Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

стой кишечника обязательно присутствуют мальтоза, изомальтаза, которая может гидролизовать также палатинозу (глюкозо-а-1,6-фруктоза), и сахароза. Как мальтаза, так и изомальтаза изолированы частично в форме прочных комплексов с сахаразой (мол. масса 220 000 и 280 000) и, вероятно, в таком виде существуют in situ. Сахараза способна также гидролизовать а-1,4-глюкозиды, так что изомальтазно-сахаразный комплекс ферментов может медленно завершать полное переваривание гликогена и амилопектина. Недостаточность изомальтазно-сахаразного комплекса отмечается чаще, чем недостаточность каждого фермента в отдельности. Причина этого неясна, поскольку все три ?-оли-госахаридазы иммунологически совершенно различны.

Каждый из упомянутых ферментов находится в щеточной кайме эпителия слизистой оболочки в количествах, достаточных для нормального усвоения пищи у взрослого. Относительная активность слизистой оболочки кишечника при гидролизе этих субстратов выражается следующими числами: для мальтозы 100, сахарозы 30, изомальтозы 30, палатинозы 9, целлобиозы 2,5.

Кишечный эпителий содержит три различных фермента с ?-галактозидазной активностью: ?-галактозидазу с оптимумом рН при 4,5, гетерогалактозидазу, которая расщепляет олигосахариды смешанного строения по ?-галактозидной связи, и истинную лак-тазу. Лактоза встречается только как компонент молока; ее концентрация в женском молоке почти в два раза выше, чем в коровьем молоке. У большинства млекопитающих активность лактазы ¦ограничена даже в период вскармливания потомства и исчезает совсем после его прекращения. Максимальная активность лактазы у женщины составляет 10—15% активности мальтазы. Недостаточная активность лактазы может представлять серьезную проблему у детей. Если ребенка вскармливают грудью в течение продолжительного периода, поступление лактозы может достигать 30— 40 г/сут и превышать лактазную мощность. Непереваренная лактоза недоступна ребенку и может вместо этого поддерживать развитие мощной и нежелательной кишечной флоры. Переход к коровьему молоку или к «смеси», включающей сахарозу, способствует преодолению этих затруднений.

Многие люди, в основном африканского или азиатского происхождения, страдают непереносимостью лактозы, что связано с

14. метаболизм углеводов. I

543

отсутствием лактазы, и подвержены желудочно-кишечным расстройствам после приема молока. Поскольку эти люди вообще спо-' собны к значительному потреблению молока без каких-либо симптомов заболевания во время младенчества и раннего детства, то развитие у них лактазной недостаточности, по-видимому, наступает не сразу после рождения. Непереносимость лактозы наблюдается также у детей с генетическим дефектом лактазы. Во всех случаях устранение лактозы из пищевого рациона представляет собой одновременно практически удобный и высокоэффективный способ снятия симптомов заболевания, вызываемых непереносимостью лактозы.

14.2. Всасывание углеводов в кишечнике

Как упоминалось выше, переваривание углеводов завершается дисахаридазами в щеточной кайме на мукозной поверхности клеток кишечника. Неясно, находятся ли образовавшиеся моносахариды тогда внутри клеток или все еще вне их. При нормальном питании дисахариды в крови человека практически отсутствуют; принимая во внимание невозможность дальнейших превращений дисахаридов в крови, можно считать, что олигосахариды проникают через кишечный эпителий лишь в редких случаях; это наблюдается либо при их аномально большом приеме, либо при генетическом дефекте специфической дисахаридазы. Напротив, глюкоза, галактоза и фруктоза, нормальные продукты переваривания, всасываются из просвета кишечника с высокой эффективностью, но с совершенно различными скоростями, а именно (по уменьшению скорости всасывания): галактоза>глюкоза>фруктоза>манно-за>ксилоза>арабиноза.

Более медленно всасываемые члены этого ряда проникают через эпителий путем облегченного транспорта, что означает более высокую скорость всасывания, чем этого можно было бы ожидать на основании простой, свободной диффузии; вместе с тем при этом процессе устанавливается равновесие и указанные сахара не могут накапливаться против градиента концентрации. Суммарная эффективность всасывания поэтому зависит от удаления этих Сахаров путем диффузии наружу, на серозную сторону клетки, откуда они быстро уводятся с током крови.

Напротив, глюкоза и галактоза, равно как и такие сахара, как З-О-метилглюкоза, 1-дезоксиглюкоза, 6-дезоксиглюкоза и 6-дезок-сигалактоза, могут концентрироваться против десятикратного градиента при участии активного транспортного механизма, что обеспечивает их раннее всасывание, несмотря на перистальтическое продвижение вниз по кишечному тракту и потребление нуждаю-

III. МЕТАБОЛИЗМ

щейся в этих сахарах кишечной микрофлорой. Транспортируемые этой системой сахара имеют следующую общую структуру:

Такая транспортная система способна к насыщению и приблизительно подчиняется кинетике Михаэлиса — Ментен; система функционирует, только если в просвете кишечника одновременно имеется Na+, двигающийся в том же направлении через щеточную кайму. Исходя из низкой {iNa+J в цитозоле, можно заключить, что Na+ должен двигаться «вниз», тем самым давая необходимую энергию для движения сахара «вверх». Однако истинная физическая взаимосвязь между этими процессами не доказана. Те же самые клетки обладают и Ыа+-зависимым механизмом всасывания различных аминокислот (гл. 21).

