Энергетический баланс цикла трикарбоновых кислот

Размещено на http://www.allbest.ru/

Энергетический баланс ЦТК трикарбоновый кислота белок

В ЦТК образуется 2 молекулы СО2 (в изоцитратдегид рогеназной и бкетоглутаратдегидрогеназной реакциях) и 3 молекулы НАДН2 и одна молекула ФАДН2. Окисление НАДН2 в дыхательной цепи митохондрий дает по 3 молекулы АТФ на каждую молекулу НАДН2 и по 2 молекулы АТФ на каждую молекулу ФАДН2. Одна мо лекула АТФ образуется за счет субстратного фосфорилирования на этапе превращении сук цинилКоА в сукцинат. Таким образом, при полном окислении 1 молекулы ацетилКоА до СО2 и Н2О генерируется 12 молекул АТФ.

ЦТК регулируется через изменение активности аллостерических ферментов цитратсин тетазы; изоцитратдегидрогеназы; альфа-кетоглутаратдегидрогеназы. Они активируются АДФ, но ингибируются АТФ, НАДН2, сукцинил-КоА, длинноцепочечными ацил-КоА.

Значение ЦТК. 1.Интегративное - цикл Кребса объединяет пути катаболизма углеводов, белков и жиров, т.к. в нем утилизируется молекулы ацетилКоА, образующиеся при расщеплении этих веществ.

Энергетическое. При расщеплении 1 молекулы ацетилКоА до конечных продуктов (СО2 и Н2О) генерируется 12 молекул АТФ.

Амфиболическое (двойственное). В ЦТК происходит не только катаболические процессы - окисление ацетилКоА. Субстраты ЦТК используются и для реакций синтеза (анабо лические процессы). Так, из оксалоацетата синтезируется аспарагиновая кислота; из б кетоглутаровой кислоты - глутаминовая; из оксалоацетата фосфоэнолпируват.

альфа-кетоглютарат

Распад углеводов начинается в ротовой полости. В слюне содержится фермент, называемый µ-амилазой (птиалином, диастазой), расщепляющий крахмал. Расщепление идет до декстринов, а при более длительном воздействии - до мальтозы. В желудке углеводы не подвергаются перевариванию, так как там нет соответствующего фермента. Основное переваривание углеводов происходит в двенадцатиперстной кишке и в дальнейших отрезках тонких кишок под влиянием µ-амилазы, поступающей в двенадцатиперстную кишку с соком поджелудочной железы. Главным, конечным продуктом гидролиза крахмала µ-амилазой является мальтоза, которая затем расщепляется на две молекулы глюкозы под действием фермента мальтазы.

Мальтаза, а также и другие гликозидазы - сахараза и лактаза, вырабатываемые в железах слизистой оболочки тонких кишок, расщепляют дисахариды до моносахаридов. Сахараза гидролизует сахарозу на глюкозу и фруктозу, а лактаза - лактозу до глюкозы и галактозы. Клетчатка (целлюлоза) из-за отсутствия целлюлазы в животном организме не разлагается ферментами пищеварительных соков.

Из кишечника в кровь всасываются только моносахариды. Скорость всасывания у разных моносахаридов различна. Полагают, что они всасываются в виде моносфорных эфиров, что дает возможность взаимопревращению в стенке кишечника гексоз, в частности, превращению фруктозы и галактозы в глюкозу. Моносахариды с током крови по системе воротной вены попадают в печень. В печени часть глюкозы превращается в гликоген. Печень способна как синтезировать гликоген, так и расщеплять его с образованием глюкозы.

Углеводы

Простые углеводы сахара (глюкоза, фруктоза) переваривания не требуют. Они благополучно всасываются в ротовой полости, 12-и перстной кишке и тонком кишечнике.

Сложные углеводы - крахмал и гликоген требуют переваривания (расщепления) до простых сахаров. Частичное расщепление сложных углеводов начинается уже в ротовой полости, т.к. слюна содержит амилазу - фермент, расщепляющий углеводы. Амилаза слюны L-амилаза, осуществляет лишь первые фазы распада крахмала или гликогена с образованием декстринов и мальтозы. В желудке действие слюнной L -амилазы прекращается из-за кислой реакции содержимого желудка (рН 1,5-2,5). Однако в более глубоких слоях пищевого комка, куда не сразу проникает желудочный сок, действие слюнной амилазы некоторое время продолжается и происходит расщепление полисахаридов с образованием декстринов и мальтозы.

Когда пища попадает в 12-и перстную кишку, там осуществляется самая важная фаза превращения крахмала (гликогена), рН возрастает до нейтральной среды и L -амилаза максимально активизируется. Крахмал и гликоген полностью распадаются до мальтозы. В кишечнике мальтоза очень быстро распадается на 2 молекулы глюкозы, которые быстро всасываются.

Полному перевариванию в кишечнике подвергается и крахмал. Под влиянием фермента амилазы (находится в соке поджелудочной железы) крахмал расщепляется сначала до образования декстринов, а затем до образования дисахарида мальтозы. Мальтоза под воз-действием фермента кишечного сока -- мальтозы распадается до простого сахара -- глюкозы, которая является конечным продуктом переваривания крахмала.

