Гликогена в печени и мышцах. Гликогенозы и агликогенозы

Гликоген – высокомолекулярный полимер, построенный из остатков глюкозы, связанных α-1,4- и α-1,6-

гликозидными связями. В большом количестве содержится в печени и мышцах. Гликоген упакован в гранулы,

размер которых 100 – 400 А. В гранулах находятся ферменты синтеза и распада гликогена. Распад гликогена

происходит в интервалах между приемами пищи; этот процесс ускоряется при физических нагрузках.

Гликогенолиз происходит за счет отщепления остатков глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата. Фермент

гликогенфосфорилаза расщепляет α-1,4-гликозидные связи в гликогене в результате остаются 4 остатка глюкозы

до места ветвления (α-1,6-гликозидная связь). Олигосахаридтрансфераза переносит фрагмент гликогена

(состоящий из трех остатков глюкозы) на неразветвленный участок цепи, остается один остаток глюкозы,

связанный α-1,6-гликозидной связью. Фермент α-1,6-глюкозидаза отщепляют мономерный остаток глюкозы.

Суммарная реакция: Глюкозо-1-фосфат изомеризуется в глюкозо-6-фосфат под действием фосфоглюкомутазы.

Образующийся глюкозо-6-фосфат вступает в реакции гликолиза (или пентозного цикла) клеток мышц и мозга, а

в клетках печени, почек и кишечника происходит дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата с образованием

глюкозы и фосфорной кислоты (под действием фермента глюкозо-6-фосфатазы). Далее глюкоза поступает в

кровь и разносится с кровью к тканям. Гормональная регуляция обмена гликогена осуществляется

адреналином, глюкагоном и инсулином. Адреналин и глюкагон активируют распад гликогена и тормозят его

синтез. Гормональная регуляция опосредуется общими механизмами через ц-АМФ, который активирует

цитозольные ферменты протеинкиназу, киназу фосфорилазы и киназу гликогенсинтазы. Киназы при участии

АТФ фосфорилируют ферменты гликогенфосфорилазу и гликогенсинтазу. Фосфорилаза активна в

фосфорилированном состоянии, поэтому под действием адреналина и глюкагона активируется распад

гликогена, а гликогенсинтаза, напротив, в фосфорилированном состоянии становится неактивной, поэтому

синтез гликогена под действием адреналина и глюкагона тормозится. Под действием инсулина активируются

ферменты фосфодиэстераза и фосфопротеинфосфатазы. Фосфодиэстераза разрушает ц-АМФ;

фосфопротеинфосфатазы катализируют дефосфорилирование ферментов гликогенфосфорилазы и

гликогенсинтазы. Фосфорилаза в дефосфорилированном состоянии становится неактивной и процесс распада

гликогена прекращается, а гликогенсинтаза, напротив, активируется, поэтому под действием инсулина

активируется синтез гликогена.

Заболевания, связанные с обменом гликогена: гликогенозы и агликогенозы.

1. Болезнь Гирке (недостаток глюкозо-6-фосфатазы печени). Клиническая картина: увеличение печени уже в

период новорожденности, гипогликемия между приемами пищи, гипогликемия, сохраняющаяся при действии

адреналина и глюкагона, нарушение жирового обмена (усиливается отложение жира в подкожной клетчатке и

внутренних органах).

2. Болезнь Форбса-Кори (дефицит фермента амило-1,6-глюкозидазы печени): неполное расщепление

гликогена, гепатомегалия, мышечная слабость, гипогликемия. Эта болезнь не угрожает жизни ребенка, хотя

может привести к задержке физического развития и полового созревания. У некоторых больных в

подростковом возрасте отмечается умеренная миопатия, т.к. понижена мышечная утилизация гликогена.

3. Болезнь Андерсена (недостаток активности «ветвящего» фермента в печени): гепатоспленомегалия,

цирроз печени, прогрессирующая печеночная недостаточность - длинные неразветвленные цепи плохо

разрушаются; развивается цирроз печени. Эта болезнь встречается крайне редко и всегда приводит к ранней

смерти.

4. Болезнь Херса (недостаток активности печеночной фосфорилазы): гепатомегалия, умеренная

гипергликемия, ацидоз. Данная патология встречается крайне редко и только у мальчиков.

