Челночные механизмы транспорта.

НАДН обр-ся при ок. глицеральдегид-3-фосфата в аэр. гликолизе, подвергается окислению путём переноса атомов водорода в митохондриальную дыхательную цепь. Однако цитозольный НАДН не способен передавать водород на дыхат. цепь, т.к. митоховдриальная мембрана для него непроницаема. молекулы внемитохондриального НАДН не способны проникать через мембрану внутрь митохондрий. Однако отдаваемые ими электроны могут включаться в митохондриальную цепь биологического окисления с помощью так называемого глицеролфосфатного челночного механизма. Цитоплазматический НАДН сначала реагирует с цитоплазматическим ди-гидроксиацетонфосфатом, образуя глицерол-3-фосфат под дейст. НАД-зависимой цитоплазматической глицерол-3-фосфат-дегидроге-назы. Глицерол-3-фосфат легко проникает через митох. мембр. Внутри митох. митохондриальная глицерол-3-фосфат-дегидрогеназа (флавиновый фермент) ок.т глицерол-3-фосфат до диоксиацетонфосфата. Восст-ый флавопротеин (ФАДН2) вводит на уровне KoQ приобретенные им эл. в цепь биол. окисления и сопряженного с ним окислительного фосфорилирования, а диоксиаце-тонфосфат выходит из митохондрий в цитоплазму и вновь взаимод. с цитоплазматическим НАДН2. Т.о., пара электронов, вводимая в дыхательную цепь с помощью глицеролфосфатного челночного механизма, дает не 3, а 2 АТФ.

В кл. печени, почек и с-ца дейст. малат-аспартатная челночная система. Действие такого челночного механизма становится возможным благодаря присутствию малатдегидрогеназы и ас-партатаминотрансферазы как в цитозоле, так и в митохондриях. От цитозольного НАДН + Н+ восстановленные эквиваленты сначала при участии фермента малатдегидрогеназы переносятся на цитозольный оксалоацетат. В рез-те обр-ся малат, который с пом. системы, транспортирующей дикарбоновые к-ты, проходит через внутр. мембр. митох. в матрикс. Здесь малат окисляется в оксалоацетат, а матриксный НАД+ восст. в НАДН2, к-ый может теперь передавать свои электроны в цепь дыхательных ферментов, локализованную на внутренней мембране митох. Оксалоацетат в присут. глутамата и фермента АсАТ вступает в р-цию трансаминирования. Образующиеся аспарат и α-кетоглутарат с помощью специальных транспортных систем спос. проходить через мембрану митох.

Если функционирует малат-аспартатный механизм, то в результате полного окисления одной молекулы глюкозы может образоваться не 36, а 38 АТФ.

 

 

При голодании в течение первых суток исчерпываются запасы гликогена в организме, и в дальнейшем источником глюкозы служит глюконеогенез, к-й при этом ускоряется, а гликолиз замедляется вследствие низкой концентрации инсулина и высокой концентрации глюкагона.Через 1-2 сут снижается количество гликолитич. ферментов и повышается количество ферментов глюконеогенеза. Изменение синтеза ферментов также связано с влиянием инсулина и глюкагона.

Со 2го дня голодания достигается максимальная скорость глюконеогенеза из аминок-т и глицерина. При голодании глюкоза не используется мыш. и жир. кл., поскольку в отсут. инсулина не проникает в них и таким образом сберегается для снабжения мозга и других глюкозозависимых клеток. При достаточно продолжительном голодании (несколько дней и больше) мозг начинает использовать и другие источники энергии.

При голодании глюкагон усиливает концентрацию жирных к-т вкрови благодаря мобилизации жиров. Активир. глюконеогенез. А также кетогенез, мобилизацию гликогена.

Сахарный диабет.

Повышение конц-ции глюкозы в плазме крови обусл. сниж. скорости исп. глюкозы тк. из-за недост. инсулина или снижения биологического действия инсулина в тканях-мишенях. При дефиците инсулина уменьш. кол-во белков-переносчиков глюкозы на мембранах инсулинзависимых клеток (жировой ткани и мышц). В м-цах и печени глюкоза не депонир. в виде гликогена, в жир. ткани уменьшается ск-ть синтеза и депонир. жиров. Кроме того, при снижении инсулинглюкагонового индекса актив. глюконеогенез из аминок-т, глицерола и лактата. Повышение конц-ции глюкозы в крови при сах. диабете превышает концентрационный почечный порог, что становится причиной выделения глюкозы с мочой (глюкозурия).