Выход АТФ при аэробном гликолизе

На образование фруктозо-1,6-бисфосфата из одной молекулы глюкозы требуется 2 молекулы АТФ (реакции 1 и 3 на рис. 7-33). Реакции, связанные с синтезом АТФ, происходят после распада глюкозы на 2 молекулы фосфотриозы, т.е. на втором этапе гликолиза. На этом этапе происходят 2 реакции субстратного фосфорилирования и синтезируются 2 молекулы АТФ (реакции 7 и 10). Кроме того, одна молекула глицеральдегид-3-фосфата дегидрируется (реакция 6), a NADH передаёт водород в митохондриальную ЦПЭ, где синтезируется 3 молекулы АТФ путём окислительного фосфорилирования. В данном случае количество АТФ (3 или 2) зависит от типа челночной системы. Следовательно, окисление до пирувата одной молекулы глицеральдегид-3-фосфата сопряжено с синтезом 5 молекул АТФ. Учитывая, что из глюкозы образуются 2 молекулы фосфотриозы, полученную величину нужно умножить на 2 и затем вычесть 2 молекулы АТФ, затраченные на первом этапе. Таким образом, выход АТФ при аэробном гликолизе составляет (5Ч2) - 2 = 8 АТФ.

ГЛЮТ-1 (эритроцитарный тип) - первый клонированный белок-транспортер. Ген, кодирующий этот белок, расположен на I-й хромосоме. ГЛЮТ-1 экспрессируется во многих тканях и клетках: эритроцитах, плаценте, почках, толстой кишке. По данным K. Kaestner и соавт. (1991), синтез ГЛЮТ-1 и ГЛЮТ-4 в адипоцитах транскрипционно регулируется цАМФ реципрокным способом. Наряду с этим экспрессия ГЛЮТ-1 в мышцах стимулируется угнетением N-связанного гликозилирования [Maher F., Harrison L., 1991].

ГЛЮТ-2 (печеночный тип) синтезируется только в печени, почках, тонкой кишке (базолатеральная мембрана) и панкреатических b-клетках. Молекула ГЛЮТ-2 включает 524 аминокислотных остатка. Ген, кодирующий этот белок, локализуется на 3-й хромосоме. Изменение количества или структурной формы ГЛЮТ-2 вызывает снижение чувствительности b-клеток к глюкозе. Это происходит при сахарном диабете II типа, когда наблюдается индукция экспрессии ГЛЮТ-2 в проксимальных канальцах почек, причем количество ГЛЮТ-2 мРНК увеличивается в 6,5 раза, а количество ГЛЮТ-1 мРНК уменьшается до 72% от нормы [J.H. Dominguez и соавт., 1991].

ГЛЮТ-3 (мозговой тип) экспрессируется во многих тканях: мозге, плаценте, почках, скелетных мышцах плода (уровень этого белка в скелетных мышцах взрослого человека низкий). Молекула ГЛЮТ-3 состоит из 496 аминокислотных остатков. Ген, кодирующий этот белок, расположен на 12-й хромосоме.

ГЛЮТ-4 (мышечно-жировой тип) содержится в тканях, где транспорт глюкозы быстро и значительно увеличивается после воздействия инсулина: скелетной белой и красной мышцах, белой и коричневой жировой клетчатке, мышце сердца. Молекула белка состоит из 509 аминокислотных остатков. Ген, кодирующий ГЛЮТ-4, локализуется на 17-й хромосоме. Основной причиной клеточной резистентности к инсулину при ожирении и инсулиннезависимом диабете (ИНЗД), по данным W.Garvey и соавт. (1991), является претрансляционное угнетение синтеза ГЛЮТ-4, однако его содержание в мышечных волокнах I и II типа у больных ИНЗД при ожирении и нарушении толерантности к глюкозе одинаково. Резистентность мышц этих больных к инсулину, вероятно, связана не с уменьшением количества ГЛЮТ-4, а с изменением их функциональной активности или нарушением транслокации.

ГЛЮТ-5 (кишечный тип) находится в тонкой кишке, почках, скелетных мышцах и жировой ткани. Молекула этого белка состоит из 501 аминокислотного остатка. Ген, кодирующий синтез белка, расположен на 1-й хромосоме.

Идентифицировано 2 класса транспортеров глюкозы: Na+ глюкозный ко-транспортер и пять изоформ собственных транспортеров глюкозы. Na+глюкозный ко-транспортер, или симпортер, экспрессируется специальными эпителиальными реснитчатыми клетками тонкой кишки и проксимального отдела канальцев почек.

Второй класс переносчиков глюкозы представлен собственными транспортерами глюкозы - мембранными белками, находящимися на поверхности всех клеток. Транспортеры глюкозы осуществляют транспорт глюкозы не только в клетку, но и из клетки. Транспортеры 2 го класса участвуют и во внутриклеточном перемещении глюкозы.

