Биохимия и ее задачи

8. выполняет роль смазочного материала для кожи, предохраняют её от сухости и растрескивания;

9. участвуют в передаче нервных импульсов;

10. липиды являются основным источником эндогенной воды - при окислении 100 г липидов образуется 107 мл эндогенной воды (из 100 г углеводов 57 мл воды, а из 100 г белков - 41 мл воды);

11. растворяющая - желчные кислоты, являясь стеринами, участвуют в растворении жирорастворимых витаминов А, Д, Е и К;

12. питательная роль - с пищей в организм поступают незаменимые ВЖК, которые имеют 2 и более двойных связей.

Незаменимые ВЖК в организме не синтезируются, но их роль велика:

1. они являются обязательным структурным компонентом биомембран;

2. препятствуют всасыванию холестерина в кишечнике;

3. стимулируют синтез желчных кислот в печени;

4. тормозят образование ЛПОНП, предупреждая развитие атеросклероза;

5. понижают свёртывание крови и понижают возможность тромбообразования;

6. повышают защитные силы организма;

7. предупреждают развитие кожных заболеваний;

8. являются источником гормоноподобных веществ.

Богаты ненасыщенными ВЖК растительные масла, в которых их содержание составляет 50-55%. Для полного удовлетворения суточной потребности взрослому человеку достаточно получать 15-20 г этих масел.

Простагландины, простациклины, тромбоксаны и лейкотриены

Это гормоноподобные вещества, которые в организме человека образуются из полиненасыщенных ВЖК. Главным предшественником этих соединений является арахидоновая кислота, которая в организме может образовываться из незаменимых ВЖК.

Установлено, что эти соединения могут образовываться во всех тканях и клетках организма за исключением эритроцитов. Они выполняют роль местных гормонов, вырабатываются в макроколичествах и регулируют функции клеток и тканей, находящихся по соседству или там же, где вырабатываются. Эти вещества имеют короткий период полураспада - живут от нескольких секунд до нескольких минут. После разрыва они подвергаются инактивации, накапливаются в печени и выводятся с мочой.

Биосинтез начинается с момента, когда под действием фосфолипазы А2 из ФЛ выделяется арахидоновая кислота, занимающая центральное место в метаболизме. В дальнейшем под влиянием фермента циклооксигеназы, а в лейкоцитах - липооксигеназы, в структуру арахидоновой кислоты включается молекула кислорода.

В случае образования простаноидов образуются циклические соединения, а лейкотриены являются ациклическими соединениями. простагландины и простациклины являются 5-членными циклическими соединениями, а тромбоксаны - 6-членными. [рис. схема образования, описанная выше]

Простациклины и простагландины обладают широким спектром действия. В эндокринных железах они стимулируют образование гормонов. В жировой ткани они тормозят липолиз. Действуя на одни и те же ткани, они порой оказывают противоположный эффект:

- регулируют сокращение гладких мышц бронхов, кишечника, матки;

- оказывают влияние на сокращение миокарда;

- регулируют кровоток в почках, контролируют выведение с мочой воды и электролитов;

- регулируют проницаемость капилляров, процессы тромбообразования.

В ЦНС простагландины раздражают центры терморегуляции, вызывая повышение температуры, лихорадку. Повышают чувствительность нервных окончаний к раздражающему действию гистамина.

Простациклин образуется главным образом в сердце и сосудах, препятствует образованию тромбов, способствует расширению сосудов, уменьшает артериальное давление.

Тромбоксаны образуются в тучных клетках и тромбоцитах. Они синтезируются в самом начале образования сосудистого тромба и запускают механизм, приводящий к образованию тромба, способствуя прилипанию тромбоцитов.

Лейкотриены образуются в лейкоцитах. Их биологический эффект связан с воспалительными процессами, иммунными и аллергическими реакциями. Они способствуют прилипанию лейкоцитов к стенке сосудов в местах воспаления. Также способствуют сокращению гладкой мускулатуры, регулируют тонус сосудов, особенно стимулируя сокращение коронарных артерий.

Переваривание липидов

Поступая с пищей, липиды в ротовой полости подвергаются только механической обработке. Липолитические ферменты в ротовой полости не образуются. Переваривание липидов будет происходить в тех отделах ЖКТ, где будут создаваться условия для эмульгирования и гидролиза, где будет оптимальная реакция среды для ферментов.

Все эти условия у взрослого человека создаются в кишечнике. У детей первого года жизни слизистая оболочка желудка вырабатывает липазы. рН лежит в слабо кислой среде (рН=5,5). Под влиянием желудочной липазы расщепляются эмульгированные жиры молока. У взрослого человека хотя и вырабатывается желудочная липаза, но она не активна, поскольку рН желудочного сока в норме лежит в резко кислой среде (рН=1,5-2,5).

Переваривание жиров пищи начинается в тонком отделе кишечника, где создаются все условия для гидролиза. В переваривании участвуют:

- желчные кислоты, которые образуются в печени;

- бикарбонаты и ферменты поджелудочной железы;

- ферменты собственно слизистой оболочки желудка.

При поступлении пищи из желудка в двенадцатиперстную кишку, слизистой последней начинают выделятся регуляторы:

- химоденин;

- секретин;

- холецистокинин;

- энтерокинин.

Все они обеспечивают желчеобразование в печени, сокращение желчного пузыря, выделение панкреатического сока и стимуляцию секреции желез тонкого кишечника.

Также под влиянием бикарбонатов поджелудочной железы будет происходить нейтрализация соляной кислоты. При разложении образующейся угольной кислоты выделяется СО2, который способствует лучшему перемешиванию пищевого комка.

Основную роль в переваривании пищи играют желчные кислоты, которые образуются в печени из холестерина. В основе всех желчных кислот лежит структура циклопентанпергидрофенантрена:

Родоначальником желчных кислот является холевая кислота, которая содержит ОН-группу в 3, 7 и 12 положениях. Производными холевой кислоты являются:

1. хенодезоксихолевая кислота, которая имеет 2 ОН-группы в 3 и 7 положениях;

2. дезоксихолевая кислота, имеющая окси-группы в 3 и 12 положениях;

3. литохолевая кислота, имеющая одну окси-группу в 3 положении.

Большая часть желчных кислот в печени конъюгирована глицином и таурином. Их еще называют парные желчные кислоты, например гликохолиевые, таурохолиевые кислоты. Соотношение конъюгатов меняется в зависимости от характера принимаемой пищи. В случае преобладания углеводов увеличивается содержание глициновых конъюгатов. Если преобладают белки в диете, то увеличивается содержание тауриновых конъюгатов.

Выделение желчных кислот способствует:

1. эмульгированию жира;

2. активации панкреатических липаз, фосфолипаз;

3. способствуют всасыванию труднорастворимых в воде веществ: ВЖК, ХС, моношлицеридов, жирорастворимых витаминов.

