ПИТАНИЕ

Гормон тормозящий распад гликогена

Недостаток активного вещества наблюдается гораздо реже, и зачастую у новорожденных. При этом они страдают от слабовыраженной гипофункции глюкагона и гиперинсулинемии. Подобные случаи регистрируются редко, но легко решаются при помощи медикаментозного лечения.

Глюкагон: что это за гормон и какие функции выполняет?

Один из важнейших гормонов поджелудочной железы – глюкагон. Именно он отвечает за снижение показателей сахара в крови, помогает организму бороться с инфекциями и справляться с большой физической нагрузкой. Кроме того, именно инсулин и глюкагон тормозят выработку кортизола и ускоряют выброс гликогена в кровь. Если же наблюдается превышение концентрации вещества или его недостаток, может развиться целый ряд неприятных осложнений, болезней.

Глюкагон – что это, какие функции выполняет?

Гормон глюкагон – второй по значимости гормон поджелудочной железы, который вырабатывается отдельными островками. По своей природе он – полипептид, а по воздействию – антагонист инсулина.

Глюкагон поджелудочной железы отвечает за быстрый распад гликогена, его попадание в кровь и повышение уровня сахара. Также это вещество учувствует в других обменных процессах организма, например:

  • стимулирует гликогенолиз;
  • активизирует катаболизм;
  • увеличивает объем кетоновых тел.

Стоит отметить, что синтез гормона усиливается при гипогликемии, снижении концентрации аминокислот или гормона роста (соматотропного гормона). Такое часто случается при длительном голодании или повышенной физической активности. По сути, вещество выступает в противодействие инсулину, который призван понизить показатели сахара.

Не стоит недооценивать функции глюкагона, так как при его нехватке или переизбытке развиваются редкие заболевания, которые не всегда поддаются лечению. Например, могут быть диагностированы опухоли альфа-клеток поджелудочной.

Механизм действия гормона глюкагона связан с рецепторами клеток печени, где он способствует распаду гликогена и постоянно поддерживает уровень глюкозы в организме в пределах нормы.

Нехватка и избыток активного вещества

Выработка глюкагона обычно усиливается при снижении уровня сахара в крови, введении аминокислот и под воздействием работы пищеварительного тракта. Но иногда этот процесс выходит из-под контроля по разным причинам и тогда могут развиваться глюкагономы, а именно опухоли, отходящие от островков поджелудочной железы. Также избыток глюкагона ведет к развитию неконтролируемого сахарного диабета.

Недостаток активного вещества наблюдается гораздо реже, и зачастую у новорожденных. При этом они страдают от слабовыраженной гипофункции глюкагона и гиперинсулинемии. Подобные случаи регистрируются редко, но легко решаются при помощи медикаментозного лечения.

Анализ на глюкагон

Уровень глюкагона помогает определить специальный анализ крови, который рекомендуется проводить при таких показаниях:

  • низкая чувствительность тканей к инсулину при диабете второго типа;
  • опухоли поджелудочной железы;
  • для подтверждения диагноза хронического панкреатита.

Для исследования берут венозную кровь, причем утром натощак. Также рекомендуется придерживаться следующих правил подготовки:

  • последний прием пищи должен быть за 8-10 часов до исследования;
  • утром можно пить только воду;
  • не стоит курить за пару часов до анализа;
  • за сутки до теста стоит отказаться от жирной и сладкой пищи, употребления алкоголя;
  • за сутки нужно избегать повышенной физической нагрузки и стрессов;
  • если человек принимает гормоны и прочие медикаменты, об этом следует заранее сообщить врачу.

Если говорить о нормах глюкагона, то для взрослых – это не больше 60 пг/мл, а для детей – от 148 до 400 пг/мл.

Расшифровкой результатов должен заниматься только эндокринолог, который учитывает общее состояние здоровья, возраст и пол пациента. Для постановки диагноза обычно назначается повторный тест и дополнительные анализы.

Использование глюкагона для лечения

Очень часто глюкагон применяется для терапии тяжелых гипогликемических реакций, которые вызывает инсулин. Обычно используются внутривенные инъекции, которые позволяют вернуть больного в сознание для приема сахарозы или глюкозы. Но при этом стоит учитывать общие ресурсы гормона в печени.

Если наблюдается длительное голодание или продолжительная гипогликемия, глюкагон почти не окажет эффекта. Возможна и побочная реакция при приеме гормона внутрь, например, тошнота и рвота.

Многие не обращают внимание на состояние поджелудочной, а именно этот орган вырабатывает важные для жизни гормоны. Например, глюкагон и инсулин, которые отвечают за метаболические процессы и регулируют показатели глюкозы в крови.

Если наблюдаются нарушения, например, гиперфункция или гипофункция глюкагона, велика вероятность появления гипогликемии или опухолей в железе.

Поэтому следует посещать профилактические осмотры и контролировать общее состояние здоровья регулярно (желательно раз в год).


Поделиться ссылкой:

Источник

Гормон тормозящий распад гликогена

Распад гликогена с образованием глюкозы происходит в период между приемами пищи, физической работе, при стрессе.

Пути мобилизации гликогена:

2. амилолитический путь распада гликогена происходит при участии фермента амилазы.

Фосфоролитический путь – основной путь распада гликогена с образованием глюкозы:

В мышечной ткани нет фермента глюкозо-6-фосфатазы, поэтому гликоген мышц не распадается с

образованием глюкозы, а окисляется или аэробным или анаэробным путем с освобождением энергии. Через

10-18 часов после приема пищи запасы гликогена в печени значительно истощаются.

Регуляция уровня глюкозы в крови. Роль ЦНС, механизм действия инсулина, адреналина, глюкагона,

СТГ, глюкокортикоидов, тироксина и их влияние на состояние углеводного обмена.