Молочная кислота в организме человека образуется при распаде глюкозы. Глюкоза - это основное топливо для мышц при физической нагрузке. Когда расщепляется глюкоза в клетке образуется АТФ (аденозинтрифосфат), который обеспечивает большинство химических реакций в организме. Накапливание большого количества молочной кислоты в мышцах приводит к болевым ощущениям, общей слабости, даже к повышенной температуре.

При любой физической нагрузке задействованы наши мышцы, чтобы мышцы правильно выполняли свои биохимические функции им требуется поглощать определенное количество кислорода. С помощью кислорода мышцы поплняют запас энергии, восстанавливая АТФ. Чем интенсивнее сокращаются мышцы, тем больше им нужно кислорода.

Особеенность человеческого организма в том, что при интенсивной физической нагрузке, блокируется доступ кислорода. Местный кровоток замедляется, а в следствие замедляется и поступлении кислорода, получается , что мышцы нуждаются в кислороде, но в то же время ограничивают кровоток и уменьшают приток кислорода.

Несмотря на это нагрузка на мышцы продолжается и организм ищет новые источники энергии, в результате производится АТФ без кислорода, в анаэробном режиме. Гликоген , содержащийся в мышцах помогает производить энергию без доступа кислорода, но в результате такого получения энергии образуются местные выделения, которые и называют молочной кислотой. Два основных компонента молочной кислоты - водород и анион лактата.

Распад гликогена или его мобилизация происходят в ответ на повышение потребности организма в глюкозе. Гликоген печени распадается в основном в интервалах между приёмами пищи, кроме того, этот процесс в печени и мышцах ускоряется во время физической работы. Распад гликогена происходит путём последовательного отщепления остатков глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата. Гликозидная связь расщепляется с использованием неорганического фосфата, поэтому процесс называется фосфоролизом, а фермент гликогенфосфорилазой.

Гипергликемия -- это нарушение углеводного обмена, которое характеризуется содержанием глюкозы в крови выше нормы (3,3 -- 5,5 ммоль/л) и появлением ряда симптомов. Это состояние развивается при патологии многих органов, но особенно часто при сахарном диабете.

Виды гипергликемии

По степени тяжести гипергликемию можно разделить на следующие виды:

• легкая гипергликемия (при уровне глюкозы 6?10 ммоль/л),

• средняя гипергликемия (при уровне глюкозы 10?16 ммоль/л),

• тяжелая гипергликемия (при уровне глюкозы более 16 ммоль/л).

Тяжелая степень гипергликемия включает два таких состояния, как прекома, когда уровень глюкозы составляет 16,5 ммоль/л и выше, а также гиперосмолярная кома при уровне глюкозы выше 55,5 ммоль/л.

Гипергликемия бывает временная, которая может возникнуть у здоровых людей после приема пищи, и постоянная, развивающаяся при сахарном диабете.

В свою очередь гипергликемия при сахарном диабете может быть двух видов:

1. Гипергликемия натощак -- это состояние, которое развивается в случае, если человек не принимал пищу в течение восьми часов и более (уровень глюкозы повышается до 7,2 ммоль/л).

2. Постпрандиальная гипергликемия, которая возникает после приема пищи (уровень глюкозы в сыворотке крови составит в таком случае около 10 ммоль/л и выше).

Причины, которые могут привести к возникновению гипергликемии

Самой главной причиной повышения уровня глюкозы в крови является недостаточная выработка гормона инсулина, которая развивается при патологии поджелудочной железы и в частности при СД. При этом проницаемость клеточных стенок для глюкозы повышается, что и вызывает рост уровня сахара в крови. Но бываю случаи, когда инсулина нарабатывается достаточно, но чувствительность периферических клеток к нему снижена, за счет этого и развивается гипергликемия.

Причиной временной гипергликемии является нарушение диеты с избыточным употреблением в пищу углеводов, расщепление которых и приводит к скачку сахара в крови.

Гипергликемия может развиться под действием некоторых лекарственных препаратов: в-блокаторов, тиазидных диуретиков, кортикостероидов, ингибиторов протеаз, некоторых антидепрессантов.

Причиной гипергликемии могут быть стресс, хроническое инфекционное заболевание, воспалительный процесс, так как при этих состояниях происходит выброс катехоламинов, которые являются контринсулярными гормонами.

У людей, страдающих сахарным диабетом, причиной гипергликемии может стать ситуация, когда была пропущена инъекция инсулина или прием сахароснижающего препарата

Роль пентозофосфатного пути у взрослого человека состоит в вполнении 2 функий:

- он является поставщиком пентоз, которые необходимы для синтеза нуклеиновых кислот, коферментов, макроэргов для пластических целей.

- служит источником НАДФН2, который, в свою очередь, используется для:

1. восстановительных синтезов стероидных гормонов, жирных кислот

2. активно участвует в обезвреживании токсичных веществ в печени

3. в эритроцитах НАДФН2 восстанавливает трипептид глютатион, обеспечивая тем самым резистентность эритроцитов.

Размещено на Allbest.ru