Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

ликогена в печени зависит от количества усвоенной пищи и от состава рациона. У животных, получающих бедные углеводами рационы, обычно находят меньше гликогена, чем у животных на богатых углеводами рационах. Физическая нагрузка снижает количество гликогена в печени.

Содержание гликогена в печени регулируется эндокринной системой. Введение адреналина (гл. 45) или глюкагона хорошо упитанным животным приводит к быстрому исчезновению большей части печеночного гликогена. Оба гормона стимулируют превращение фосфорилазы b в фосфорилазу а, тем самым делая доступным глюкозо-6-фосфат, который гидролизуется, и глюкоза поступает в кровь, результатом чего является гипергликемия. Это можно рассматривать как защитный механизм, который в период стресса обеспечивает мускулатуру обильным питанием в таких количествах, какие только потребуются.

Дефицит инсулина приводит к уменьшению содержания гликогена в печени из-за действия еще недостаточно хорошо понятых механизмов. К числу таких механизмов относятся отсутствие ин-сулинового стимула для системы гликоген-синтазы, снижение концентрации ацетил-СоА, требуемого для стимуляции ферментов, участвующих в синтезе фосфоенолпирувата при глюкогенезе, уменьшение активности глюкокиназы и повышенная активность глюкозо-6-фосфатазы. Можно было бы ожидать, что введение избытка инсулина вызовет увеличение количества гликогена в печени, но это не обязательное следствие. В результате инъекции инсулина обычно возрастает мышечный, но не печеночный гликоген. Аденогипофиз (гл. 48) продуцирует одно или больше веществ, которые имеют тенденцию увеличивать содержание печеночного гликогена. Гормоны коры надпочечников (гл. 45), увеличивающие приток глюкозы от неуглеводных предшественников, благоприятствуют накоплению гликогена в печени. Введение избыточных количеств тиреоидного гормона (гл. 42) вызывает мобилизацию и исчезновение гликогена печени.

15.5.3. Гликоген мышцы

Хотя нормальная концентрация гликогена в скелетной мышце млекопитающих, составляющая 0,5—1%, ниже, чем в печени, в

15. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. II

639

связи с большой массой мышц большая часть гликогена тела находится в этой ткани. В отличие от гликогена печени мышечный гликоген не истощается столь же легко при голодании даже в течение длительного периода. Конвульсии, однако, сопровождаются драматическим падением содержания гликогена в мышце. Введение инсулина обычно увеличивает концентрацию гликогена в мышце, но если доза слишком велика и провоцирует гипогликемические конвульсии, то содержание гликогена в мышце может упасть до очень низких уровней.

Введенный голодающему животному адреналин активирует образование сАМР в мышце, тем самым косвенно стимулируя активность фосфорилазы. Однако в мышце невозможен гидролиз глюкозо-6-фосфата до глюкозы, поскольку отсутствует необходимая для этого процесса фосфатаза. Тогда включается дальнейший метаболизм глюкозофосфата, а именно гликолиз, и первыми легко диффундирующими продуктами будут пировнноградная и молочная кислоты. Быстрый гликогенез из этих веществ совершается в печени. Таким образом, последовательность событий, наступающих вслед за введе-нием адреналина голодающему животному, включает, во-первых, снижение количества гликогена в мышце, во-вторых, увеличение уровня лактата в крови и, в-третьих, возрастание количества гликогена в печени. Сердечная мышца в противоположность любой другой мышце нечувствительна к инсулину, и количество гликогена в сердце может меняться совсем не так, как во всех других мышцах.

15.5.4. Наследственные расстройства и метаболизм гликогена

Мутации, которые приводят к ослаблению каталитической активности ферментов, функционирующих в жизненноважных метаболических путях (гликолиз, цикл лимонной кислоты, синтез белка и т. п.), необязательно являются летальными. Мутации могут обнаруживаться на путях, которые полезны, но не абсолютно жизненно необходимы; такие мутации могут вызвать заболевания, они не обязательно несовместимы с продолжением жизни. Метаболизм гликогена великолепно иллюстрирует эту концепцию; в настоящее время известны наследственные расстройства, связанные с отсутствием какого-либо одного из ферментов метаболизма гликогена (табл. 15.3). Все эти расстройства, за исключением связанного с отсутствием гликоген-синтазы, характеризуются накоплением гликогена в тканях. Отсутствие печеночной глюкозо-6-фосфатазы не дает возможности отвечать на сигнал о дополнительном введении глюкозы в кровь. Отсутствие ферментов, расщепляющих связи в местах ветвления, или гликоген-ветвящнх ферментов, приводит к накоплению гликогенов с аномальной дли-

Таблица 15.3

Наследственные расстройства метаболизма гликогена

Тип Дефектны)! фермент Структура гликогена Орган Общепринятое Предлагаемое

расстройства название клиническое название

1

II III

VI VII VIII IX

Глюкозо-6-фосфатаза Нормальная а-1,4-глюкозидаза »

Печень, почки, Болезнь фон кишечник (?) Гирке

Повсеместно

Болезнь Помпе

Амило-1,6-глюкози-даза

Амило-(1,4—>- 1,6)-трансгликозилаза

Мышечная гликоген- Нормальная фосфорилаза

Аномальная; наруж- Печень, сердце, Болезнь Кори ные цепи отсутствуют мышца, лейко-нли сильно укорочены циты