Ведущее значение в регуляции углеводного обмена принадлежит центральной нервной системе. Снижение уровня глюкозы в крови приводит к повышенной секреции адреналина, глюкагона, которые, поступая в орган-мишень для этих гормонов (печень), узнаются рецепторами мембран клеток печени и активируют фермент мембраны аденилатциклазу, запуская механизм, приводящий к распаду гликогена с образованием глюкозы.

Схема механизма взаимодействия адреналина и глюкагона с клеткой:

Адреналин – повышает уровень глюкозы за счет активации фермента фосфорилазы (аденилатциклазная система), которая приводит к распаду гликогена с образованием глюкозы, блокирует фермент гликогенсинтазу, т.е. синтез гликогена.

Глюкагон – действует подобно адреналину, но плюс к этому активирует ферменты глюконеогенеза.

Глюкокортикоиды – повышают уровень глюкозы крови, являясь индукторами синтеза ферментов глюконеогенеза.

СТГ актвирует глюконеогенез, тироксин активирует инсулиназу, расщепляющую инсулин, влияет на всасывание глюкозы в кишечнике.

Гликогенозы (болезни накопления гликогена) обусловлены дефектом ферментов, участвующих в распаде гликогена. Например, болезнь Гирке связана с отсутствием фермента глюкозо-6-фосфатазы, при этом наблюдается избыточное накопление гликогена в печени, гипогликемия и ее последствия. Болезнь Мак-Ардла: причина — отсутствие фосфорилазы в мышечной ткани. При этом уровень глюкозы в крови в норме, но наблюдается слабость мышечной ткани и снижена способность выполнять физическую работу. Болезнь Андерсена связана с дефектом, ветвящего фермента, что приводит к накоплению гликогена в печени с очень длинными наружными и редкими точками ветвления, вследствие этого – желтуха, цирроз печени, печеночная недостаточность, летальный исход (неразветвленный гликоген разрушает гепатоциты).

2,5 Концентрация глюкозы в крови поддерживается в течение суток на постоянном уровне 3,5-6,0 ммоль/л. После приема пищи уровень глюкозы возрастает в течение часа до 8 ммоль/л, а затем возвращается к норме. В организме постоянный уровень глюкозы в крови поддерживается благодаря существованию нейрогуморальных механизмов. Основным показателем состояния углеводного обмена служит содержание глюкозы в крови и моче.

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ- состояние, при котором уровень глюкозы выше нормы. Причины:

1. Физиологические — алиментарная, эмоциональная.

2. Патологические – сахарный диабет; стероидный диабет (Иценко-Кушинга) – гиперпродукция глюкокортикоидов коры надпочечников; гиперпродукция адреналина, глюкагона, СТГ тироксина.

ГИПОГЛИКЕМИЯ — состояние, при котором уровень глюкозы ниже нормы. Причины:

1. Сниженный выход глюкозы: заболевания печени, эндокринные заболевания (дефицит гормона роста, кортизола), наследственные метаболические нарушения (дефицит гликогенсинтетазы, галактоземия, непереносимость фруктозы, печеночные формы гликогенозов).

2. Увеличенная утилизации глюкозы: снижение запасов жиров (нарушение питания), нарушение окисления жирных кислот, гиперплазия β-кл. подж. железы, передозировка инсулина, болезнь Аддисона – гипопродукция глюкокортикоидов.

ГЛЮКОЗУРИЯ – появление сахара в моче. Если уровень глюкозы в крови составляет 8-10 ммоль/л, то нарушается

почечный порог для глюкозы и она появляется в моче. Причины:

— нейрогенная на почве стрессовых состояний

— острые инфекционные заболевания

2.6. Сахарный диабет, биохимическая характеристика патогенеза.

Это заболевание, возникающее вследствие абсолютного или относительного дефицита инсулина.

Инсулин – единственный гормон, понижающий уровень глюкозы в крови. Механизм:

-повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы в клетках жировой и мышечной ткани, под его влиянием белки-транспортеры ГЛЮТ-4 перемешаются из цитоплазмы в мембрану клетки, где соединяются с глюкозой и транспортируют её во внутрь клетки;

-активирует гексокиназу, фруктокиназу, пируваткиназу (стимулирует гликолиз);

-активирует гликогенсинтетазу (стимулирует синтез гликогена);

-активирует дегидрогеназу пентозо-фосфатного пути;

-по механизму хронической регуляции является индуктором синтеза гексокиназы и репрессором синтеза ферментов глюконеогенеза (блокирует глюконеогенез);

-30% углеводов превращает в липиды;

-стимулирует ЦТК, активируя фермент синтетазу, которая катализирует реакцию взаимодействия ацетил-КоА с ЩУК;

Сахарный диабет (СД) классифицируют с учетом различия генетических факторов и клинического течения на две основные формы: диабет I типа – инсулинзависимый (ИЗСД), и диабет II типа – инсулиннезависимый (ИНСД).

ИЗСД – заболевание, вызванное разрушением β-клеток островков Лангерханса поджелудочной железы, вследствие аутоиммунных реакций, вирусных инфекций (вирус оспы, краснухи, кори, эпидемический паротит, аденовирус). При СД снижено соотношение инсулин/глюкагон. При этом ослабевает стимуляция процессов депонирования гликогена и жиров, и усиливается мобилизация энергоносителей. Печень, мышцы и жировая ткань даже после приема пищи функционируют в режиме постабсорбтивного состояния.

Гипергликемия – повышение конц. глюкозы в крови.

Она обусловлена снижением скорости использования глюкозы тканями вследствие недостатка инсулина или снижения биологического действия инсулина в тканях-мишенях. При дефиците инсулина уменьшается количество белков-переносчиков глюкозы (ГЛЮТ-4) на мембранах инсулинзависимых клеток (жировой ткани мышц). В мышцах и печени глюкоза не депонируется в виде гликогена. В жировой ткани уменьшается скорость синтеза и депонирования жиров. Активируется глюконеогенез из аминокислот, глицерола и лактата.

