Изменения активности этих ферментов происходят в результате фосфорилирования за счет АТФ и дефосфорилирования. Важно заметить, что фосфорилирование гликогенсинтетазы и гликогенфосфорилазы приводит к противоположным изменениям их активности. Гликоген фосфорилаза фосфорилируясь становится неактивной гликогенсинтетаза «b»:
АДФ
АТФ
Фосфорилаза «b» Фосфорилаза «а»
(неактивная) (активная)
АДФ
АТФ
Гликогенсинтетаза «а» гликогенсинтетаза «b»
(активная) (неактивная)
Фосфорилирование гликогенфосфорилазы «b» обеспечивается фосфорилаз-киназой, которая в свою очередь активируется цАМФ-зависимой протеинкиназой. Фосорилирование гликогенсинтетазы «а» катализируется непосредственно цАМФ-зависимой протеинкиназой. В целом мобилизация гликогена-это конечное звено каскада реакций запускаемые появлением в клетке 3^5^ - АМФ (цАМФ). Наибольшее значение каскадный механизм мобилизации гликогена имеет для мышц, где для кратковременных мышечных нагрузках главным энергетическим субстратом служит глюкоза. При переходе от состояния покоя к интенсивной мышечной работе потребность скелетных мышц в энергии за доли секунды возрастает в сотни раз. Каскадный механизм мобилизации гликогена обеспечивает быстрое включение боиэнергетических процессов поставкой субстрата. Мобилизация гликогена начинается с возникновения готовности и необходимости организма выполнять мышечную работу, например, при любой стрессовой ситуации. При этом из мозгового вещества надпочечников в кровь секретируется гормон адреналин, который взаимодействуя с рецепторами мембран миоцитов активирует фермент аденилатциклазу. Аденилатциклаза ипользуя АТФ, синтезирует множество молекул цАМФ, что является фактором усиления нейро-гуморального сигнала на клетку и ткань в целом. Далее молекулы цАТФ активируют цАМФ-зависимые протеинкиназы, которые активируют фосфорилазкназу. Фосфорилазкиназа активирует фосфорилазу «b»,переводя её в фосфорилазу «а». Далее идет фосфоролиз гликогена, т.е. его мобилизация. Когда необходимость в мышечной работе отпадает, секреция адреналина прекращается. Уровень его отпадает, активность аденилатциклазы снижается, а цАМФ разрушается фосфодиэстеразой. Фосфорилаза и гликогенсинтетаза дефосфорилируется,мобилизация гликогена прекращается и усиливается синтез гликогена. Глюкагон - "гормон голода", вырабатываемый α-клетками поджелудочной железы в ответ на снижение уровня глюкозы в крови. По химической природе глюкагон - пептид. Адреналин выделяется из клеток мозгового вещества надпочечников в ответ на сишалы нервной системы, идущие из мозга при возникновении экстремальных ситуаций (например, бегство или борьба), требующих внезапной мышечной деятельности. Адреналин является сигналом "тревоги". Он должен мгновенно обеспечить мышцы и мозг источником энергии.
38.Механизмы регуляции уровня глюкозы в крови. Роль инсулина. Особенности обмена фруктозы, галактозы и дисахаридов. Наследственные нарушения обмена моносахаридов и дисахаридов (галактоземия, непереносимость фруктозы и дисахаридов). За поддержание оптимального уровня сахара крови в организме отвечают определенные гормоны, а также ряд биологически активных веществ, причем одни из них увеличивают уровень глюкозы крови, а другие — снижают. Наиболее известный гормон, регулирующий углеводный обмен, разумеется, инсулин. Он вырабатывается в островковых клетках поджелудочной железы. Инсулин представляет собой молекулу белка, которую также как и сложные сахара, можно сравнить с длинными, закрученными бусами, только в данном случае в роли бусины выступает уже не глюкоза, а аминокислота. Вот почему инсулин нельзя принимать в виде таблеток — в желудочно-кишечном тракте белковая молекула расщепится (просто переварится) и не окажет необходимого действия. В процессе синтеза этого гормона в клетках поджелудочной железы исходная молекула подвергается различным изменениям. На одном из этапов «бусы» укорачиваются — от них отрезается определенный участок, называемый С-пептидом, который поступает в кровь в тех же количествах, что и инсулин. Эту особенность нередко используют в диагностических целях: определяют уровень С-пептида для количественной оценки концентрации инсулина. В качестве стимуляторов секреции инсулина поджелудочной железой выступают глюкоза крови, а также аминокислоты, которые образуются при переваривании и всасывании белков. Что касается так называемых контринсулярных гормонов, действие которых противоположно эффектам инсулина, то к ним относят глюкагон (синтезируется в поджелудочной железе), гормоны надпочечников (кортизол и адреналин) и щитовидной железы. глюкоза, содержится во многих плодах и ягодах, а также образуется в организме в результате расщепления дисахаридов и крахмала пищи. Глюкоза наиболее быстро и легко используется в организме для образования гликогена, она участвует в питании тканей мозга, работающих мышц, в том числе миокарда, в поддержании необходимого уровня сахара в крови и создании запасов гликогена печени. Фруктоза обладает теми же свойствами, что и глюкоза, и может рассматриваться как ценный, легкоусвояемый сахар. Однако она медленнее усваивается в кишечнике и, поступая в кровь, быстро покидает кровяное русло. Фруктоза в значительном количестве (до 70—80%) задерживается в печени и не вызывает перенасыщения крови сахаром. В печени фруктоза более легко превращается в гликоген, чем глюкоза.