При эмульгировании жир дробится на мелкие капельки, что значительно увеличивает поверхность контакта липида с ферментами. Желчные кислоты обволакивают эти капельки, препятствуя тем самым их слиянию. Таким образом стабилизируется эмульсия жира, который будет подвергаться гидролизу под влиянием панкреатических липаз. Помогают гидролизу жира ионы Са2+, которые образуют комплекс со свободными ВЖК. [рис. гидролиза трипальмитина: трипальмитин +3 воды (липаза) глицерин+ 3 С15Н31СООН] [рис. гидролиза фосфатидилхолина: фосфатидилхолин +4 воды(фосфолипазы А1, А2, С, D) глицерин + С15Н31СООН + С17Н31СООН +Н3РО4 +НО-СН2- СН2-N( СН3) 3] Фосфолипаза А1 действует на связь между глицерином и предельной ВЖК, А2 - между глицерином и непредельной ВЖК, С - между глицерином и фосфорной кислотой, D - между фосфорной кислотой и холином (HO-CH2-CH2-N+(CH3)3).

В результате гидролиза пищевого жира образуются спирты, фосфаты, ВЖК, азотистые основания, АК и другие соединения. Необходимо отметить, что в расщеплении жиров принимают участие и кишечные липазы, но их активность невысокая. К тому же они расщепляют только моноглицериды.

Установлено, что всасывание продуктов гидролиза жира имеет свои особенности. Легко всасываются простой диффузией в слизистую кишечника спирты, АК, фосфаты, короткоцепочечные ВЖК (10-14 атомов С), азотистые основания. Труднорастворимые в воде продукты гидролиза (ВЖК, моноглицериды, холестерин, жирорастворимые витамины) всасываются только в комплексе с желчными кислотами. Эти комплексы называются холеиновыми. В таком виде эти соединения проходят через биомембраны энтероцитов. В эпителии клеток ворсинок кишечника происходит распад холинового комплекса. При этом желчные кислоты сразу поступают в ток крови и через систему воротной вены попадают в печень, откуда они вновь поступают в составе желчи в желчный пузырь и могут вновь принимать участие в новом акте переваривания жира пищи.

Установлено, что общий фонд желчных кислот у взрослого человека составляет 2,8-3,5 г. При этом они совершают 5-6 оборотов в сутки за счёт печёночно-кишечной циркуляции. После того, как продукты гидролиза жира поступили в энтероциты, в стенке кишечника начинают синтезироваться жиры, специфичные для данного организма, которые по своему строению отличаются от пищевого жира.

Механизм ресинтеза жира

Ресинтез жира в стенке кишечника происходит следующим образом:

1. сначала продукты гидролиза (глицерин, ВЖК) активируются с использованием АТФ. Далее происходит последовательное ацилирование глицерина с образованием моно-, ди-, триацилглицеридов. Центральное место в синтезе жира в стенке кишечника занимает фосфатидная кислота. Из неё в сенке кишечника, как правило в первые часы после приема пищи, образуются простые (ТГ) и сложные (ФЛ) жиры. [рис. активации глицерина и ВЖК: глицерин (глицеролкиназа, при этом АТФ в АДФ) -глицерофосфат; R-CH2-CH2-COOH +HS-КоА (ацил-S-КоА-синтетаза, при этом АТФ в АМФ)R-CH2-CH2-COSKoA]

2. [рис. присоединения к -глицерофосфату активированного остатка ВЖК: -глицерофосфат+ R1-COSKoA(ацилтрансфераза) моноацилглицерин +HS-KoA(ацилтрансфераза, +R2-CO-SKoA) диацилглицерин+ HS-KoA. Диацилглицерин может присоединять инозит с образованием фосфатидилинозита; серин - фосфатидилсерин (под действием ПФ отнимается СО2 и образуется фосфатидилэтаноламин, с прибавлением к которому 3 СН3 образуется фосфатидилхолин); также может присоединять воду с выделением фосфорной кислоты на место которой присоединяется 3 активированный остаток ВЖК]

Транспортные формы липидов в организме

Липиды являются нерастворимыми в воде соединениями, поэтому для их переноса кровью необходимы специальные переносчики, растворимые в воде. Такими транспортными формами являются липопротеины плазмы крови, которые относятся к свободным липопротеинам (ЛП). Ресинтезированный жир в клетках кишечника, либо синтезированный жир в клетках других органов и тканей может быть транспортирован кровью только после включения в ЛП, где роль стабилизатора играют белки.

Мицеллы ЛП имеют наружный слой и ядро. Наружный слой состоит из белка, ФЛ и свободного ХС, которые имеют гидрофильные полярные группы и проявляют сродство к воде. Ядро формируется из ТГ и эфиров ХС. Все эти соединения, входящие в состав ядра, не обладают гидрофильными группами.

ЛП транспортируют: ФЛ, ТГ, холестерин. Могут транспортировать некоторые жирорастворимые витамины (А,D,Е,К). Выделяют 4 класса транспортных ЛП, которые отличаются друг от друга по химическому составу, размером мицелл и транспортируемым липидам. Поскольку они имеют разную плотность и скорость оседания в растворе NaCl, их разделяют на следующие группы:

ХМ - хиломикроны. Они образуются в стенке тонкого отдела кишечника;

ЛПОНП - липопротеины очень низкой плотности - образуются в стенке кишечника и печени;

ЛПНП - липопротеины низкой плотности - образуются в стенке кишечника, печени и эндотелии капилляров из ЛПОНП под действием липопротеидлипазы;

ЛПВП - липопротеины высокой плотности - образуются в стенке тонкой кишки и печени.

Таким образом, ЛП крови образуются и секретируются 2-мя видами клеток - энтероцитами и гепатоцитами. При электрофорезе белков сыворотки крови ЛП движутся в зоне - и -глобулинов, поэтому их по элекрофоретической подвижности могут обозначить как:

ЛПОНП - пре--ЛП

ЛПНП - -ЛП

ЛПВП - -ЛП

ХМ - как самые большие по размеру частиц и самые тяжёлые при электрофорезе не движутся и остаются на старте.

Принято считать, что ХМ отсутствуют в крови натощак, а синтезируются они в стенке тонкого кишечника особенно активно после приема жирной пищи. Они транспортируют в основном ТГ от клеток кишечника и жировых депо к клеткам органов и тканей. Имеют большие размеры мицелл и поэтому не проникают в стенки сосудов. Завершается распад ХМ через 10-12 часов после приема пищи под влиянием липопротеидлипазы печени, жировой ткани, эндотелия капилляров. Продукты гидролиза вовлекаются в клеточный метаболизм.

ЛПОНП и ЛПНП транспортируют преимущественно холестерин. Эти фракции приносят его в клетки органов и тканей, которые используют ХС для построения биомембран, для образования стероидных гормонов и витаминов группы D. Их ещё называют атерогенными фракциями (пре- и ).

ЛПВП - осуществляют транспорт холестерина из клеток и тканей в печень, где он окисляется, превращаясь в желчные кислоты. Это антиатерогенная фракция.

ЛПОНП, ЛПНП и ЛПВП путём эндоцитоза поглощаются клетками печени, кишечника, почек, надпочечников, жировой ткани и разрушаются в лизосомах или микросомах.