Глюкозурия – выделение глюкозы с мочой.

В норме проксимальные канальцы почек реабсорбируют всю глюкозу, если ее уровень не превышает 8,9 ммоль/л. Повышение концентрации глюкозы в крови превышает концентрационный почечный порог, что становится причиной появления ее в моче.

Кетонемия – повышение концентрации в крови кетоновых тел.

Жиры не депонируются, а ускоряется их катаболизм. Повышается концентрация неэтерифицированных жирных кислот, которые захватывает печень и окисляет их до ацетил – КоА. Ацетил-КоА превращается в β-гидроксимасляную и ацетоуксусную кислоты. В тканях происходит декарбоксилирование ацетоацетата до ацетона, поэтому от больных исходит его запах. Увеличение концентрации кетоновых тел в крови (выше 20 мг/л) приводит к кетонурии. Накопление кетоновых тел снижает буферную емкость крои и вызывает ацидоз.

Дефицит инсулина приводит к снижению скорости синтеза белков и усилению их распада. Это вызывает повышение концентрации аминокислот в крови, которые дезаминируются в печени. Образующийся при этом аммиак вступает в орнитиновый цикл, что приводит к увеличению концентрации мочевины в крови и моче – азотемия.

Полиурия – повышенное мочеотделение (3-4л в сутки и выше), т.к. глюкоза повышает осмотическое давление.

Полидипсия – постоянная жажда, сухость во рту, вследствие потери воды.

Полифагия – испытывают голод, часто едят, но теряют в массе тела, т.к. глюкоза не является источником энергии — «голод среди изобилия».

ИНСД – возникает в результате относительного дефицита инсулина вследствие:

— нарушения секреции инсулина

— нарушения превращения проинсулина в инсулин

— повышения катаболизма инсулина

-дефекта рецептора инсулина, повреждения внутриклеточных посредников инсулинового сигнала.

Поражает людей старше 40 лет, характеризуется высокой частотой семейных форм. Главная причина поздних осложнений сахарного диабета – гипергликемия, которая приводит к повреждению кровеносных сосудов и нарушению функций различных тканей и органов. Одним из основных механизмов повреждения тканей при сахарном диабете является гликозилирование белков, приводящее к изменению их конформации и функций. Макроангиопатии проявляются в поражении крупных и средних сосудов сердца, мозга, нижних конечностей (гангрена). Микроангиопатия является результатом повреждения капилляров и мелких сосудов и проявляется в форме нефро-, нейро- и ретинопатии. В возникновении микроангиопатий определенную роль играет гликозилирование белков, что приводит к возникновению нефропатии (нарушение функции почек) и ретинопатии (вплоть до потери зрения).

Коллаген составляет основу базальных мембран капилляров. Повышенное содержание гликозилированного коллагена ведет к уменьшению его эластичности, растворимости, к преждевременному старению, развитию контрактур. В почках такие изменения приводят к запустению клубочков и хронической почечной недостаточности.

Гликозилированные липопротеины, накапливаясь в сосудистой стенке, приводят к развитию гиперхолестеринемии и липидной инфильтрации. Они служат основой атером, происходит нарушение сосудистого тонуса, что приводит к атеросклерозу.

2.5.Проба на толерантность к глюкозе.

После приема пищи концентрация глюкозы может достигать 300-500 мг/дл и сохраняется на высоком уровне в постабсорбтивном периоде, т.е. снижается толерантность к глюкозе и наблюдается в случаях скрытой формы сахарного диабета. В этих случаях у людей отсутствуют клинические симптомы, характерные для СД, а концентрация глюкозы натощак соответствует норме.

Для выявления скрытой формы сахарного диабета проводится оральный тест на толерантность к глюкозе. Для этого определяют натощак содержание глюкозы в крови. После этого исследуемый получает нагрузку глюкозой из расчета 1г на кг массы, затем каждые 30 минут в течение 3-х часов определяют уровень глюкозы в крови. Результаты представляют в виде кривой.

3. Лабораторно-практическиая работа:

3.1 . Определение глюкозы в крови с помощью глюкометра One Touch ultra.

Определить содержание глюкозы натощак у студента. Проведение анализа. Подведите каплю крови на пальце руки к зоне теста на верхней части тест-полоски и удерживайте ее в таком положении до полного заполнения капилляра. На экране появляется отчет в течение 5 секунд, после чего обозначается величина уровня глюкозы в ммоль/л. После удаления тест-полоски изображение на экране прибора гаснет и он готов к следующему проведению анализа.

Ход работы:Вымойте руки теплой водой с мылом и тщательно высушите. Обработайте палец руки ватой, смоченной в этиловом спирте и подсушите его. Стерильным скарификатором проколите кожу пальца и выдавите из него капельку крови, которую введите в капилляр тест-полоски. Затем обработайте место прокола ватой, смоченной в этиловом спирте.

2. Дать выпить сладкий чай.

3. Определить содержание глюкозы через 30 минут с момента принятия нагрузки.

4. Определить содержание глюкозы через 2,5 часа с момента принятия нагрузки.

Для нормального метаболизма организма обычно достаточно глюкозы в кормах рациона животного. В противном случае могут быть мобилизованы резервы гликогена печени и мышечной ткани.