Поскольку различные транспортируемые сахара в принципе могут конкурировать за транспортную систему, то, очевидно, должен существовать переносчик со связывающим центром, придающим специфичность к сахарам, благодаря чему последние могут избирательно транспортироваться. Гликозид флоридзин — мощный ингибитор переноса Сахаров, но не переноса Na+; в его присутствии Na+ продолжает накапливаться в клетке, продвигается через клетку и выходит из нее, в то время как глюкоза не проникает в щеточную кайму. Гликозид дигиталиса, уабаин, — ингибитор Na+-K+-ATPa3bi, ответственной за процесс выброса Na+ из клеток, благодаря чему поддерживается высокая внутриклеточная [К+] (разд. 11.3.2); этот гликозид также блокирует всасывание -глюкозы, что объясняется возникающей в итоге неспособностью эпителиальных клеток переносить Na+ с серозной стороны к плазме крови. Поскольку уабаин фактически вызывает увеличение 'внутриклеточной [iNa+] до наступления равновесия с [Na+] на ¦ мукозной стороне, градиент Na+ снимается и транспорт глюкозы становится невозможным. Подобным образом добавление к кишечной щеточной кайме препаратов нигерицина, делающего возможным ??+??^-?????, также прекращает транспорт глюкозы с помощью этого механизма. Поскольку ни отсутствие .Na+, ни присутствие флоридзнна не оказывают влияния на всасывание глюкозы, происходящей из сахарозы или изомальтозы, представляется вероятным, что эти дисахариды поступают в клетки слизистой

—СГ-

ОН

14. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. I

547

оболочки в соответствии со своим собственным градиентом концентрации и подвергаются гидролизу внутри клетки.

Описанная система эффективно работает при низких концентрациях моносахаридов в просвете кишечника. Наряду с этим, по-видимому, имеется вторая система для облегченного транспорта больших количеств глюкозы или галактозы, функционирующая до тех пор, пока концентрации этих Сахаров в просвете, перед щеточной каймой, значительно превышают концентрации внутри клеток. Нет никаких данных о возможном механизме выхода глюкозы на серозную сторону эпителиальной клетки; предполагается, что таким механизмом может быть простая диффузия по градиенту концентрации. При реабсорбции глюкозы в верхней части почечного канальца (гл. 35), при абсорбции глюкозы животными клетками в культуре, а также клетками Е. coli, по-видимому, действует тот же механизм, что и при всасывании глюкозы клетками кишечного эпителия, а именно Ыа+-зависимая транспортная система.

Все еще неизвестна роль, если вообще существует таковая, му-таротазной активности в транспортных процессах в клетках животных. Белок, катализирующий этот процесс, широко представлен в корковом веществе почек и кишечном эпителии; он катализирует быстрое достижение равновесия между а- и ?-формами глюкозы (разд. 2.2.2), равно как и между а- и ?-формами других Сахаров, транспортируемых Na+- зависимой системой. После введения а-или ?-?-глюкозы непосредственно в почечную артерию в почечной вене устанавливается равновесие а- и ?-форм, в то время как та часть глюкозы, которая фильтруется (но ие реабсорбируется в канальцах) и достигает ворот почки, по-прежнему далека от равновесия. К этому следует добавить, что частично очищенная мута-ротаза ингибируется флоридзином; К; имеет одинаковый порядок и для почечной, и для кишечной систем всасывания. Число оборотов очищенной мутаротазы составляет 2,5-104 молекул глюкозы в секунду; количество этого фермента в почке таково, что 1 г (свежая масса) коркового вещества почек быка может катализировать мутаротацию 2 г глюкозы в минуту. По-видимому, мутаротация есть результат связывания глюкозы с белком-переносчиком; этот белок, будучи изолированным из мембраны, обладает мутаротаз-ной активностью.

14.2.1. Поступление глюкозы в клетки

Концентрация свободной глюкозы в цитозоле большинства животных клеток исключительно низка, тогда как концентрация в плазме крови поддерживается близкой к 5 ммоль/л. Поступление глюкозы в клетки поэтому осуществляется в направлении падения

648

III. МЕТАБОЛИЗМ

градиента. Оно происходит, однако, не как пассивная простая диффузия через беспорядочно расположенные поры мембраны, а как облегченный процесс, природа которого пока еще загадочна. Механизм этого процесса, который не нуждается в АТР или Na*~ и нечувствителен к уабаииу, очевидно, должен включать мембранный переносчик. У эритроцита соответствующий белок, по-видимому, встроен в мембрану, и при том так, что он гликозилируется на той стороне молекулы, которая обращена наружу и где находится доступная сульфгидрильная группа; подсчитано, что на одну клетку приходится 2-Ю5 таких центров, каждый из которых переносит более

страница 2
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.10.2019)