Ресинтезированный жир в стенке кишечника соединяется с небольшим количеством белка и образует стабильные комплексные частицы, которые называются ХМ. Поскольку размеры частиц большие, то они не могут проникать из эндотелия клеток кишечника в кровяные капилляры. Они диффундируют в лимфотическую систему кишечника, а из неё в грудной проток и в кровеносное русло. Уже после приёма пищи через 1,5-2 часа начинают расти концевые ХМ, которые достигают максимума к 4-6 часу после приёма жирной пищи.

Активное поступление ХМ в печень, жировую ткань, где под влиянием ферментов липопртеидлипаз (регулируются гепарином) они распадаются с образованием глицерина и ВЖК. Часть ВЖК используется клетками, а часть с помощью транспортных белков крови. Завершается распад ХМ через 10-12 часов после приёма пищи.

Индекс атерогенности - соотношение ХС в ЛПОНП, ЛПНП и ЛПВП.

Катер = (ХСлпнп + ХСлпонп ) / ХСлпвп.

В норме индекс атерогенности 2-3, если же он выше 4, то очень велика вероятность развития атеросклероза.

Превращение липидов в тканях

В тканях постоянно идут процессы распада и синтеза липидов. Основную массу липидов организма человека составляют ТГ, которые в клетке имеются в виде включений. Период обновления ТГ в разных тканях составляет в среднем от 2 до 18 суток. Распад липидов происходит в лизосомах, в меньшей степени в микросомах и цитоплазме клеток при участии тканевых липаз. В результате тканевого липолиза образуются общие метаболиты: глицерин и ВЖК, окисление которых до конечных продуктов (воды и углекислого газа) сопровождается выделением большого количества энергии в виде АТФ.

Окисление глицерина в тканях тесно связано с гликолизом и гексодифосфатным путём путем превращения глюкозы, в который вовлекаются метаболиты глицерина по следующей схеме:



киназа v АТФ АДФ

дегидрогеназа v НАД НАДН2, Н2О, 3АТФ

дегидрогеназа, +Н3РО4 v НАД НАДН2

дифосфоглицераткиназа v АДФАТФ

фосфоглицеромутаза v

енолаза v

фосфоенолпируваткиназа v АДФАТФ

+ HS-KoA, -СО2, |

ТПФ, липоевая кислота v НАДНАДН2

[каждая молекула НАД·Н2 идет в митохондрии, где дает 3 молекулы АТФ]

Энергетический эффект окисления глицерина: АТФ=(3+3+1+1+3+12)-1=22

Таким образом, энергетический эффект окисления 1 молекулы глицерина в кислородных условиях составляет 22 молекулы АТФ.

Окисление ВЖК в тканях изучал Кнопп (1904г), который показал, что процесс окисления ВЖК до конечных продуктов циклический. Он назвал окисление ВЖК -окислением.

Все ВЖК, имеющие чётное количество углеродных звеньев в цепи, обязательно окисляясь, укорачиваются в результате 1 бета цикла на 2 углеродных звена и проходят последнюю стадию превращения масляной кислоты, которая имеет свои особенности.

Ленинджером в 1949 году было установлено, что окисление ВЖК идет в митохондриях. Линнен в 1954 году установил, что -окисление в тканях сопровождается укорочением ВЖК на 2 углеродных звена. В дальнейшем Ац-КоА окисляется до конечных продуктов в ЦТК. Линнен описал все стадии окисления ВЖК. В наше время -окисление ВЖК в тканях называется циклом Кноппа-Линнена.

Установлено, что процесс -окисления начинается в цитоплазме клеток с активации ВЖК. Биомембраны митохондрий для ВЖК не проницаемы и их транспорт внутрь митохондрий возможен только при участии азотистого основания - карнитина. Ацил-КоА в цитоплазме соединяется с карнитином при участии трансферазы. Образовавшийся комплекс ацил-карнитин легко проникает в митохондрии. В межмембранном пространстве уже при участии митохондриальных трансфераз этот комплекс распадается. Карнитин возвращается в цитозоль, а ВЖК подвергается окислению в матрице. Т.о. карнитин выполняет роль челнока для ВЖК между цитоплазмой и митохондриями.

[рис. R-CH2-CH2-COOH (это ВЖК) (Ацил-КоА-синтетаза, АТФАДФ+Фн, +HS-KoA) R-CH2-CH2-COSKoA (это ацил-КоА)(дегидрогеназа, ФАДФАДН2, Н2О, 2АТФ) R-CH=CH-COSKoA (это еноилацил-КоА)(еноилацилКоА-гидратаза, +Н2О) R-CH(ОН)-CH2-COSKoA (это -гидроксиацил-КоА) (дегидрогеназа, НАДНАДН2, Н2О, 3АТФ) R-C(O)-CH2-COSKoA (это -кетоацил-КоА) (тиолаза, +HS-KoA) R-COSKoA (это ацил-КоА) + CH3-COSKoA (это ацетил-КоА, идет в ЦТК где выделяется 12 АТФ)]

Так идет окисление всех ВЖК. В результате одного -цикла выделяется 5 молекул АТФ, АцКоА включается в ЦТК и дает еще 12 молекул АТФ. Т.о. в результате окисления 2-х углеродных атомов цепи ВЖК выделяется 17 молекул АТФ.

Окисление масляной кислоты.

Масляная кислота бутирил-КоА кротонил-КоА -гидроксибутирил-КоА ацетоацетил-КоА. Особенность последней стадии окисления ВЖК в том, что в тиолазной реакции образуется 2 молекулы Ац-КоА, одна из которых не проходила начальный этап -окисления с выделением 5 молекул АТФ.

АТФ(ВЖК)=n/2*17-6,

где:

n - количество углеродных звеньев ВЖК;

17 - количество молекул АТФ, выделяющееся в результате 1 бета цикла окисления (12 - ЦТК, 5 - само -окисление);

6 (1+5): 1 - та молекула АТФ, которая поглощается при активировании ВЖК;

5 - количество АТФ, которые не выделяются на последней стадиях окисления при превращении масляной кислоты.

Окисление ВЖК, имеющих нечётное количество углеродных звеньев.

Такие ВЖК поступают в организм человека с пищей морских организмов, растений, мяса жвачных животных и растений. Окисление происходит также, как и ВЖК, имеющих чётное число углеродных звеньев, но только до последней стадии, когда образуется пропионил-КоА.

CH3-CH2-COSKoA (это пропионил-КоА) (карбоксилаза, биотин), +СО2, +Н2О, АТФАДФ+Фн) СООН-СН(СН3)-СOSKoA (это метитмалонил-КоА) (мутаза) СООН-СН2-СН2-СOSKoA (это сукцинил-КоА)

Образующийся сукцинил-КоА является одним из метаболитов ЦТК, куда он вовлекается для своего дальнейшего окисления.

ВЖК, окисляясь в клетке, дают большое количество энергии в виде макроэргических связей в молекулах АТФ, которая (энергия) используется мышцами (сердечной, скелетными), нервной тканью, при длительных физических нагрузках, в стрессовых ситуациях.