При низком соотношении инсулин/глюкагон жиры не депонир., ускор. их катаболизм, так как гормончувствительная липаза в жировой ткани находится в фосфорилированной активной форме. Печень захватывает жирные к-ты, ок. их до ацетил-КоА, который, превращ. β-гидроксибутират и ацетоацетат. В тк. ацетоацетат частич. декарбоксилируется до ацетона. Увеличение концентрации кетоновых тел в крови (выше 20 мг/дл, иногда до 100 мг/дл) приводит к кетонурии. Накопление кетоновых тел снижает буферную ёмкость крови и вызывает ацидоз.

Повыш. ур. в крови липопротеинов (в основном, ЛПОНП). Пищевые жиры не депонируются в жир. тк. вследствие ослабления пр-сов запасания, а поступ. в печень, где частич. превращ. в триацилглицеролы, к-е транспортир. из печени в составе ЛПОНП.

Сниж. скорость синтеза белков и усил. распад белков. Это выз. повыш. конц-ции аминок-т в крови. Ам-ты поступают в печень и дезаминируются. Безазотистые остатки гликогенных аминокислот включаются в глюконеогенез, что ещё более усиливает гипергликемию. Аммиак вступает в орнитиновый цикл, что приводит к увеличению концентрации мочевины в крови, в моче - азотемия и азотурия. Высокие конц-ции глюкозы, кетоновых тел, мочевины требуют усил. экскреции. Концентрационная спос-ть почек ограничена, резко увеличивается выделение большого количества воды, в результате чего может наступить обезвоживание организма. Выделение мочи у больных возрастает в несколько раз и в некоторых случаях достигает 8-9 л в сутки, но чаще не превышает 3-4 л - полиурия. Потеря воды вызывает постоянную жажду - полидипсия.

 

Пентозофосфатный путь превращения глюкозы.

служит альтернативным путём окисления глюкозо-6-фосфата. Ссостоит из окислительной и неокислительной частей. В окислит. фазе глюкозо-6-фосфат необратимо ок. в пентозу - рибулозо-5-фосфат, и образуется восстановленный НАДФН. В неокислит. фазе рибулозо-5-фосфат обратимо превращ. в рибозо-5-фосфат и метаболиты гликолиза. Пентозофосфатный путь обеспечивает кл. рибозой для синт. пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов и гидрированным коферментом NADPH, который используется в восст. процессах.

Суммарное уравнение пентозофосфатного пути выражается:

3 Глюкозо-6-фосфат + 6 NADP+ → 3 СО2 + 6 (NADPH + Н+) + 2 Фруктозо-6-фосфат + Глицеральдегид- 3 -фосфат.

Ферменты пентозофосфатного пути локализованы в цитозоле.Наиболее активно протекает в жировой ткани, печени, коре надпочечников, эритроцитах, молочной железе в период лактации, семенниках.

Превращение глюкозо-6-фосфата в глюконолактон-6-фосфат - катал. НАДФ-зав. глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой и сопров. окисл. альдегидной гр. у первого атома углерода и образованием одной молекулы НАДФН.

Глюконолактон-6-фосфат превращается в 6-фосфоглюконат при уч. глюконолактонгидратазы.

6-фосфоглюконатдегидрогеназа катал. реакцию в ходе которой происх дегидрир и декарбокс. и обр-ся рибулозо-5-фосфат и молекула НАДФН.

НАДФН как донор водорода участвует в анаб. пр-сах, например в синт. холестерина. Это источник восстановит. эквивалентов для цитохрома Р450, катализирующего обр. гидроксильных групп при синтезе стероидных гормонов, жёлчных к-т.

Неокислит. этап пентозофосфатного пути включает серию обратимых р-ций, в рез-те к-х рибулозо-5-фосфат превращ. в рибозо-5-фосфат и ксилулозо-5-фосфат, и далее за счёт переноса углеродных фрагментов в метаболиты гликолиза - фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат. В этих превращ. принимают участие: эпимераза, изомераза, транскетолаза и трансальдолаза. Транскетолаза в качестве кофермента использует тиаминдифосфат.

Для эритроцитов единственным источником получения НАДН служит пентозофосфатный путь. необх. для защиты от токсич. действия кислорода. В эритроцитах многие ферменты имеют в актив. центрах SH-группы, к-е могут окисляться под дейст. кислорода. НАДФН регенер. эти гр.