Распад гликогена осуществляется на основе последовательного удаления остатков глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата. Первая реакция распада гликогена катализируется ферментом гли- когенфосфорилазой. В ней участвует фосфат, а поэтому она носит название фосфоролиза. Реакция приводит к разрыву гликозид- ной связи а-1,4 гликогена с получением глюкозо-1-фосфата:

В следующей реакции происходит изомеризация глюкозо- 1-фосфата под влиянием фермента фосфолюкомутазы с образованием глюкозо-6-фосфата:

В печени (но не в мышцах) глюкозо-6-фосфат, полученный в процессе распада гликогена, гидролизуется глюкозо-6-фосфа- тазой с выходом свободной глюкозы:

Общий баланс отрыва одного глюкозного остатка от молекулы гликогена в печени путем гликогенолиза можно представить следующим уравнением:

Следует отметить, что энергия в форме АТФ в процессе гликогенолиза не используется и не образуется. В периферических тканях глюкозо-6-фосфат, полученный в процессе гликолиза, распадается до молочной кислоты в белой мышечной ткани и полностью окисляется до С02 и Н20 в красных мышцах.

Печень обладает огромной способностью запасать гликоген. В печени человека содержание гликогена может достигать 10% сырой массы железы. Уровень гликогена в мышцах много меньше — 1-2% от общей их массы, однако количественно гликогена значительно больше в мышечной ткани животного, учитывая отношение массы мышц к массе печени.

Гликоген мышц и печени выполняет различные роли. Мышечный гликоген служит резервом для синтеза АТФ для этой ткани, тогда как функция гликогена печени состоит в резерве глюкозы для поддержания концентрации свободной глюкозы в крови. Содержание гликогена в печени значительно варьирует в зависимости от уровня углеводов в рационе животного.

Процессы гликогенеза и гликогенолиза в печени функционируют как «буфер» уровня глюкозы в крови. Однако эта функция данных процессов малозначительна по отношению к мышечной ткани. Механическая работа является условием мобилизации мышечного гликогена в целях получения дополнительных количеств АТФ. Уровень использования гликогена зависит от типа (белый или красный) мышечного волокна. Красные мышечные волокна обладают богатой сетью кровеносных сосудов, содержат большое количество миоглобина и митохондрий. Внутри этих клеток гликоген трансформируется в пировиноградную кислоту, которая при наличии кислорода может быть окислена в С02 и Н20.

Процессы гликогенолиза и гликогенеза сопряжены с потребностями организма в глюкозе — источнике АТФ. Регуляция этих процессов представляется сложной. В ней участвуют аллостерические ферменты гликогенсинтаза и гликогенфосфори- лаза. Их активность осуществляют гормоны — первые внеклеточные мессенджеры (глюкагон и адреналин) и циклический АМФ (цАМФ), вторичный внутриклеточный мессенджер.

Глюкагон обеспечивает гликогенолиз в печени за счет активации гликогенфосфорилазы. Глюкагон вызывает также угнетение активности гликогенсинтазы. Таким образом, глюкагон в печени обеспечивает распад гликогена для нормализации уровня глюкозы в крови. Адреналин, активируя гликогенфосфорилазу, стимулирует выведение свободной глюкозы из печени в кровь для нужд всех периферических органов организма.

В мобилизации гликогена ключевую роль играет фосфоролитический распад. Фосфорилазы переводят полисахариды (в частности гликоген) из запасной формы в метаболически активную форму; в присутствии фосфорилазы гликоген распадается с образованием фосфорного эфира глюкозы (глюкозо-1-фосфата) без предварительного расщепления на более крупные части молекулы полисахарида. Большую роль в процессе образования глюкозо-1-фосфата играет аденилатциклазный механизм.

Образовавшийся глюкозо-1-фосфат превращается под действием фосфоглюкомутазы в глюкозо-6-фосфат. Для осуществления данной реакции необходима фосфорилированная форма фосфоглюкомутазы, т.е. ее активная форма, которая образуется, как уже указывалось, в присутствии глюкозо-1,6-бифосфата.

Образование свободной глюкозы из глюкозо-6-фосфата в печени происходит под влиянием глюкозо-6-фосфатазы, которая катализирует гидролитическое отщепление фосфата.

(C6H10O5)n

Глюкоза Глюкозо-6-ф

1 и 3 ферменты – ключевые. Фосфорилаза «а» активируется адреналином и глюкагоном. Смысл активирования заключается в фосфатной модификации ферментов. На каждом этапе происходит многократное усиление гормонального сигнала. Одна молекула адреналина способна отщепить от гликогена 40 млн. молекул глюкозы.

Рис. 3 Обшая схема путей распада и синтеза гликогена.

фосфорилаза

Можно считать, что сохранение постоянства концентрации глюкозы в крови является резуль-татом одновременного протекания двух процессов: поступления глюкозы в кровь из печени и потребления ее из крови тканями,где она используется в первую очередь как энергети-ческий материал. В тканях (в том числе и в печени) существуют два основных пути распада глюкозы:

анаэробный (при отсутствии кислорода)

аэробный (для осуществления которого необходим кислород).

Гликолиз.

Гликолиз (от греч. Glycys — сладкий и lysis — растворение, распад) – сложный ферментативный процесс последовательных превращений глюкозы, протекающий в тканях человека и животных без потребления кислорода. Конечным продуктом гликолиза является молочная кислота. В процессе гликолиза образуется АТФ. Суммарное уравнение гликолиза можно изобразить следующим образом:

C6H12O6 + 2АДФ + 2ФH 2СН3СН(ОН)СООН + 2АТФ + 3Н2O

Глюкоза Молочная кислота

В анаэробных условиях гликолиз — единственный процесс в животном организме, поставляющий энергию. Именно благодаря процессу гликолиза организм человека и животных определенный период времени может осуществлять ряд физиологических функций в условиях недостаточности кислорода. В тех случаях, когда гликолиз протекает в присутствии кислорода, говорят об аэробном гликолизе.