Биосинтез глицерина и ВЖК в тканях

Биосинтез глицерина в тканях тесно связан с метаболизмом глюкозы, которая в результате катаболизма проходит стадии образования триоз. Глицеральдегид-3-фосфат в цитоплазме под влиянием глицерол-дегидрогеназы (НАДН2) превращается в глицерол-3-фосфат, занимающий центральное место в биосинтезе простых и сложных жиров. Глицерол-3-фосфат, ацилируясь, превращается в фосфатидную кислоту, из которой образуются нейтральные и сложные жиры (ФЛ).

Биосинтез ВЖК в тканях происходит в эндоплазматической сети. Исходным материалом синтеза ВЖК в тканях является ацетил-КоА, который в цитозоль поступает из митохондрий, где образуется при окислении метаболитов белков, углеводного и липидного обменов. Также может образовываться из цитрата, который в силу ряда причин (при гиподинамии, избыточном питании), когда значительно снижается интенсивность окислительных процессов в ЦТК (в митохондриях) выходит в цитозоль, тем самым стимулируя синтез ВЖК. Цитрат в цитозоле под влиянием лиазы распадается на АцКоА и ЩУК. АцКоА участвует в биосинтезе ВЖК, а ЩУК при участии малатдегидрогеназы (НАДН2) восстанавливается до малата, который возвращается в митохондрии, где вновь окисляется до ЩУК. Тем самым завершается внутренний челночный цикл.

Условием для биосинтеза ВЖК в тканях:

- наличие ацетил-КоА;

- наличие НАДФН2, поступающего для реакции синтеза из пентозного цикла;

- наличие специальных белков-переносчиков (НS-АПБ-ацил переносящие белки);

- наличие энергии в форме АТФ; СО2; Н2О;

- наличие ферментов синтеза ВЖК.

Процесс биосинтеза ВЖК циклический. Каждый цикл включает 6 этапов. Ацетил-КоА используется только на 1 этапе, как “затравка синтеза” с образованием 3-х углеродного соединения малонил-КоА.

1 этап - образование малонил-КоА:

СН3-СОSKoA (это ацетил-КоА) (АцКоА-карбоксилаза (биотин), +СО2, +Н2О, АТФАДФ+Фн) СOOН-СН2-СОSKoA (это малонил-КоА).

2 этап - перенос ацетила и малонила на специальные белки под действием соответствующих трансфераз:

СOOН-СН2-СОSKoA (это малонил-КоА) (малонилтрансфераза, +HS-АПБ, -HS-KoA) СOOН-СН2-СОSАПБ (это малонил-АПБ);

СН3-СОSKoA (это Ац-КоА)(ацилтрансфераза, +HS-АПБ, -HS-KoA) СН3-СОSАПБ (это ацетил-АПБ).

3 этап - конденсация малонила и ацетила под влиянием синтетазы (конденсирующий фермент):

СOOН-СН2-СОSАПБ (это малонил-АПБ) + СН3-СОSАПБ (это ацетил-АПБ)(конденсирующий фермент, -СО2, -HS-АПБ) СН3-С(О)-СН2-СОSАПБ (это ацетоацетил-АПБ).

4 этап - восстановление -кетоацетила-АПБ при участии редуктазы (НАДФН2):

СН3-С(О)-СН2-СОSАПБ (это ацетоацетил-АПБ) (редуктаза, НАДФН2НАДФ) СН3-СН(ОН)-СН2-СОSАПБ (это -гидроксибутирил-АПБ).

5 этап - дегидратация -гидроксибутирила-АПБ:

СН3-СН(ОН)-СН2-СОSАПБ (это -гидроксибутирил-АПБ)(дегидратаза, -Н2О) СН3-СН=СН-СОSАПБ (это кротонил-АПБ или еноилацетил-АПБ).

6 этап - восстановление еноилацетила-АПБ при участии редуктазы (НАДФН2):

СН3-СН=СН-СОSАПБ (это кротонил-АПБ)(редуктаза, НАДФН2НАДФ) СН3-СН2-СН2-СОSАПБ (это бутирил-АПБ).

Т.о., в результате первого цикла синтеза ВЖК образуется 4-х углеродный фрагмент. Далее, в зависимости от того какую ВЖК в клетке нужно синтезировать, будут последовательно и циклично присоединяться молекулы малонил-КоА. Завершается синтез любой ВЖК реакцией гидролиза с участием фермента деацилазы: R-СН2-СН2-COSАПБ (деацилаза, +Н2О, -HS-АПБ) R-СН2-СН2-COОН (это ВЖК).

Для расчета количества молекул АТФ, необходимых для синтеза ВЖК, а также количества синтеза и количества молекул малонил-КоА можно воспользоваться формулой: n/2-1, где n - количество углеродных атомов ВЖК.

Таким образом, в организме можно синтезировать все предельные ВЖК и непредельные ВЖК, имеющие 1 двойную связь.

Биосинтез холестерина (ХС)

Основа - циклопентанпергидрофенантрен

Биосинтез ХС в клетках печени, тонкого кишечника и кожи осуществляется из АцКоА, который освобождается в результате распада белков, липидов и углеводов. Эндогенный ХС синтезируется преимущественно в печени (85%), в небольшой степени в тонком кишечнике (10%) и коже (5%).

Всего в организме взрослого здорового человека массой 70 кг за сутки образуется 2,8-3,5 г ХС. С пищей за сутки в организм поступает около 0,3 г ХС. Источником ХС для организма человека являются липиды пищи и эндогенный холестерин. Печень участвует в распределении ХС между клетками органов и тканей через транспортные ЛП крови. На экспорт ХС синтезируется только печенью и тонкой кишкой.

Холестерин является обязательным компонентом клеток. Наиболее богата ХС плазматическая мембрана гепатоцитов, где на его долю приходится 30% всех мембранных липидов. В миелине уровень ХС составляет 20%. В свободном виде и в виде эфиров он содержится в ЛП крови, входит в состав жировых включений цитоплазмы.

В организме человека ХС выполняет следующие функции:

1. структурная - ХС является структурным компонентом биомембран клеток. Принимает участие в регуляции их проницаемости, регулирует активность ферментов, работу рецепторов и переносчиков биомембран;

2. метаболическая - связана с тем, что ХС является предшественником стероидных гормонов (андрогены, эстрогены, минерало- и глюкокортикоиды), витамина D3 и желчных кислот.

Процесс биосинтеза ХС сложный и многоступенчатый и включает 35 реакций. Детали синтеза ХС практического врача не интересуют, поскольку многочисленные попытки управлять этим процессом в терапевтических целях оказались безуспешными, но знать схему биосинтеза надо. Источником БС ХС является ацетил-КоА, который образуется в результате катаболизма белков, углеводов и липидов.

2 ацетил-КоА (2 углеродных атома) (ацетил-КоА-тиолаза) ацетоацетил-КоА (4С) (гидроксиметилглутарил-КоА-синтетаза, +АцКоА) -гидрокси--метилглутарил-КоА (6С) (редуктаза) 5 мевалоновая кислота (6С) (конденсация) сквален (30С) (циклизация) ланостерин (30С) (происходит деметилирование и перемещение двойной связи в кольце, -3СН3) холестерин (27С)

Освободившийся в результате распада клеток, ХС с помощью ЛПВП транспортируется в печень, где при участии цитохрома Р450 окисляется с образованием желчных кислот. примерно 80% окисленного ХС выводится с желчными кислотами через кишечник в виде капостеринов.

