ-глюкозы

УДФ-глюкуроновая кислота необходима для синтеза

- гликозаминогликанов (ГАГ)

- детоксикации эндогенных и экзогенных токсических веществ (особенно важно в отношении билирубина).

УДФ-галактоза также имеет самостоятельное значение в процессах:

- синтеза ГАГ

- гликозилирования белка коллагена

- синтеза фукозы

- образования лактозы в молочной железе в момент лактации

Обмен галактозы в организме хорошо изучен в связи с существованием наследственного заболевания галактоземии, связанной с дефектом фермента галактозо-1- фосфатуридил- трансферазы