Аномальная; очень Печень, воз- Болезнь Лидер длинные внутренние и можно, и дру- сена наружные неразвет- гие органы вленные цепи

Скелетная Болезнь Мак

мышца

Печеночная гликоген- » Печень,

фосфорилаза циты Мышечная фосфо- » Мышца

фруктокиназа

Киназа фосфорилазы » Печень печени

Печеночная гликоген- Ограничена в колнче- » синтаза стве

Ардля — Шми-да — Пирсона лейко- Болезнь Герса

Дефектный по глюкозо-6-фосфатазе гепаторе-нальный гликогеноз Дефектный по а-1,4-гли-козидазе общий гликогеноз

Дефектный по ферменту, расщепляющему связи в местах ветвления, остаточный декстриноз Дефектный по гликоген-ветвящему ферменту амилопектнноз

Дефектный по миофос-форнлазе гликогеноз

Дефектный по гепато-фосфорилазе гликогеноз Дефект мышечной фосфофруктокиназы Дефект печеночной киназы фосфорилазы Дефектный по синтазе печеночный гликогеноз

3: m н > и о

1а S ? 2

15. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. II

641

ной ветвей. Тот факт, что не наблюдается корреляции между неспособностью к образованию печеночной и мышечной фосфорилаз свидетельствует о том, что эти ферменты различны и каждый находится под независимым генетическим контролем.

Каждое из гликогеновых расстройств серьезно влияет на продолжительность жизни человека (сокращая ее). Тип II обычно детален в раннем детстве. Каждое из обсуждаемых здесь заболеваний влечет за собой потребность в частом кормлении. У детей, лишенных печеночной гликоген-синтазы, наблюдается склонность к гипогликемическим судорогам, потому что скорость глюконеогенеза недостаточна для поддержания уровня глюкозы в крови и в период между кормлениями. В раннем детстве эту трудность можно преодолеть, однако увеличение физической нагрузки при таком, а также при других расстройствах гликогенового метаболизма может способствовать очень быстрому снижению уровня глюкозы в крови. Когда затронут метаболизм мышечного гликогена, наступают серьезная мышечная слабость и неспособность к осуществлению мышечной работы. В целом эти расстройства свидетельствуют о решающей роли гликогена печени в поддержании уровня глюкозы в крови и мышце как источника энергии для интенсивной мышечной работы.

15.6. Глюкоза крови и регуляция метаболизма гликогена

Постоянное использование глюкозы требует подачи ее ко всем тканям через кровь. Нормальная концентрация глюкозы в крови человека спустя 8—12 ч после еды составляет 70—90 мг/мл. Несколько более высокие значения наблюдаются немедленно после приема пищи; продолжительное голодание сопровождается лишь незначительным снижением или вообще не сказывается на уровне глюкозы в крови в течение нескольких суток.

Зависимость различных тканей от количества глюкозы, находящейся в кровяном русле, сильно варьирует. Эта зависимость, пожалуй, наиболее резко выражена для центральной нервной системы, поскольку глюкоза—главный источник энергии, проникающий сквозь гемато-энцефалический барьер (гл. 37) со скоростью, достаточной для поддержания нормальной функции. Если концентрация глюкозы в крови резко падает, то самые первые наблюдаемые в результате этого симптомы относятся к центральной нервной системе. Многие ткани, такие, как мышца, могут получать значительную долю необходимой химической энергии от других питательных веществ, таких, как ацетоацетат (разд. 17.10.3), и поэтому не зависят столь решающим образом от поддержания концентрации глюкозы в крови. Сердечная мышца эффективно

642

III. МЕТАБОЛИЗМ

извлекает жирные кислоты и лактат из крови и использует их в качестве источника энергии. Эта способность сердечной мышцы делает ее относительно нечувствительной к колебаниям уровня глюкозы в крови и придает сердцу большую степень приспособляемости к вариациям в составе питательной среды.

Сохранение относительно устойчивой нормальной концентрации глюкозы в крови, несмотря на различные мешающие факторы, может служить примером гомеостатической регуляции. Термин гомеостаз предложен Кенноном для обозначения ответа организма на воздействия, которые путем изменения концентрации какого-либо компонента инициируют серию событий, направленных на восстановление его нормальной концентрации. Все гомеостатиче-ские механизмы могут рассматриваться как физиологические аналоги механизмов обратной связи в технике.

15.6.1. Источники и превращения глюкозы крови

В результате всасывания продуктов переваривания углеводов в кровь поступает большое, хотя и подверженное колебаниям, количество глюкозы. Это не непрерывный процесс, поскольку большая часть перевариваемых углеводов всасывается в пределах нескольких часов после приема богатой углеводами пищи. Постоянным источником глюкозы в крови служит идущий в печени, почках и кишечнике гидролиз глюкозо-6-фосфата, который образуется либо при гликогенолизе, либо из других возможных предшест-

ПЕЧЕНЬ

Эругие сахара

пищи

СО,

кровь

глюкоза пищи

фосфатаза печени

-6-фо

страница 21
< 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)