Патология липидного обмена

На этапе поступления с пищей. Обильная жирная пища на фоне гиподинамии ведёт к развитию алиментарного ожирения. Нарушение обмена может быть связано с недостаточным поступлением жира в организм с пищей, что приводит к развитию дерматитов, склероза сосудов из-за недостатка в незаменимых ВЖК. Полное исключение липидов из пищи ведет к авитаминозам (А, D, Е, К). Недостаточное поступление с пищей липотропных веществ ведет к нарушению синтеза ФЛ - структурных компонентов клеток - и в конечном итоге к развитию жировой инфильтрации печени, тканей (ФЛТГ). Липотропными веществами являются: холин, инозит, серин - обязательные структурные компоненты ФЛ, а также витамин В6 (ПФ) - кофермент декарбоксилазы серина, метионин - донор метильных групп при биосинтезе фосфатидилхолина, фолиевая к-та и витамин В12 - коферменты метил-ТФ.

На этапе пищеварения. При поражении печени, желчных путей, желчного пузыря, когда в результате воспалительных процессов нарушается синтез или выведение в кишечник желчных кислот, когда нарушается биосинтез ЛП крови. Наиболее часто эти нарушения связаны с нарушением экскреция желчных кислот, что ведет к скоплению желчи в желчном пузыре, насыщении ее ХС. В этих условиях могут образовываться холестериновые камни. Застой желчи, воспалительные заболевания в печени и желчном пузыре способствуют осаждению ХС. Центрами образования холестериновых камней служат слущивающиеся клетки эпителия, на которые осаждается эпителий. Развитие желчекаменной болезни приводит к нарушению оттока желчи в кишечник и нарушению перевариванию липидов. В крови наблюдается гиперхолестеринэмия.

Поражение поджелудочной железы, слизистой тонкой кишки ведёт к нарушению переваривания жира. Развивается стеаторея, когда содержание жира в тканях увеличивается и составляет более 50%, кал становится ахоличный (преобретает серовато-белый цвет). Причины - нарушение образования или выведения желчных кислот. Нарушается функция поджелудочной железы (образование липаз, фосфолипаз, холестераз), воспаление слизистой в тонкой кишке, нарушается всасывание.

Липидный обмен нарушается при сахарном диабете. Накопление недоокисленных веществ ведёт к развитию кетоза. В случае недостаточной выработки инсулина интенсивному окислению подвергаются липиды клеток, что сопровождается избыточным Ацетил КоА, а это усиливает синтез ХС (гиперхолестеринэмия).

На этапе обмена ХС. Самым распространённым заболеванием является атеросклероз, которое характеризуется отложением ХС в стенке сосудов и тканей. Вокруг ХС формируются бляшки, развивается соединительная ткань (склероз), развивается кальцификация сосудов, тромбозы, нарушается кровоснабжение тканей. Болезнь развивается тогда, когда между клетками тканей и ЛП крови нарушается гомеостаз, развивается гиперлипопротеинэмия. Как правило, в крови растёт содержание фракций ЛПОНП и ЛПНП, которые снабжают клетку ХС. Снижение содержания ЛПВП - назначение которых удалять избыточный ХС. В клетки сосудов проникают все ЛП за исключением хиломикронов. Поскольку в их состав входят ФЛ, ТГ и белки, они быстро распадаются и удаляются из клетки. ХС выходит в межклеточное пространство. Он является чужеродным, поэтому его окружают марофаги. Все вещества, фагоцитирующие ЛП крови, разрушают ферменты лизосом за исключением ХС. Накапливаясь в большом количестве, откладывается в межклеточном пространстве, инкапсулируясь соединительной тканью, он ведёт к развитию склероза, к образованию атеросклеротических бляшек. Развитию его способствует курение, употребление алкоголя, сахарный диабет, обильная жирная пища и гипертоническая болезнь, т.е. все заболевания, которые ведут к повреждению стенок сосудов токсинами.

Гормоны

Гормоны - мобильные посредники в регуляторной системе. Термин «гормон» - от латинского «побуждать к действию».

Гормоны - это вещества, синтезирующиеся специальными железами, транспортируемые кровью и воздействующие на различные органы.

Гормоны характеризуются:

- синтезируются железами внутренней секреции;

- действуют дистантно;

- строгая специфичность действия;

- высокая биологическая активность (концентрация 10-12-10-15 моль/л).

В настоящее время установлено, что гормоны образуются во всех тканях.

Выделяют гормоны:

- с эндокринным эффектом - гормоны, синтезируемые ЖВС и поступающие в кровь;

- с паракринным эффектом - гормоны образуются в одном месте и действуют рядом;

- гормоны с аутокринным эффектом - действуют на ту ткань, где и образуются.

Для каждого гормона существует ткань-мишень. По первым представлениям, ткань-мишень - это та ткань, в которой гормоны вызывают физиологические или биохимические изменения. Например, тиреотропный гормон действует на щитовидную железу, следовательно, ткань-мишень - щитовидная железа; для инсулина - печень, мышечная ткань, жировая ткань.

По современным же представлениям, ткань-мишень - это ткань, в которой имеются рецепторы к данному гормону.

Концентрация гормонов значительно ниже, чем других БАВ, поэтому клетка-мишень должна отличить гормоны от других соединений, что осуществляется с помощью рецепторов - молекул узнавания. Связывание гормона с рецептором основано на комплиментарности какого-то участка мембраны. G+RGRG+R Комплекс «гормон-рецептор» может быть более активен, чем просто гормон.

Свойства рецепторов: связывают гормоны, генерируют сигналы (усиливают сигналы гормона).

Гормоны - это межклеточные регуляторы рецепторного действия (включая и гормоны и нейромедиаторы).

Классификация гормонов

Существует несколько видов классификации.

По месту образования гормонов:

1. гормоны гипоталамуса;

2. гормоны гипофиза;

3. гормоны щитовидной железы;

4. гормоны поджелудочной железы;

5. гормоны паращитовидных желез;

6. гормоны надпочечников;

7. гормоны половых желез;

8. гормоны местного действия.

По химическому строению:

1. белково-пептидные гормоны: гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной железы, паращитовидных желез;

2. производные аминокислот: адреналин, норадреналин, тироксин, трийодтиронин;

3. стероиды: в их основе лежит структура циклопентанпергидрофенантрена, образуются из холестерина (половые гормоны, коры надпочечников).

По механизму действия (по расположению рецепторов):

1. гормоны, действующие через внутриклеточный рецептор - липофильные гормоны - стероиды и тиреоидные гормоны;

2. гормоны, действующие через рецепторы, находящиеся на поверхности клетки - гидрофильные гормоны. Они действуют через внутриклеточный посредник - мессенджер.

Гормон - первый посредник, а цАМФ, ионы Са2+, фосфатидилинозиды - вторые (чаще цАМФ, которая образуется из АДФ) посредники. [рис. цАМФ]

Механизм действия гормонов

Липофильные гормоны.

Гормон диффундирует через плазматическую мембрану и связывается внутренними рецепторами, образуется комплекс «гормон-рецептор», который активируется и действует на ДНК. G+RGRGR*ДНК. В ДНК выделяют гормон-чувствительный элемент (ГЧЭ). Под его влиянием изменяется транскрипция, что влияет на деградацию мРНК. Гормоны влияют на процессинг белка. Гормоны действуют непосредственно на ДНК, активируют ферменты, стимулируя их синтез.

Гидрофильные гормоны.

Самый распространенный второй посредник - цАМФ-аденилатциклазная система. Она состоит из 2 частей: собственно аденилатциклазный компонент и протеинкиназный компонент.

В плазматической мембране находятся рецепторы 2 типов: Rs - стимулирующий и Ri - ингибирующий. Внутри мембран находится G-белок (Gs, Gi) (читается джи-белок). G-белок распадается на и субъединицы, которые могут взаимодействовать между собой. -субъединица и ГТФ действуют на аденилатциклазу, превращая ее в активную форму. Эта активная аденилатциклаза находится на внутренней поверхности ЦПМ. Под влиянием АЦ АТФ превращается в цАМФ+ФФн. Разрушается цАМФ с помощью фермента - фосфодиэстеразы.

После образования АЦ включается протеинциклазный компонент. цАМФ + протеинкиназа (фермент, вызывающий фосфорилирование других белков) активированая протеинкиназа. Протеинкиназа - тетрамер, содержащий 2 субъединицы R (регуляторная субъединица) и 2 субъединицы C (каталитическая субъединица). R2C2+4цАМФR2(4цАМФ) +2C (активная протеинкиназа). Активная протеинкиназа вызывает фосфорилирование белков.

Белок+ АТФ(над стрелкой 2С) фосфопротеин (серин-фосфат, треонин-фосфат) +АДФ.

В результате образования фосфорилированных белков могут быть:

1. усиленный распад гликогена: фосфорилаза Вфосфорилаза А;

2. изменение транспорта ионов;

3. изменение метаболизма углеводов, липидов;

4. регулируется генная транскрипция.

Таким образом, фосфорилирование белков является важнейшим регуляторным механизмом.

Ионы Са2+.

Образуют соединение с белком - кальмодулин. Комплекс Са2+-кальмодулин активирует ферменты (аденилатциклазу, фосфодиэстеразу, Са2+-зависимую протеинкиназу). Есть группа гормонов, для которой второй посредник неизвестен - инсулин, гормон роста, пролактин.

Гормоны центральных желез - гипоталамуса и гипофиза

Раздражитель действует на ЦНС, импульсы передаются в гипоталамус, который выделяет регулирующие факторы - либерины и статины. Эти факторы действуют на аденогипофиз, который выделяет тропные гормоны. Тропные гормоны действуют на периферические эндокринные железы, а те, в свою очередь, на ткани-мишени, в которых формируется физиологический или биохимический ответ. [можно оформить в виде вертикальной схемы со стрелочками] Также существует обратная связь между периферическими железами и тропными гормонами.

Гормоны гипоталамуса поступают в гипофиз через портальную систему сосудов.

Гормоны гипоталамуса:

1. кортикотропин - релизинг-гормон (кортиколиберин) - КРГ - влияет на секрецию АКТГ и выделение эндорфинов;

2. тиреотропин - релизинг-гормон (тиреолиберин) - ТРГ - влияет на секрецию ТТГ;

3. гонадотропин - релизинг-гормон - ГнРГ - влияет на секрецию лютеинизирующего (ЛГ) и фолликулстимулирующего (ФСГ) гормон;

4. гормон роста - релизинг-гормон - СТГ-РГ- влияет на секрецию гормона роста;

5. гормон, ингибирующий высвобождение гормона роста (соматостатин) - СС - тормозит секрецию гормона роста;

6. гормон, ингибирующий высвобождение пролактина (пролактинингибирующий гормон) - ПИГ - тормозит секрецию пролактина.

Многие гормоны гипоталамуса образуются и в других отделах НС и в периферических тканях, например, соматостатин - образуется в поджелудочной железе. Посредником в действии релизинг-факторов является цАМФ, но может использоваться и Са2+-фосфолипидный механизм. Гормоны гипоталамуса не только влияют на секрецию и выделение гормонов гипофиза, но и могут увеличивать и синтез гормонов.

Гормоны передней доли гипофиза (аденогипофиза):

1. простые белки;

2. гликопротеины;

3. пептиды семейства проопиомеланокортина (ПОМК).

Гормоны - простые белки:

1. гормон роста (ГР);

2. пролактин (ПРЛ);

3. плацентарный пролактин (лактоген) (ПЛ) - хорионический соматомаммотропин (ХС).

Эти гормоны стимулируют рост и лактацию. Содержат 190-195 аминокислот, они близки по строению и эффекту.

Гормон роста содержит 191 АК. Строение на 85% аналогично строению холестерина (ХС) и на 35%- с пролактином (ПРЛ). Концентрация гормона роста выше, чем других гормонов. Секретируется эпизодически. Влияют стрессовые состояния, белковая пища, физические упражнения - при этом повышается секреция.

Влияние на обмен веществ:

а) повышает синтез белка:

- повышает транспорт АК в клетки;

- повышает синтез РНК и ДНК;

- повышает интенсивность трансляции белков.

Гормон роста действует через инсулинподобный фактор роста (ИФР-1,2). ИФР-1- это главный посредник в действии гормона роста.

б) влияет на углеводный обмен - антагонист инсулина:

- повышает содержание глюкозы в крови - гипергликемия;

- снижает периферическую утилизацию;

- повышает продукцию глюкозы в процессе глюконеогенеза.

в) влияет на липидный обмен, стимулирует липолиз:

- увеличивает скорость окисления ВЖК (в печени).

г) влияет на минеральный обмен:

- задерживает в организме кальций, магний, фосфор, стимулирует рост костной ткани.

Гиперсекреция гормона роста у детей проявляется в виде гигантизма, у взрослых - акромегалия. Дефицит - гипосекреция - приводит к карликовости.

Пролактин - белок, состоящий из 198 АК. Его секреция увеличивается при беременности и лактации. Участвует в инициации лактации и поддерживает ее уровень. Внутриклеточный медиатор для ПЛ не известен.

Хорионический соматомаммолиберин (плацентарный лактоген) - не выполняет строго специфических функций, стимулирует лактацию и лютеотропную активность. Эффекты метаболизма такие же, как и у гормона роста.

Гликопротеиновые гормоны гипофиза и плаценты:

1. тиреотропный гормон (ТТГ);

2. лютеинизирующий гормон (ЛГ);

3. фолликулостимулирующий гормон (ФСГ);

4. хорионический гонадотропин (ХГ или ВХГ или ХГЧ).

Первые 3 гормона вырабатываются гипофизом, а ХГ - плацентой.

Эти 4 гормона структурно близки, они действуют через цАМФ. ФСГ, ЛГ, ХГ - гонадотропины, т.е. они действуют на половые железы.

ФСГ связывается с клетками-мишенями (у женщин - фолликулярные клетки яичников, у мужчин - клетки Сертоли семенников). Стимулирует рост фолликулов, подготавливает их к действию ЛГ. В мужском организме ФСГ индуцирует синтез андроген-связывающего белка, стимулирует рост семенников, семенных канальцев, сперматогенез.

