Метаболизм инсулина

1. Инсулин регулирует транспорт веществ

Когда мы говорим
о регуляции всех видов обмена, мы немного
лукавим. Дело в том, что избыток жиров
приведет к нарушению их обмена и
образованию, например, атеросклеротических
бляшек, а недостаток к нарушению синтеза
гормонов лишь через длительное время.

Это же касается и нарушений белкового
обмена. Лишь уровень глюкозы в крови
является тем гомеостатическим параметром,
снижение уровня которого приведет к
гипогликемической коме через несколько
минут.

Это произойдет в первую очередь
потому, что нейроны не получат глюкозы.
Поэтому, говоря об обмене веществ, в
первую очередь обратим внимание на
гормональную регуляцию уровня глюкозы
в крови, а параллельно остановимся на
роли этих же гормонов в регуляции
жирового и белкового обмена.

Инсулин стимулирует транспорт в клетку
глюкозы, аминокислот, нуклеозидов,
органического фосфата, ионов К иСа2 .
Эффект
проявляются
очень быстро, в течение несколь­ких
секунд и минут.

Транспорт
глюкозыв
клетки происходит при участии
ГЛЮТ.
В мышцах и жировой
ткани
инсули­нзависимый ГЛЮТ-4, в
отсутствие
инсулина находится в цитозольных
везикулах.

Гормон инсулин: все,что Вам необходимо знать! | Будь Светом

Под влиянием инсулина
происходит
транслокация везикул с ГЛЮТ в
плазмати­ческую
мембрану и начинается транспорт глюкозы.
При снижении концентрации инсулина,
ГЛЮТ-4 возвращаются в цитозоль,
и транспорт глюкозы прекращается.


Инсулин влияет на
скорость транскрипции более чем
100 специфических мРНК в печени,жировой
ткани, скелетных мышцах и сердце. Эффект реализуется в течение несколько
часов.

В
клетках печени инсулин индуцирует
синтез ключевых ферментов гликолиза
(глюкокиназы,
фруктокиназы и пируваткиназы),
ПФШ (глюкозо-6ф ДГ), липогенеза (цитратлиаза,
пальмитатсинтаза, Ацетил-КоА-карбоксилаза)
и репрессирует синтез ключевого фермента
глюконеогенеза
(ФЕП карбоксикиназу).

Инсулин
регулирует
активность ферментов путем их
фосфорилирования
и дефосфорилирования. Эффект проявляются
очень быстро, в течение несколь­ких
секунд и минут.

  • Инсулин активирует ключевые ферменты
    гликолиза: в
    печени, мышцах, жировой ткани –
    фосфофруктокиназу
    и пирруваткиназу;
    в печени – глюкокиназу;
    в мышцах — гексокиназу
    II.

  • Инсулин ингибирует в печени
    глюкозо-6-фосфотазу, что тормозит
    глюконеогенез и выход глюкозы в кровь.

  • Инсулин
    активирует фосфопротеинфосфотазу
    гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы,
    в результате активируется синте­з
    гликогена и тормозится его распад.

  • В адипоцитах
    инсулин активирует ключевой
    фермент липогенеза (АцетилКоА-карбоксилазу).
    Инсулин
    в гепатоцитах и адипоцитах
    активирует
    фосфопротеинфосфатазу, которая
    дефосфорилирует и инактивирует
    ТАГ-липазу,
    что тормозит липолиз.

  • Инсулин
    снижает активность аминотрансфераз и
    ферментов цикла мочевины. Последний
    эффект инсулина характеризуется
    повышением активности РНК-полимеразы
    и концентрации РНК в печени. При этом
    увеличивается скорость образования
    полисом и рибосом.

  • Инсулин
    активирует ФДЭ, которая снижает
    концентра­цию
    цАМФ, прерывает эффекты контринсулярных
    гормонов: в
    печени и жировой ткани тормозит
    липолиз, в
    печени и мышцах — глюконеогенез.