5. Болезнь Мак-Ардля (недостаток мышечной фосфорилазы): спазмы мышц при нагрузке, преходящая

миоглобинурия. Агликогенозы – наследственное заболевание, вызванное дефектом гликогенсинтазы. В печени

почти или полностью отсутствует гликоген, выражена гипогликемия (0,39 – 0,67 ммоль/л). Характерный

симптом – у детей судороги обычно по утрам. Их можно предупредить частым кормлением ночью.

Гипогликемия новорожденных. Наблюдается у всех новорожденных из-за прекращения поступления крови

через плаценту (преходящая гипогликемия). Коррекция происходит быстро и самостоятельно. У

новорожденных, матери которых страдают сахарным диабетом, может быть тяжелая гипогликемия –

проявление функционального гиперинсулинизма, устраняемое только введением глюкозы.

 

Количественное определение остаточного азота крови.

Определение остаточного азота ведут в безбелковом фильтрате крови. При нагревании с конц. серной кислотой безбелковый фильтрат минерализуется, затем определяются колориметрически с реактивом Несслера. Сульфат аммония образует с реактивом Несслера желто-оранжевое окрашивание. Расчет ведут по количеству стандартного раствора NH4Cl, пошедшего на титрование опытной пробы: (А · 0.05) ·100% = мг% 0.066 мг% = 0.714 = ммоль/л, где А – количество стандартного раствора, пошедшего на титрование.

20 – 40 мг% 15 – 25 ммоль/л

Подъем уровня остаточного азота (азотемия) наблюдается при ряде патологических состояний. В клинической практике азотемию подразделяют на 2 типа: ретенционную и продукционную. Ретенционная в основном зависит от недостаточной функции почек и обусловлена недостатком мочевины. Продукционная азотемия связана с поступлением в кровоток избыточного количества азотсодержащих веществ, как правило, за счет повышенного распада тканевых белков при сохраненной выделительной функции почек. Повышенное содержание остаточного азота (свыше 80 – 90 мг%) – уремия.

 

Витамины - низкомолекулярные органические соединения различной химической природы и различного

строения, синтезируемые главным образом растениями, частично - микроорганизмами.

Для человека витамины - незаменимые пищевые факторы. Витамины участвуют во множестве

биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в составе активных центров большого количества

разнообразных ферментов либо выступая информационными регуляторными посредниками, выполняя

сигнальные функции экзогенных прогормонов и гормонов. По химическому строению и физико-химическим

свойствам (в частности, по растворимости) витамины делят на 2 группы.

А. Водорастворимые:

Витамин В1 (тиамин);

Витамин В2 (рибофлавин);

Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, витамин В3);

Пантотеновая кислота (витамин В5);

Витамин В6 (пиридоксин);

Биотин (витамин Н);

Фолиевая кислота (витамин Вс, В9);

Витамин В12 (кобаламин);

Витамин С (аскорбиновая кислота);

Витамин Р (биофлавоноиды).

Б. Жирорастворимые

Витамин А (ретинол);

Витамин D (холекальциферол);

Витамин Е (токоферол);

Витамин К (филлохинон).

 

1. Авитаминоз – комплекс симптомов, развивающихся в результате достаточно длительного или полного отсутствия одного из витаминов в рационе питания животных или человека.

2. Полиавитаминоз – совместная недостаточность нескольких витаминов.

3. Гиповитаминоз – комплекс симптомов, характеризующих частичную недостаточность витамина.

4. Гипервитаминоз – комплекс биохимических нарушений, возникающих вследствие длительного избыточного введения в организм жирорастворимых витаминов.

Причины гиповитаминоза могут носить экзогенный и эндогенный характер:

Экзогенные причины:

1. однообразие пищи, с недостаточным содержанием витаминов,

2. изменение нормальной микрофлоры кишечника (дисбактериоз),

3. длительное лечение антибиотиками, сульфаниламидами (ряд витаминов продуцируются кишечной микрофлорой: К, Н, В3, В6, В12, Вс).

Эндогенные причины:

1. нарушение всасывания и транспорта витаминов,

2. нарушение образования из витамина кофермента,

3. применение лекарственных средств (например, изониазид – лекарство для лечения туберкулеза – является антагонистом витамина В6).

 

Гиповитаминоз - болезненное состояние, возникающее при нарушении соответствия между

расходованием витаминов и поступлением их в организм; то же, что витаминная недостаточность.

Гиповитаминоз развивается при недостаточном поступлении витаминов. Гиповитаминоз развивается незаметно:

появляется раздражительность, повышенная утомляемость, снижается внимание, ухудшается аппетит,

нарушается сон. Систематический длительный недостаток витаминов в пище снижает работоспособность,

сказывается на состоянии отдельных органов и тканей (кожа, слизистые, мышцы, костная ткань) и важнейших

функциях организма, таких как рост, интеллектуальные и физические возможности, продолжение рода,

защитные силы организма.Основные причины гиповитаминозов:

Недостаток витаминов в пище;

Нарушение всасывания в ЖКТ;

Врождѐнные дефекты ферментов, участвующих в превращениях витаминов;

Действие структурных аналогов витаминов (антивитамины).

Авитаминоз — заболевание, являющееся следствием длительного неполноценного питания, в котором

отсутствуют какие-либо витамины.

Признаки авитаминоза:

шелушение кожного покрова.

ломкость ногтей.

выпадение волос.

умственная отсталость.

Причины, вызывающие авитаминоз:

Нарушение поступления витаминов с пищей

при неправильном питании, недостаточном или

некачественном питании.

Нарушение процессов пищеварения или

нарушение работы органов, связанных

непосредственно с пищеварением.

Поступление в организм антивитаминов,

например лекарственных препаратов синкумар,

дикумарол, применяющихся при лечении

повышенной свертываемости крови.

Особенности детского обмена веществ

Особенности обмена веществ у пожилых людей.

 

Окисление жирных кислот и глицерина. Катаболизм липидов. В организме человека (70 кг) находится около 12-

15 кг жира. Этот запас ТАГ обеспечивает поддержание основного обмена в течении нескольких недель.

Жировая ткань очень метаболически активна и реагирует на изменения в обмене веществ. Особенно тесно

связана с печенью, сердечной и скелетными мышцами (50% энергии получают при окислении липидов), т.к. в

молекуле ТАГ основная доля – высшие жирные кислоты. Окисление происходит в матриксе митохондрий.

Сначала жирная кислота активируется: 1.В цитоплазме каждой кислота активируется с использованием КоА-SH

и энергии АТФ. 2.Активная жирная кислота- ацил-КоА – из цитозоля транспортируется в матрикс митохондрий

(МХ). КоА-SH остается в цитозоле, а остаток жирной кислоты - ацил- соединяется с карнитином - карнитин

выделен из мышечной ткани) с образованием ацил-карнитина, который поступает в межмембранное

пространство МХ. Их межмембранного пространства митохондрий комплекс ацил-карнитин переносится в

матрикс МХ. При этом карнитин остается в межмембранном пространстве. В матриксе ацил соединяется с КоА-

SH.

Окисление. В матриксе МХ образуется активная жирная кислота, которая в дальнейшем подвергается реакциям

окисления до конечных продуктов. При бета- окислении окисляется группа-СН2- в бета- положении жирной

кислоты до группы-С-. При этом на двух стадиях происходит дегидрирование: при участии ацилдегидрогеназы

(флавиновый фермент, водород переносится на убихинон) и бета-оксиацилдегидрогеназа (акцептор водорода

НАД+). Затем бета кетоацил-КоА при действии фермента тиолазы, распадается на ацетил КоА и ацил-КоА,

укороченный на 2 углеродных атома по сравнению с исходным. Этот ацил-КоА вновь подвергается бета-

окислению. Многократное повторение этого процесса приводит к полному распаду жирной кислоты до ацил-

КоА.

Окисление жирных кислот. Включает 2 этапа: 1.последовательное отщепление от С-конца эжкислоты

двухуглеродного фрагмента в виде ацетил-КоА; 2.окисление ацетил-КоА в цикле Кребса до СО2 и Н2О.

Энергетическая ценность окисления жирных кислот. Стеариновая кислота(С18) проходит 8 циклов окисления с

образованием 9 ацетил-КоА.В каждом цикле окисления образуется 8*5 АТФ=40 АТФ, ацетил-КоА дает 9*12

АТФ=108 АТФ. Итого:148 АТФ, но 1 АТФ расходуется на активацию жирной кислоты в цитозоле, поэтому итог 147

АТФ. Особенности окисления ненасыщенных жирных кислот. Окисление ненасыщенных жирных кислот

происходит также по двойной связи. В случае, когда двойная связь имеет цис-конфигурацию, действует

специальный фермент цис-транс-изомераза, который переводит двойную связь в транс-форму. Транс-еноил-

КоА подвергается окислению как описано выше. Особенности окисления жирных кислот с нечетным

количеством углеродных атомов. В этом случае образуется 3-х углеродный продукт пропионил-КоА. Таким

образом, окисление высших жирных кислот - очень важный источник большого количества энергии для клетки,

но жирные кислоты становятся альтернативным энергетическим

топливом, а на первом месте – глюкоза,т.к. их окисление зависит от окисления глюкозы (1. для

активации жирной кислоты требуется АТФ, которая образуется в цитозоле в ходе гликолиза; 2.

для реакции ЦТК требуется ЩУК, которая образуется из глюкозы). Глицерин – продукт метаболизма жировой

ткани, глицерин не используется адипоцитами. Глицерин утилизируют ткани, содержащие фермент

глицеролкиназу (печень, почки, слизистая кишечника, молочная железа). Глицерол-3-фосфат в клетках этих

органов может использоваться по трем направлениям: 1. окисление до конечных продуктов; 2. глюконеогенез;

3. синтез жиров и фосфолипидов.

 

Билирубин

Билирубин в норме в моче практически отсутствует. Образуется при разрушении гемоглобина в клетках ретикулоэндотелиальной системы, около 250-350 мг/сут. При повышении в крови концентрации конъюгированного билирубина он начинает выделяться почками и обнаруживается в моче. Билирубинурия (bilirubinuria) выявляется при паренхиматозных поражениях печени (вирусные гепатиты), механической (подпеченочной) желтухе, циррозах, холестазе. При гемолитической желтухе моча обычно билирубин не содержит. Необходимо отметить, что с мочой выделяется только прямой (связанный) билирубин.

Когда билирубин появляется в моче?

- Повышенный распад гемоглобина (гемолитическая анемия, полицитемия, рассасывание массивных гематом).

- Механическая желтуха, инфекции билиарной системы, нарушение функции печени (вирусный гепатит, хронический гепатит, цирроз печени).

- В результате действия токсических веществ (алкоголя, органических соединений, инфекционных токсинов).

- Вторичная печеночная недостаточность (сердечная недостаточность, опухоли печени).

- Увеличение образования стеркобилиногена в желудочно-кишечном тракте (илеит, колит, обструкция кишечника).

 

Уробилиноген

Уробилиногеновые тела (I-уробилиноген, d-уробилиноген, третий уробилиноген, стеркобилиноген) являются производными билирубина и являются нормальными продуктами катаболизма, которые в физиологических условиях образуются с определенной скоростью, постоянно экскретируются с калом и в небольших количествах с мочой. Нормальная моча содержит следы уробилиногена. Уровень его резко возрастает при гемолитической желтухе (внутрисосудистом разрушении эритроцитов), а также при токсических и воспалительных поражениях печени, кишечных заболеваниях (энтериты, запоры). При подпеченочной (механической) желтухе, когда наблюдается полная закупорка желчного протока, уробилиноген в моче отсутствует.

Когда уровень уробилиногена повышен (уробилиногенурия)?

- При гемолитических состояниях:

- гемолитическая анемия;

- пернициозная анемия;

- пароксизмальная ночная гемоглобинурия;

- эритремия;

- внутрисосудистый гемолиз (при гемотрансфузионных реакциях, инфекциях, укусах ядовитых змей),

- рассасывание массивных гематом.

- При поражении паренхимы печени:

- вирусный гепатит;

- хронический гепатит;

- токсическое поражение печени;

- рак печени и метастазы опухолей в печень.

- При заболеваниях кишечника вследствии усиленной реабсорбции стеркобилиногена в дистальном отделе слизистой толстой кишки и дальнейшего повышения его концентрации в моче:

- энтероколиты;

- продолжительные запоры;

- кишечная непроходимость;

- инвагинация;

- усиленные гнилостные процессы в толстой кишке.

 

Различия ферментов состава органов и тканей. Органоспецифические ферменты, изоферменты (на примере