ЛГ (лютропин). Клетки-мишени - клетки желтого тела у женщины и клетки Лейдена у мужчин. ЛГ стимулирует образование прогестерона у женщин и тестостерона (из холестерина) у мужчин. У женщин стимулирует овуляцию.

ХГЧ - хорионический гонадотропин человека - плацентарный гормон, синтезируется в плаценте и по строению близок к ЛГ. Его содержание возрастает в крови и в моче после имплантации (ранний признак беременности).

ТТГ. Клетки-мишени - клетки щитовидной железы. Увеличивает синтез трийодтиронина (Т3) и тироксина (Т4). Стимулирует включение йода и гидролиз тиреоглобулина с образованием трийодтиронина и тироксина. ТТГ увеличивает синтез белка в ЩЖ, синтез нуклеиновых кислот, что приводит к увеличению числа и размеров тиреоидных клеток. Образование ТТГ зависит от уровня периферических гормонов - Т3 и Т4. Если их концентрация увеличивается, то синтез ТТГ снижается.

Семейство проопиомеланокортина (ПОМК)

ПОМК - это молекула-предшественник, состоит из 285 АК-остатков. Этот белок гидролизуется до пептидов, которые и имеют гормональный эффект.

Выделяют 3 группы пептидов:

1. АКТГ (адренокортикотропный гормон) Из него могут образовываться -МСГ (меланоцитстимулирующий гормон) и кортикотропиноподобный пептид;

2. -липотропин - из него образуются -липотропин, -МСГ, -эндорфины (из него - -эндорфины, -эндорфины);

3. N-концевой пептид, из него образуется -МСГ.

АКТГ - полипептид, состоит из 39 АК. Клетки-мишени - клетки коры надпочечников. Повышает синтез стероидов коры надпочечников за счет превращения холестерола в прегненалон. Его содержание значительно возрастает - это предшественник кортикостероидов. Повышает синтез белков и РНК в коре надпочечников. Внутриклеточный посредник - цАМФ.

АКТГ стимулирует синтез аденилатциклазы в надпочечниках и жировой ткани, следовательно, интенсивность липолиза повышается. При избытке АКТГ - синдром Кушинга - повышается пигментация кожи, наблюдается отрицательный азотистый баланс, отрицательный баланс К и Р, но задерживается в организме натрий, что приводит к развитию отеков, повышению давления. Гиперсекреция АКТГ повышает уровень глюкозы в крови и может развиться стероидный диабет, повышается уровень свободных жирных кислот в крови, так как повышается липолиз - это характерно для стрессовых ситуаций.

-липотропин - стимулирует липолиз.

-эндорфины - в гипофизе они ацилированны и неактивны, а в ЦНС они свободны и проявляют активность. Они выполняют нейромедиаторную функцию и нейрорегуляторную. Эндорфины имеют те же рецепторы, что и морфины. Эндорфины регулируют чувство удовольствия (счастья). Применение различных опиатов приводит к увеличению числа рецепторов и возникает зависимость от внешних веществ (если количество рецепторов снижается).

МСГ - стимулирует меланогенез, т.е. образование меланоцитов и меланина.

Гормоны задней доли гипофиза (нейрогипофиза):

- вазопрессин (антидиуретический гормон);

- окситоцин.

Синтезируются в гипоталамусе, а выделяются из задней доли гипофиза.

Вазопрессин - по структуре пептид, состоящий из 9 АК.

Эти гормоны влияют на сокращения гладкой мышечной ткани, но клетки-мишени различны. Для вазопрессина это клетки сосудов и дистальных извитых канальцев и извитых трубочек почек. В связи с этим вазопрессин повышает обратное всасывание воды (реабсорбцию) в почках, т.е. диурез снижается и повышается сокращение гладкомышечных клеток сосудов. Он действует через вторичный посредник - цАМФ. При нарушении секреции вазопрессина может развиться несахарный диабет (несахарное мочеизнурение - нарушается реабсорбция и объем воды повышается - полиурия, но в моче нет глюкозы).

Окситоцин действует на гладкомышечную ткань матки и молочных желез. Посредник неизвестен. Используется для стимуляции родовой деятельности, оптимизирует секрецию молока.

Гормоны щитовидной железы

В щитовидной железе образуются 3 гормона, 2 из которых близки по действию и образуются из тирозина:

1. 3,5,3'-трийодтиронин (Т3);

2. 3,5,3',5'-тетрайодтиронин (Т4);

3. тиреокальцитонин.

Т3 и Т4 образуются из АК - тирозина.

Образование тиреотропных гормонов происходит на белке тиреоглобулине. Сначала молекулы тирозина включаются в белковую структуру.

Особенности образования тиреоидных гормонов:

- они связаны со структурой тиреоглобулина в ЩЖ;

- для синтеза необходим йод.

ЩЖ способна концентрировать йод в виде йодидов, при этом происходит:

1. окисление йодидов с помощью тиреопероксидазы;

2. йодирование тирозина;

3. конденсация (соединение) йод-тирозина.

Тиреоглобулин, который содержит Т3 и Т4, разрушается с образованием этих гормонов под влиянием тиреотропного гормона (тиреоглобулин(над стрелкой ТТГ, под - KI) Т3+Т4. KI тормозит распад тиреоглобулина и поэтому применяется для лечения гипертериоза.

В кровь поступают свободные тиронины, но в крови они транспортируются с тироксин-связывающим глобулином (ТСГ). Биологически более активны свободные тиронины, но их немного.

Механизм действия тиреоидных гормонов.

Тиреоидные гормоны проникают через плазматическую мембрану и связываются с ядерными рецепторами (рецепторы есть в ядре и цитоплазме). Сродство Т3 в 10 раз больше, чем Т4. Эти гормоны (Т3, Т4) индуцируют синтез белков, активируют транскрипцию мРНК.

Влияние на обмен веществ:

1. увеличивают поглощения кислорода почти во всех тканях, кроме мозга и половых желез;

2. повышают активность Na+,K+-АТФ-азы, но если активность повышается, концентрация АТФ снижается, следовательно усиливаются окислительные процессы;

3. снижают отношение кислорода к АТФ.

Тиреоидные гормоны повышают синтез белка, при их нормальной концентрации наблюдается положительный азотистый баланс, но при очень высокой концентрации этих гормонов проявляется обратный эффект.

Нарушения секреции.

Гипофункция - гипотиреоз - у детей может привести к нарушению умственного и физического развития, кретинизм. У взрослых - микседема (слизистый отек). Развитие эндемичного зоба связано с недостатком йодидов в воде и пище. Железистая ткань не развивается, а вместо нее образуется соединительная ткань, что приводит к увеличению массы ЩЖ.

Гиперсекреция тиреоидных гормонов - гипертиреоз - проявляется в виде тиреотоксикоза - увеличение ЩЖ, но за счет железистой ткани. При этом повышаются окислительные процессы в организме. Наблюдается отрицательный азотистый баланс, потеря массы тела, повышается возбудимость, пучеглазие, дрожание конечностей.