Литература основная

  1. Балаболкин М.И.
    Эндокринология — М. Медицина 1989.- 416с.

  2. Розен Основы
    эндокринологии. — Издательство
    Московского университета, 1994.- 384с.

  3. Физиология
    эндокринной системы. — Серия «Руководство
    по физиологии. – М. Наука, 1979.- 680с.

  4. Теппермен Дж.
    Теппермент Х. Физиология обмена веществ
    и эндокринной системы. М. Мир, 1989.- 652с.

  5. Эндокринология
    и метаболизм. ред. Ф. Фелиг, Дж. Бакстер.
    — М. Медицина, 1985.- 520с.

  1. Брин В.Б. Физиология
    человека в схемах и таблицах. — Ростов
    на Дону, 1999г.- 352с.

  2. Ефимов А.С. Боднар
    П.Н. Зелинский В.А. Эндокринология. Киев.
    Вища школа. 1983.-326с.

  3. Китаев-Смык Л.А.
    Психология стресса. — М. Наука, 1983. –
    367с.

  4. Меерсон Ф.З.
    Адаптация, стресс и профилактика. – М.
    Наука, 1981. – 277с.

  5. Панин Л.Е.
    Биохимические механизмы стресса. –
    Новосибирск Наука, 1983. – 231с.

  6. Соколов Е.И.
    Эмоции, гормоны и атеросклероз. – М.
    Наука, 1991. – 294с.

Оглавление

Введение

5

Принципы
организации гуморальной регуляции

7

Место синтеза и
секреции гормонов

7

Регуляция секреции
гормонов

8

Транспорт

9

Рецепция и
клеточные механизмы действия

9

Физиологические
эффекты

14

Метаболизм и
выведение

14

Гипоталамо-гипофизарная
система

14

Гормональный
контроль процессов роста и развития

21

Половые гормоны

21

Мужские половые
гормоны

21

Женские половые
гормоны

24

Женский половой
(овариально-менструальный) цикл

25

Соматотропный
гормон

29

Гормоны щитовидной
железы

32

Роль
гормонов в адаптации

36

Адаптация

36

Стресс как
неспецифическая реакция организма

39

Физиологические
механизмы стресса

41

Повреждающее
действие стресса

48

Механизмы защиты
от повреждающего действия стресса

51

Гормоны
в регуляции основных параметров
гомеостаза

53

Гормональная
регуляция обмена веществ

53

Регуляция
содержания натрия в крови

60

Регуляция
концентрации кальция в крови

65

Приложения

69

Ситуационные
задачи

74

Регуляция метаболизма гликогена в мышцах

АТФАДФГлюкоза-1-ф
ГликогенАТФАДФАТФАДФ4Са2
КМСа2 ,
ДАГН2ОФнН2ОФнАТФАДФ

АТФГлюкоза-1-ф
ГликогенАТФАДФАТФАДФН2ОФнН2ОФнАТФАДФ

Как влияет частота приемов пищи на метаболизм бодибилдера?

Метаболизм
гликогена контролируется гормонами (в
печени — инсулином, глюкагоном, адреналином;
в мышцах — инсулином и адреналином),
которые регулируют фосфорилирование
/дефосфорилирование 2 ключевых ферментов
гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы.

При
недостаточном уровне глюкозы в крови
выделяется гормон глюкагон, в крайних
случаях – адреналин. Они стимулируют
фосфорилирование гликогенсинтазы (она
инактивируется) и гликогенфосфорилазы
(она активируется).

При повышении уровня
глюкозы в крови выделяется инсулин, он
стимулирует дефосфорилирование
гликогенсинтазы (она активируется) и
гликогенфосфорилазы (она инактивируется).
Кроме того, инсулин индуцирует синтез
глюкокиназы, тем самым, ускоряя
фосфорилирование глюкозы в клетке.

Всё
это приводит к тому, что инсулин
стимулирует синтез гликогена, а адреналин
и глюкагон – его распад.
.

В
печени существует и аллостерическая
регуляция гликогенфосфорилазы: ее
ингибирует АТФ и глюкозо-6ф, а активирует
АМФ.