обладает невысокая стойкость, в результате чего она начинает частично изменяться уже при продолжительном кипячении. Фруктоза усваивается лучше сахарозы и отличается большей сладостью. галактоза — в свободном виде в пищевых продуктах не встречается. Галактоза вырабатывается при расщеплении основного углерода молока — лактозы. Из дисахаридов в питании человека основную роль играет сахароза. При гидролизе сахароза распадается на глюкозу и фруктозу. Источниками сахарозы в питании человека являются главным образом тростниковый и свекловичный сахар.Натуральными источниками сахарозы в питании являются бахчевые, некоторые овощи и фрукты. Молочный сахар — лактоза содержится только в молоке. Гидролиз лактозы происходит в кишечнике, причем протекает он медленно, в связи с чем процессы брожения в кишечнике ограничиваются и нормализуется жизнедеятельность полезной кишечной микрофлоры. Поступление в организм лактозы способствует развитию молочнокислых бактерий, подавляющих в кишечнике развитие гнилостных микроорганизмов. Целлюлоза (клетчатка) по химической структуре весьма близка к полисахаридам. В кишечнике человека железистый аппарат не продуцирует ферментов, расщепляющих целлюлозу, и таким образом не в состоянии переваривать ее. Однако некоторые кишечные бактерии вырабатывают ферменты, которые расщепляют целлюлозу. Высоким содержанием клетчатки характеризуются зерновые продукты. Однако помимо общего количества клетчатки важное значение имеет ее качество. Менее грубая, нежная клетчатка хорошо расщепляется в кишечнике и лучше усваивается. Такими свойствами обладает клетчатка картофеля и овощей. Известна роль клетчатки в стимулировании перестальтики кишечника. Она способствует выведению из организма холестерина. Объясняется это тем, что клетчатка адсорбирует стерины и препятствует обратному их всасыванию. Клетчатка играет важную роль в нормализации полезной кишечной микрофлоры. Гала̀ктоземи́я — наследственное заболевание, в основе которого лежит нарушение обмена веществ на пути преобразования галактозы в глюкозу (мутация структурного гена, ответственного за синтез фермента галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы). Галактоза, поступающая с пищей в составе молочного сахара — лактозы, подвергается превращению, но реакция превращения не завершается в связи с наследственным дефектом ключевого фермента. Галактоза и её производная накапливаются в крови и тканях, оказывая токсическое действие на центральную нервную систему, печень и хрусталик глаза, что определяет клинические проявления болезни. Тип наследования галактоземии аутосомно-рецессивный. При непереносимости фруктозы наблюдается отсутствие фруктозо-1-монофосфатальдолазы, а сахарозы — отсутствие -фруктофуранозидазы. Клинические симптомы в виде рецидивирующих поносов, рвот, дистрофии, при непереносимости сахарозы проявляются после введения ребенку прикорма или перевода ребенка на смешанное или искусственное вскармливание молочными смесями с добавлением сахара. Часть больных одновременно не переносят и крахмал. Непереносимость фруктозы проявляется острым расстройством со стороны желудочно-кишечного тракта и развитием токсикоза в более тяжелых случаях при введении ребенку фруктовых соков. Непереносимость дисахаридов — наследственная или приобретённая недостаточность активности дисахаридаз, обусловливающая нарушения расщепления и всасывание дисахаридов; вызывает непереносимость лактозы, сахарозы и/или мальтозы; проявляется расстройствами пищеварения и питания в виде хронической ферментативной диспепсии.
39.Гликогенозы и агликогенозы. Гликогеновые болезни – это наследственные заболевания, обусловленные недостаточностью каких-либо ферментов, отвечающих за метаболизм гликогена. Могут быть нарушены обе стороны обмена: как синтез гликогена, так и его распад. В настоящее время гликогенозы делят по патогенетическому признаку на печеночные, мышечные и смешанные формы. Следует отметить, что при гликогенозах количество гликогена не всегда изменено, изменения могут быть только в структуре его молекулы. АГЛИКОГЕНОЗ — наследственное заболевание, вызванное отсутствием фермента, ответственного за синтез гликогена, а именно уридин-дифосфат-глюкозо-гликогентрансферазы или гликогенсинтетазы. Гликогенозы - это заболевания, обусловленные метаболическими нарушениями, которые приводят к чрезмерной концентрации гликогена или изменения его структуры. Гликоген представляет собой депо углеводородов, которые являются готовыми источниками для немедленного обеспечения энергией. Они расщепляются в печени, обеспечивая бесперебойное снабжение глюкозой мозга и эритроцитов.