Кальцитонин образуется в клетках ЩЖ. Это пептид, состоящий из 32 АК. Он снижают уровень Са2+ в крови, но механизм действия недостаточно изучен.

Гормоны паращитовидных желез

Парат-гормон, состоит из 84 АК, регулирует уровень Са2+, стимулирует выход кальция (и фосфора) из костей в кровь; Повышают реабсорбцию кальция в почках, но стимулируется выход фосфора; Стимулирует образование кальцитриола из витамина Д3 в почках; Повышает всасывание кальция в кишечнике. Действует через цАМФ.

Гормоны поджелудочной железы (ПЖ)

ПЖ обладает и экзокринной и эндокринной функцией. В островках Лангерганса находятся клетки А, B, D, F. Инсулин - 70% - B-клетки; глюкагон - 25%- А-клетки; соматостатин - около 5% - D-клетки; панкреатический полипептид (PP)- следы - F- клетки.

Инсулин - это полипептид, состоящий из 51 АК. Состоит из двух полипептидных цепей: А и B-цепи. Эти цепи соединяются дисульфидными мостиками. [рис. 2-х цепей. А-цепь на левом (N-конце) завершается ГЛИ, на правом (С-конце) - АСП, 21 АК; В-цепь слева ФЕН, справа ТРЕ, 30 АК. 2 дисульфидных мостика]

Инсулин синтезируется в виде проинсулина, который состоит из 84 АК - синтезируется в виде 1 полипептидной цепи. При превращении проинсулина в инсулин отщепляется С-цепь из 33 АК (проинсулининсулин+С-пептид).

Клетки-мишени - мышечная ткань, печень, жировая ткань. Рецепторы к инсулину находятся на поверхности клеток. Рецепторы могут подвергаться интернализации, т.е. проникать внутрь мембраны комплексов «инсулин- рецептор», что приводит к разрушению путем эндоцитоза. Это объясняется снижением чувствительности клеток организма к инсулину при ожирении, т.к. количество рецепторов снижается и возникает устойчивость к инсулину. Внутриклеточный медиатор к инсулину не известен. Инсулиновые рецепторы являются ферментами и повышают активность фосфодиэстеразы и снижают уровень цАМФ.

Влияние инсулина на метаболизм:

1. углеводный обмен:

- снижение уровня глюкозы;

- повышение транспорта глюкозы через мембрану мышц и жировую ткань, без повышения специфических переносчиков глюкозы в печень.

- в печени активируется глюкокиназа, т.е. глюкоза(над стрелкой инсулин) глюкозо-6-фосфат;

- инсулин повышает интенсивность утилизации глюкозы - гликолиз;

- активирует гликогенсинтазу, повышая синтез гликогена;

- снижает активность глюкозо-6-фосфатазы, т.е. глюкоза не выходит из печени;

- инсулин ингибирует глюконеогенез.

Т.е. инсулин стимулирует усвоение глюкозы организмом. 30-40% глюкозы превращается в жиры, 50% идет на гликолиз, а 10% превращается в гликоген.

2. липидный обмен:

- стимулирует липогенез;

- ингибирует липолиз.

3. белковый обмен:

- повышает синтез белка;

- ингибирует распад белка;

- стимулирует транспорт АК в клетки;

- повышает транскрипцию мРНК;

- повышает пролиферацию клеток, усиливая факторы роста фибробластов, тромбоцитарного фактора роста и фактора роста эпидермиса.

Дефицит инсулина - гипосекреция - развитие сахарного диабета. Есть 2 вида сахарного диабета:

1. недостаток инсулина - инсулинзависимый сахарный диабет - 10% (ИНЗСХ) - нарушение секреции инсулина в следствие генетических нарушений или поражение поджелудочной железы;

2. устойчивость к действию инсулина - инсулиннезависимиый сахарный диабет - 90% (ИнНСД)- снижение количества рецепторов к инсулину за счет интернализации рецепторов. Наблюдается при ожирении и повышенном потреблении сахара.

Клинические проявления одинаковы:

- гипергликемия - в клетках углеводное голодание, распад белков и жиров, стимуляция глюконеогенеза;

- глюкозурия - содержание глюкозы в крови больше 10 ммоль/л;

- полиурия;

- полидипсия - избыточное потребление воды;

- полифагия - повышенный голод;

- кетоз;

- ацидоз (кетоацидоз);

- диабетическая кома.

Глюкагон - это полипептид, состоящий из 29 АК. Синтезируется в А-клетках поджелудочной железы. Клетки-мишени - печень. Рецепторы к глюкагону находятся на поверхности клетки, посредник - цАМФ. Глюкагон повышает уровень цАМФ, следовательно увеличивается протеинкиназа увеличивается количество фосфорилазы-В увеличивается количество фосфорилазы-А, которая действует на превращение гликогена в глюкозу.

Эти процессы активизируются в печени. Глюкагон повышает глюконеогенез, липолиз.

Панкреатический полипептид - функции неизвестны.

Инсулиноподобные факторы роста (ИФР) - не образуются в ПЖ, но близки по строению и функции к инсулину и влияют на рост и пролиферацию клеток. ИФР больше действуют на синтез белка и пролиферацию.

Соматостатин - образуется в гипоталамусе и в D-клетках ПЖ, а также в ЖКТ. Подавляет секрецию других гормонов ПЖ, т.е. обладает паракринным эффектом. Снижает секрецию гастрина в желудке, опорожнение желудка, снижает всасывание углеводов.

Гормоны коры и мозгового вещества надпочечников

Гормоны мозгового слоя - адреналин и норадреналин - производные тирозина. [схема образования: тирозин (оксигеназа, 1/2О2)диоксифенилаланин (декарбоксилаза, -СО2)дофамин (+О2)норадреналин (+СН3)адреналин].

Органы-мишени - печень, скелетные мышцы, сердечная мышца, слюнные железы, матка.

Механизм: через аденилатциклазную систему. Увеличивается цАМФ увеличение протеинкиназы увеличение фосфорилирования. Фосфорилазы действуют на превращение гликогена в глюкозу.

Адреналин действует и в печени, и в мышцах, вследствие чего повышается содержание глюкозы в крови, повышается содержания молочной кислоты. Адреналин повышает потребление кислорода, увеличивает липолиз, что приводит к росту количества свободных жирных кислот в крови. Повышает кровяное давление, частоту сердечных сокращений. Адреналин действует на 1, 2, 1 и 2-адренорецепторы. Если гормоны связаны с -рецепторами, то происходит активация цАМФ, если с -рецепторами - ингибирование цАМФ.

Гормоны коркового вещества надпочечников (кортикостероиды)

Известно более 30 гормонов-стероидов, т.е. производные циклопентанпергидрофенантрена:

1. глюкокортикоиды - оказывают влияние на углеводный обмен;

2. минералокортикоиды - на минеральный обмен;

3. половые гормоны.

Глюкокортикоиды: кортикостерон, кортизол (самый активный в организме человека), кортизон.

Клетки-мишени для глюкокортикоидов - печень, почки, лимфоидная ткань, соединительная ткань, мышцы.

...