Нарушения
обмена гликогена

Гликогеновые
болезни— группа наследственных
нарушений, в основе которых лежит
снижение или отсутствие активности
ферментов, катализирующих реакции
синтеза или распада гликогена, либо
нарушение регуляции этих ферментов.

Гликогенозы— заболевания, обусловленные дефектом
ферментов, участвующих в распаде
гликогена. Они проявляются или необычной
структурой гликогена, или его избыточным
накоплением в печени, сердечной или
скелетных мышцах, почках, лёгких и других
органах.

В
настоящее время гликогенозы делят на
2 группы: печёночные и мышечные.

Печёночные формы гликогенозовведут
к нарушению использования гликогена
для поддержания уровня глюкозы в крови.
Поэтому общий симптом для этих форм —
гипогликемии в постабсорбтивный период.

Болезнь
Гирке(тип I) отмечают наиболее
часто. Причина — наследственный дефект
глюкозо-6-фосфатазы — фермента,
обеспечивающего выход глюкозы в кровоток
после её высвобождения из гликогена
клеток печени и почек.

Клетки печени и
извитых канальцев почек заполнены
гликогеном, печень и селезенка увеличены,
у больных опухлое лицо — «лицо китайской
куклы». Болезнь проявляется гипогликемией,
гипертриацилглицеролемией, гиперурикемией,
ацидоз.

1). В
гепатоцитах: ↑глюкозо-6-ф → ↑ПВК,
↑лактат (ацидоз), ↑рибозо-5-ф. ↑рибозо-5-ф→
↑пуринов→ ↑ мочевая кислота

2). В
крови: ↓глюкоза →↓инсулин/глюкагон→:
а) ↑липолиз жировой ткани → ↑ЖК в крови.

Инсулин и лишний вес. Какая связь?

б). ↓ЛПЛ
жировой ткани → ↑ТАГ в крови.

Лечение
— диета по глюкозе, частое кормление.

Болезнь
Кори(тип III) распространена, 1/4 всех
печёночных гликогенозов. Накапливается
разветвленный гликоген, так как дефектен
деветвящий фермент. Гликогенолиз
возможен, но в незначительном объёме.
Лактоацидоз и гиперурикемия не отмечаются.
Болезнь отличается более лёгким течением
чем болезнь Гирке.

Мышечные
формы гликогенозовхарактеризуются
нарушением в энергоснабжении скелетных
мышц. Эти болезни проявляются при
физических нагрузках и сопровождаются
болями и судорогами в мышцах, слабостью
и быстрой утомляемостью.

Болезнь
МакАрдла(тип V) — аутосомно-рецессивная
патология, отсутствует в скелетных
мышцах активность гликогенфосфорилазы.
Накопление в мышцах гликогена аномальной
структуры.

Агликогенозы

Анаэробное окисление глюкозы

С6Н12О6 6О2→ 6СО2 6Н2О 2880
кДж/моль.

Этот процесс
включает несколько стадий:

  1. Аэробный
    гликолиз. В нем происходит окисления
    1 глюкозы до 2 ПВК, с образованием 2 АТФ
    (сначала 2 АТФ затрачиваются, затем 4
    образуются) и 2 НАДН2;

  2. Превращение
    2 ПВК в 2 ацетил-КоА с выделением 2 СО2и образованием 2 НАДН2;

  3. ЦТК.В нем происходит окисление 2 ацетил-КоА
    с выделением 4 СО2, образованием
    2 ГТФ (дают 2 АТФ), 6 НАДН2и 2 ФАДН2;

  4. Цепь
    окислительного фосфорилирования.В ней происходит окисления 10 (8) НАДН2,
    2 (4) ФАДН2с участием 6 О2, при
    этом выделяется 6 Н2О и синтезируется
    34 (32) АТФ.