Последовательность реакций гликолиза, также как и их промежуточные продукты, хорошо изучены. Процесс гликолиза катализируется одиннадцатью ферментами, большинство из которых выделено в гомогенном, кристаллическом или высокоочищенном виде, и свойства которых достаточно известны. Необходимо также заметить, что гликолиз протекает в гиалоплазме (цитозоле) клетки.

Первой ферментативной реакцией гликолиза является фосфорилирование, т.е. перенос остатка ортофосфата на глюкозу за счет АТФ. Реакция катализируется ферментом гексокиназой:

АТФ АДФ

Глюкоза Глюкозо-6-фосфат

Образование глюкозо-6-фосфата в гексокиназной реакции связано с освобождением значительного количества свободной энергии системы и может считаться практически необратимым процессом.

Наиболее важным свойством фермента гексокиназы является ее ингибирование глюкозо-6-фосфатом, т.е. последний служит одновременно и продуктом реакции, и аллостерическим ингибитором.

Фермент гексокиназа способен катализировать фосфорилирование не только Б-глюкозы, но и других гексоз, в частности Б-фруктозы, Э-маннозы и др. В печени, кроме гексокиназы, существует фермент глюкокиназа, который катализирует фосфорилирование только Б-глюкозы. В мышечной ткани этот фермент отсутствует.

Второй реакцией гликолиза является превращение глюкозо-6-фосфата под действием фермента глюкозо-6-фосфат-изомеразы во фруктозо-6-фосфат:

Глюкозо-6-фосфат Фруктозо-6-фосфат

Третья реакция катализируется ферментом фосфофруктокиназой, образовавшийся фруктозо-6-фосфат вновь фосфорилируется за счет второй молекулы АТФ:

Фруктозо-6-фосфат Фруктозо-1,6-бифосфат

Данная реакция аналогично гексокиназной практически необратима, протекает в присутствии ионов магния и является наиболее медленно текущей реакцией гликолиза. Фактически эта реакция определяет скорость гликолиза в целом. Фосфофруктокиназа относится к числу аллостерических ферментов. Она ингибируется АТФ и стимулируется АМФ. При значительных величинах отношения АТФ/АМФ активность фосфофруктокиназы угнетается и гликолиз замедляется. Напротив, при снижении этого коэффициента интенсивность гликолиза повышается. Так, внеработающей мышце активность фосфофруктокиназы низкая, а концентрация АТФ относительно высокая. Во время работы мышцы происходит интенсивное потребление АТФ и активность фосфофруктокиназы повышается, что приводит к усилению процесса гликолиза.

Четвертую реакцию гликолиза катализирует фермент альдолаза. Под влиянием этого фермента фруктозо-1,6-бифосфат расщепляется на две фосфотриозы.

Фруктозо-1,6-бифосф Диоксиацетон-фосфат+Глицеральдегид-3-фосфат альдолаза альдолаза

Эта реакция обратима. В зависимости от температуры равновесие устанавливается на различном уровне. В целом же при повышении темпеатуры реакция сдвигается в сторону большего образования триозофосфатов (диоксиацетонфосфата и глицеральдегид-3-фосфата).

Пятая реакция — реакция изомеризации триозофосфатов. Катализируется ферментом триозофосфатизомеразой.

H

CH2OH C

O

CO HC OH

Равновесие данной изомеразной реакции сдвинуто в сторону диоксиацетонфосфата: 95% диоксиацетонфосфата и около 5%глицеральдегид-3-фосфата. Однако в последующие реакции гликолиза может непосредственно включаться только один из двух образующихся триозофосфатов, а именно глицеральдегид-3-фосфат. Вследствие этого по мере потребления в ходе дальнейших превращений альдегидной формы.

Образованием глицеральдегид-3-фосфата как бы завершается первая стадия гликолиза. Вторая стадия — наиболее сложная и важная. Она включает окислительно-восстановительную реакцию (реакцию гликолитической оксидоредукции), сопряженную с субстратным фосфорилированием, в процессе которого образуется АТФ.

В результате шестой реакции глицеральдегид-3-фосфат в присутствии фермента глицеральдегидфосфатдегидрогеназы, кофермента НАД и неорганического фосфата подвергается своеобразному окислению с образованием 1,3-биофосфоглицериновой кислоты и восстановленной формы НАД (НАДН2). Эта реакция блокируется йод- или бромацетатом, протекает в несколько этапов. Суммарно данную реакцию можно изобразить в следующем виде.

H O

C НАД,Н3РО4 НАДН2 C

O O PO3H2

HC OH HC OH

1,3-бифосфоглицерат представляет собой высокоэнергетическое соединение (макроэргическая связь условно обозначена знаком «тильда»—). Механизм действия глицеральдегидфосфатдегидрогеназы сводится к следующему: в присутствии неорганического фосфата НАД+ выступает как акцептор водорода, отщепляющегося от глицеральдегид-3-фосфата. В процессе образования НАДН2 глицеральдегид-3-фосфат связывается с молекулой фермента за счет 8Н-групп последнего. Образовавшаяся связь богата энергией, но она непрочна и расщепляется под влиянием неорганического фосфата. При этом образуется 1,3-бифосфоглицериновая кислота.

Седьмая реакция катализируется фосфоглицераткиназой, при этом происходит передача богатого энергией фосфатного остатка (фосфатной группы в положении 1) на АДФ с образованием АТФ и 3-фосфоглицериновой кислоты (3-фосфоглицерата):

О O

C АДФ АТФ C

O PO3H2

HC OH HC OH

Таким образом, благодаря действию двух ферментов (глицеральдегидфосфатдегидрогеназы и фосфоглицераткиназы) энергия, высвобождающаяся при окислении альдегидной группы глицеральдегид-3-фосфата до карбоксильной группы, запасается в форме энергии АТФ. В отличие от окислительного фосфорилирования образование АТФ из высокоэнергетических соединений называется субстратным фосфорилированием.

В восьмой реакции происходит внутримолекулярный перенос оставшейся фосфатной группы и 3-фосфоглицериновая кислота превращается в 2-фосфоглицериновую кислоту. Реакция протекает в присутствии ионов Мg, легкообратима.

В девятой реакции 2-фосфоглицериновая кислота в результате отщепления молекулы воды переходит в фосфоенолпировиноградную кислоту. При этом фосфатная связь в положении 2 становится высокоэнергетической. Фермент реакции — енолаза активируется двухвалентными катионами Мg или Мn и ингибируется фторидом.

Десятая реакция характеризуется разрывом высокоэнергетической связи и переносом фосфатного остатка фосфоенолпирувата на АДФ (субстратное фосфорилирование). Катализируется ферментом пируваткиназой:

COOH COOH

АДФ АТФ

C O PO3H2 C O

Фосфоенолпируват Пировиноградная кислота

Для действия пируваткиназы необходимы ионы Мg, а также одновалентные катионы щелочных металлов (К + или др.) внутри клети, реакция является практически необратимой.

В результате одиннадцатой реакции происходит восстановление пировиноградной кислоты и образуется молочная кислота. Реакция протекает при участии фермента лактатдегидрогеназы и кофермента НАДН2, образовавшегося в шестой реакции:

COOH COOH

C O ОНCН

Фосфоенолпируват Молочная кислота

Реакция восстановления пирувата завершает внутренний окислительно-восстановительный цикл гликолиза. НАДH + при этом играет роль лишь промежуточного переносчика водорода от глицеральдегид-3-фосфата (шестая реакция) на пировиноградную кислоту (одиннадцатая реакция), при этом сам он регенерируется и вновь может участвовать в циклическом процессе, получившем название гликолитической оксидоредукции.

Биологическое значение процесса гликолиза прежде всего заключается в образовании богатых энергией фосфорных соединений. На первых стадиях гликолиза затрачиваются две молекулы АТФ (гексокиназая и фосфофруктокиназная реакции). На последующих образуются четыре молекулы АТФ (фосфоглицераткиназная и пируваткиназная реакции). Таким образом, энергетическая эффективность гликолиза в анаэробных условиях составляет две молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы. Известно, что изменение свободной энергии при расщеплении глюкозы до двух молекул молочной кислоты составляет около 210 кДж/моль:

C6H12O6 2C3H6O3 + 210кДж/моль

Из этого количества энергии около 126 кДж рассеивается в виде тепла, а 84 кДж (максимально) накапливается в форме богатых энергией фосфатных связей АТФ, так как макроэргическая связь в молекуле АТФ соответствует примерно 33,6-42,0 кДж/моль. Таким образом, коэффициент полезного действия анаэробного гликолиза близок к 0,4 (84/210).

Величины изменения свободной энергии точно определены для отдельных реакций гликолиза в интактных эритроцитах человека. Установлено, что восемь реакций гликолиза близки к равновесию, а три реакции (гексокиназная, фосфофруктокиназная, пируваткиназная) сопровождаются значительным уменьшением свободной энергии, т.е. практически являются необратимыми.

В целом последовательность протекающих при гликолизе реакций может быть представлена в следующем виде:

Источник

Гормон тормозящий распад гликогена

Роль глюкагона и инсулина в метаболических процессах

Для лечения щитовидки наши читатели успешно используют Монастырский чай. Видя, такую популярность этого средства мы решили предложить его и вашему вниманию.
Подробнее здесь…

В панкреатических островках поджелудочной железы синтезируются гормоны, которые отвечают за протекание метаболических процессов в организме. Бета-клетки вырабатываю инсулин, а α-клетки – глюкагон.

Основные функции гормонов

Глюкагон и инсулин являются антагонистами и выполняют противоположные функции. Инсулин – белковый гормон, понижающий уровень сахара в крови. Действует он путем угнетения высвобождения глюкозы в печени, повышения проницаемости клеточных мембран для захвата глюкозы и превращения ее в энергию, образования резервных триглицеридов.

И еще свойствами этого гормона являются:

  • замедление расщепления глюкагона;
  • оказание анаболического действия на белковый обмен;
  • стимуляция транспортировки аминокислот и насыщенных жиров в клетки;
  • синтез белков из аминокислот.

Полипептидный гормон глюкагон – антагонист инсулина, синтезирующийся в α-клетках островков Лангерганса и в слизистой оболочке тонкого кишечника, вызывает повышение уровня сахара в крови, ускоряет процесс липолиза, энергетический обмен. Полипептид высвобождает запасы глюкозы из гликогена в печени, и из других клеток-мишеней мышечных тканей, расщепляет белки и блокирует выработку пищеварительных ферментов. Угнетает продуцирование гормона высокая концентрация сахара в крови, соматостатин, аргинин, кальций, глицерин, лимонная и щавелевоуксусная кислота, нейромедиаторы.

Глюкагон активирует ЦАМФ-зависимую протеинкиназу, благодаря чему происходит фосфорилирование ферментов, которые увеличивают процесс глюконеогенеза (дополнительный синтез глюкозы из неуглеводных компонентов). Одновременно происходит угнетение гликолиза (превращение сахара в пируват, образование АТФ). Гормон β-клеток, наоборот, способствует дефосфорилированию ферментов и активации процесса гликогенеза и гликолиза.

Гормональная регуляция

Инсулин и глюкагон имеют противоположное действие. В организме здорового человека гормональный баланс обеспечивает поддержание нормального уровня глюкозы в крови. При недостатке гормона β-клеток развивается гипергликемия, сахарный диабет, а если понижается концентрация глюкагона, возникает гипогликемия.

При абсолютном или относительном дефиците инсулина нарушается поступление глюкозы в гормонзависимые ткани, снижается окислительное фосфорилирование и образование Г-6-Ф, подавляется выработка гликогена и ускоряется гликогенолиз.

Гиперинсулинемия наблюдается при образовании гормонально-активной опухоли β-клеток, а глюкагон повышается на фоне:

  • хронического панкреатита;
  • болезни Кушинга;
  • цирроза печени;
  • почечной недостаточности.

При гиперглюкагонемии развивается гипогликемия, увеличивается секреция адреналина, норадреналина, тиреоидных гормонов щитовидной железы, глюкокортикоидов. Причиной патологии может быть гормонпродуцирующая опухоль α-клеток, длительное голодание.

Выброс катехоламинов в кровь стимулирует гликогенолиз в мышечных тканях и печени, это ускоряет распад гликогена и приводит к высвобождению большого количества свободной глюкозы. При этом организм поглощает больше кислорода, тратит много энергии из-за усиленной работы сердца, повышенного мышечного тонуса и окисления молочной кислоты в печени.

Процесс липолиза

Инсулин способствует увеличению синтеза жирных кислот, триглицеридов в печени и жировой ткани, обеспечивая энергетические запасы. Липогенез контролируется тиреотропным, тиреоидными гормонами гипофиза и щитовидной железы. У больных сахарным диабетом в крови обнаруживается большое количество свободных жирных кислот, концентрация которых понижается на фоне заместительной терапии.

Если инсулин способствует накоплению энергии, то его антагонист, наоборот, использует резервные запасы организма. Происходит высвобождение глюкозы и жирных кислот из липидной ткани, которые могут использоваться в качестве источника энергии или превращаться в кетоновые тела.

Белковый обмен

Инсулин ускоряет проникновение аминокислот через клеточные мембраны и обеспечивает их включение в белковые соединения. Глюкагон же замедляет поглощение аминокислот, синтезирование белка, усиливает белковый гидролиз и высвобождение аминокислот из мышечных тканей. В печени он стимулирует глюконеогенез и кетогенез в результате окислительных процессов.

Влияние гормонов на пищеварение

Инсулин стимулирует выработку пищеварительных ферментов, а глюкагон тормозит их секрецию и блокирует выход из клеток. Оба гормона продуцируют холецистокининпанкреозимин, который усиливает секрецию пищеварительных ферментов клетками поджелудочной железы. Здесь же вырабатываются и эндорфины – гормоны, блокирующие болевые ощущения.

После приема пищи происходит временное повышение уровня глюкозы, аминокислот и жиров в крови. Бета-клетки отвечают на это усиленной секрецией инсулина, а α-рецепторы — снижением концентрации глюкагона. При этом происходит:

  • запасание энергоносителей;
  • выработка гликогена в печени;
  • белковый и липидный обмен.

Режим энергонакопления сменяется режимом мобилизации резервов по окончании переваривания пищи. При этом расходуются запасы печени, жировой, мышечной ткани.

После длительного перерыва между поступлением пищи происходит понижение уровня инсулина и повышение глюкагона. Усиленно расходуются резервные депо. Организм пытается поддерживать необходимое содержание глюкозы в крови для получения энергии, необходимой для работы головного мозга и эритроцитов.

Запасов гликогена в печени хватает на 24 часа голодания. В жировой ткани при повышении концентрации глюкагона ускоряется процесс липолиза, главным источником энергии становятся жирные кислоты, которые после окисления превращаются в кетоновые тела.

Гормоны α и β-клеток поджелудочной железы являются важными регуляторами, отвечающими за многие обменные процессы, регулирующие пищеварение, обеспечивающие организм энергией.

  1. Секреты эндокринологии : учеб. пособие : пер. с англ. – 2-е изд., испр. и доп. – М. : БИНОМ ; СПб. : Невский диалект, 2001. – 464 с. : ил.
  2. Синдром диабетической стопы : диагностика, лечение и профилактика / М. Б. Анциферов, Е. Ю. Комелягина. – Москва : Медицинское информационное агентство, 2013. – 304 с. : рис. — Библиогр. в конце глав.
  3. Лабораторно-клиническая диагностика сахарного диабета и его осложнений / Татьяна Петровна Бондарь, Геннадий Иванович Козинец. – М. :

Гормоны, спасающие жизнь

Гормоны, спасающие жизнь

Воздействие на белковый обмен

Имеется воздействие этого гормона коры надпочечников и на белковый обмен. Кортизол тормозит синтез белков, а также ускоряет распад белков в мышцах. Поэтому при избытке кортизола имеется потеря мышечной массы за счет потери белков. Потеря мышечной массы проявляется мышечной слабостью пациента, а также похудением конечностей.

Воздействие на жировой обмен

На жировой обмен глюкокортикоиды имеют двойное действие: распад жиров в одном месте и накопление в другом.

При повышении уровня кортизола происходит избыточное накопление жировой ткани в области лица, шеи, верхнего плечевого пояса. А на конечностях происходит исчезновение жировой клетчатки.

В результате внешний вид пациента приобретает «буйволообразную» фигуру: полное лицо, туловище и тонкие конечности.

Воздействие на минеральный обмен

Влияние глюкокортикоидов на минеральный обмен имеется, но все же оно не такое сильное, как у минералокортикоидов. Кортизол способствует задержке натрия и воды, поэтому при повышении кортизола появляется артериальная гипертензия.

При нехватке кортизола, наоборот, происходит потеря воды и натрия, что клинически выражается в обезвоживании.

Помимо влияния на обмен натрия, гормоны коры надпочечников влияют на обмен калия. При повышенном уровне кортизола происходит усиленное выведение калия и развивается гипокалиемия.

Проявляется это слабостью мышц, в том числе и сердца, т. к. этот элемент участвует в процессе сокращения и расслабления мышц.

Влияние на иммунитет

Имеются доказанные данные о влиянии глюкокортикоидов на иммунную систему. Вспомните, когда вы чем-то расстроены, рассержены, переживаете тяжелый стресс или страх, то часто после этого заболеваете простудой.

Это касается как острого, так и длительно воздействующего стресса на организм. Это происходит потому, что при плохом настроении выделяется гормон кортизол, который снижает защитные силы организма.

Чаще улыбайтесь! Излучайте больше позитива! Не расстраивайтесь по пустякам! Радуйтесь жизни! И иммунная система вам ответит взаимностью.

Когда вы в хорошем состоянии, радуетесь, улыбаетесь, у вас вырабатываются уже другие гормоны: гормоны эндорфины. Гормоны эндорфины называют еще гормонами счастья, они имеют абсолютно противоположный эффект на иммунную систему, стимулируют ее.

Влияние на кожу и волосы

Нельзя не отметить влияние кортизола на кожу и волосы. При повышении уровня кортизола в крови появляется склонность к угревой сыпи, себорее и жирности волос. Очень часто можно наблюдать, как после какого-либо переезда или путешествия появляются прыщи на лице. Все потому, что любое перемещение из дома — это стресс, а при стрессе сами знаете что…

Так как глюкокортикоиды оказывают разрушающее действие на белки, то под их воздействием коллаген кожи не только разрушается, но и не синтезируется вновь.

Коллаген для кожи — это основной строительный материал для кожи, как арматура при строительстве. В результате его разрушения и снижения синтеза кожа теряет эластичность, упругость и обезвоживается.

Для лечения щитовидки наши читатели успешно используют Монастырский чай. Видя, такую популярность этого средства мы решили предложить его и вашему вниманию.
Подробнее здесь…

Клинически это выражается в появлении растяжек или стрий, которые имеют свои характеристики именно при этом заболевании.

Также повышенное содержание кортизола тормозит заживление различных ран.

Воздействие на кости

Очень сильное влияние глюкокортикоиды оказывают на кости. При заболеваниях, сопровождающихся повышением кортизола, почти всегда развивается остеопороз (потеря костной массы).

Остеопороз может быть вызван несколькими причинами:

  • Снижением всасывания кальция из пищеварительного тракта.
  • Повышенной потерей кальция с мочой.
  • Подавлением образования новой костной ткани.

Влияние на пищеварительный тракт

Нельзя игнорировать тот факт, что глюкокортикоиды обладают выраженным ульцерогенным действием, т. е. они способны вызывать образование язв в желудке и двенадцатиперстной кишке.

Это свойство связано со способностью кортизола повышать кислотность желудка. Поэтому назначение препаратов глюкокортикоидов пациентам с язвенной болезнью (даже в прошлом) строго противопоказано.

Минералокортикоиды

Минералокортикоиды играют не менее важную роль в организме человека. Основным гормоном коры надпочечников среди минералокортикоидов является альдостерон. Период полужизни альдостерона не превышает 15 минут. Он почти весь остается в печени после первого же прохождения крови через нее и выводится из организма в основном с калом.

В отличие от кортизола, у альдостерона нет специального связывающего белка. Он на 50 % находится в активном состоянии и на 50 % — в связанном с белками плазмы (альбумином или транскортином), но эта связь весьма непрочная.

Синтез альдостерона регулируется уже не АКТГ, как у кортизола, а системой ренин-ангеотензин-альдостерон, которая тесно связана с работой почек. Минералокортикоиды, как видно по их названию, регулируют минеральный обмен в организме, при этом влияют на почки, кишечник, слюнные и потовые железы.

Основное воздействие у них, конечно же, на почки. Но тканей, на которые влияют глюкокортикоиды намного больше. Альдостерон способствует задержке натрия и воды, а также стимулирует выделение калия.

Если альдостерона больше, чем нужно, то воды в организме задерживается больше, что приводит к повышению артериального давления, как бывает при гиперальдостеронизме. Об этом заболевании вы можете прочитать в статье «Гиперальдостеронизм».

Если альдостерона не хватает, как при надпочечниковой недостаточности и некоторых формах ВДКН, то происходит потеря солей и воды. Как результат — развитие обезвоживания. Рекомендую прочитать статьи на эту тему «Надпочечниковая недостаточность» и «ВДКН».

Андрогены

Андрогены, в отличие от глюкокортикоидов и минералокортикоидов, синтезируются не только в надпочечниках, но и в половых железах как женщин, так и мужчин. Отличие заключается в видах андрогенов и в их количестве.

В надпочечниках синтезируются слабые гормоны: андростендион и дегидроэпиандростерон (ДЭА). Это основные источники андрогенов для женщин, т. к. яичники женщин вырабатывают незначительное количество гормонов андрогенов.

В норме эти андрогены влияют на рост волос у женщин, на проявление вторичных половых признаков, поддерживают состояние сальных желез и участвуют в формировании либидо.

Для мужчин эти виды андрогенов играют второстепенную роль, поскольку являются слабыми гормонами. А основную роль играет тестостерон, который вырабатывается в яичках мужчин.

Регулируется синтез этих видов гормонов коры надпочечников гормоном гипофиза АКТГ.

Хотя эти андрогены считаются слабыми, но в избыточном количестве они могут вызывать вирилизацию женщин, т. е. приобретение женщиной мужских черт (оволосение, изменение голоса, либидо, мужское строение тела, если это происходит в период взросления и пр.) Прочитайте статью «Гирсутизм у женщин», и вам сразу станет все понятно.

Это все основные функции гормонов коры надпочечников, о которых я хотела рассказать. В моей следующей статье, вы узнаете какие гормоны нужно сдавать при подозрении на заболевание надпочечников.

С теплотой и заботой, эндокринолог Диляра Лебедева

Источник

Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Закрыть