В результате аэробного окисления глюкозы
образуется 38 (36) АТФ, из них: 4 АТФ в
реакциях субстратного фосфорилирования,
34 (32) АТФ в реакциях окислительного
фосфорилирования. КПД аэробного окисления
составит 65%.

Катаболизм глюкозы без О2 идет в
анаэробном гликолизе и ПФШ (ПФП).

При ка­таболизме
глюкоза может выполнять пластические
функции. Метаболиты гликолиза ис­пользуются
для синтеза новых соединений.

Так,
фруктозо-6ф и 3-ФГА участвуют в образовании
рибозо-5-ф (компонент нуклеотидов);
3-фосфоглицерат может включаться в
синтез ами­нокислот, таких как серии,
глицин, цистеин. В печени и жировой ткани
Ацетил-КоА исполь­зуется при биосинтезе
жирных кис­лот, холестерина, а ДАФ для
синтеза глицерол-3ф.

Соматотропный гормон

Соматотропный
гормон (СТГ), или гормон роста секретируется
эндокринными клетками аденогипофиза.
Одна из главных функций гормона —
стимулирующее влияние на линейный рост,
общие размеры тела, его массу, размеры
отдельных органов.

СТГ у человека
начинает секретироваться уже в первой
трети эмбрионального развития, однако
основные эффекты проявляются значительно
позднее. Соматотропный гормон принимает
участие в регуляции процессов роста и
физического развития.

Стимуляция
процессов роста обусловлена способностью
соматотропина усиливать образование
белка в организме, повышать синтез РНК,
усиливать транспорт аминокислот из
крови в клетки. Наиболее ярко влияние
гормона выражено на костную и хрящевую
ткани.

В растущем организме к действию
соматотропина наиболее чувствительна
хрящевая ткань и, прежде всего, хрящи,
расположенные в эпифизарной области
трубчатых костей. В этой ткани СТГ
усиливает пролиферацию и синтез
структурных белков.

Действие
соматотропина происходит посредством
«соматомединов», которые образуются
под влиянием соматотропина.

СОМАТОМЕДИНЫ
— гуморальные факторы, которые синтезируются
и секретируются печенью и костной
тканью под влиянием соматотропина.
Эффекты в хрящевой ткани: стимуляция
включения сульфата в протеогликаны,
стимуляция включения тимидина в ДНК,
синтеза РНК и синтеза белка.

Кроме того,
соматомедины стимулируют митогенную
активностью, причем не только в хрящевой
ткани.
Предполагается, что все эффекты этих
факторов, и соматомединов в том числе,
опосредованы в первую очередь стимуляцией
транспорта аминокислот в клетки, хотя
не понятно как это может затронуть
митотическую активность.

Обнаружено,
что у пигмеев на фоне нормального
содержания соматотропина не образуется
соматомедин С, что, по мнению исследователей,
служит причиной их маленького роста.
Соматотропин влияет на углеводный
обмен, оказывая инсулиноподобное
действие.

Гормон усиливает мобилизацию
жира из депо и использование его в
энергетическом обмене.

Продукция
соматотропина регулируется соматолиберином
и соматостатином гипоталамуса (рисунок
12). СОМАТОЛИБЕРИН
— пептид, состоящий из 44 аминокислот,
синтезируется преимущественно в
вентромедиальном и дугообразном ядрах
гипоталамуса.

Селективно стимулирует
секрецию соматотропного гормона. Стимулы
— сон, физическая нагрузка, стрессирующие
воздействия такие, как боль, физическая
работа, повреждение тканей, снижение
содержания глюкозы и жирных кислот,
избыток аминокислот в плазме крови
также приводят к увеличению секреции
соматолиберина.

Вазопрессин, эндорфин
стимулируют продукцию соматотропина.
.

Рисунок 12.

Регуляция секреции
СТГ

1. Центральный уровень регуляции углеводного обмена

Центральный уровень регуляции
осуществляется с участием нейроэндокринной
системы и регулирует гомеостаз глюкозы
в крови и интенсивность метаболизма
углеводов в тканях. К основным гормонам,
поддерживающим нормальный уровень
глюкозы в крови 3,3-5,5 мМоль/л, относят
инсулин и глюкагон.

На уровень глюкозы
влияют также гормоны адаптации –
адреналин, глюкокортикоиды и другие
гормоны: тиреоидные, СДГ, АКТГ и т.д.

Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори)
Глюкозо-аланиновый цикл

Глюкозо-лактатный цикл не требует
наличие кислорода, функционирует всегда,
обеспечивает: 1) утилизацию лактата,
образующегося в анаэробных условиях
(скелетные мышцы, эритроциты), что
предотвращает лактоацидоз; 2) синтез
глюкозы (печень).

Глюкозо-аланиновый циклфункционирует в мышцах при голодании.
При дефиците глюкозы, АТФ синтезируется
за счет распад белков и катаболизма
аминокислот в аэробных условиях, при
этом глюкозо-аланиновый цикл обеспечивает:
1) удаление азота из мышц в нетоксичной
форме; 2) синтез глюкозы (печень).

Метаболический уровень регуляции
углеводного обмена осуществляется с
участием метаболитов и поддерживает
гомеостаз углеводов внутри клетки.
Избыток субстратов стимулирует их
использование, а продукты ингибируют
свое образование.

Например, избыток
глюкозы стимулирует гликогенез, липогенез
и синтез аминокислот, дефицит глюкозы
— глюконеогенез. Дефицит АТФ стимулирует
катаболизм глюкозы, а избыток – наоборот
ингибирует.

IV. Педфак. Возрастные
особенности ПФШ и ГНГ, значение.

Регуляция гликолиза

Эффект Пастера – снижение
скорости потребления глюкозы и накопления
лактата в присутствии кислорода.

Эффекта Пастера объясняется наличием
конкуренции между ферментами аэробного
(ПВК ДГ, ПВК карбоксилаза, ферменты цепи
окислительного фосфорилирования) и
анаэробного (ЛДГ) пути окисления за
общий метаболит ПВКи коферментНАДН2.

  • Без О2митохондрии не потребляют ПВК и НАДН2,
    в результате их концентрация в цитоплазме
    повышается и они идут на образование
    лактата. Так как анаэробный гликолиз
    дает из 1 глюкозы только 2 АТФ, для
    образования достаточного количества
    АТФ необходимо много глюкозы (в 19 раз
    больше чем в аэробных условиях).

  • В присутствии
    О2, митохондрии выкачивают ПВК и
    НАДН2 из цитоплазмы, прерывая
    реакцию образования лактата. При
    аэробном окислении из 1 глюкозы образуется
    38 АТФ, соответственно для образования
    достаточного количества АТФ необходимо
    мало глюкозы (в 19 раз меньше чем в
    анаэробных условиях).

Метаболизм галактозы

Фрук­тоза
и галактоза наряду с глюкозой используются
для получения энергии или синтеза
веществ: гликогена, ТГ, ГАГ, лактозы и
др.

Галактоземияобусловленна наследствен­ным дефектом
любого из трёх ферментов, включающих
галактозу в метаболизм глюкозы.

Галактоземия,
вызванная недостаточностью
галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы
(ГАЛТ) имеет несколько форм, про­является
рано, и особенно опасна для детей, так
как материнское молоко, содержит лактозу.

Ранние симптомы дефекта ГАЛТ:рвота,
диарея, дегидратация, уменьше­ние
массы тела, желтуха. В крови, моче и
тканях повышается концентрация галактозы
и галак­тозо-1-ф.

В тканях глаза (в
хрусталике) галактоза восстанавливается
альдоредуктазой (НАДФ) с образованием
галактитола (дульцита). Галактитол
накапливается в стекловид­ном теле
и связывает большое количество воды,
чрезмерная гидратация хрусталика
приводит к развитиюкатаракты,
которая на­блюдается уже через
несколько дней после рож­дения.


Галактозо-1-ф ингибирует активность
ферментов углеводного обмена
(фосфоглюкомутазы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: