Шпаргалка по "Химии"

 

№36. Глюкагон - "гормон голода", вырабатываемый α-клетками поджелудочной железы в ответ на снижение уровня глюкозы в крови. По химической природе глюкагон - пептид.

Глюкагон  для гепатоцитов служит внешним  сигналом о необходимости выделения  в кровь глюкозы за счёт распада  гликогена (гликогенолиза) или синтеза  глюкозы из других веществ - глюконеогенеза (этот процесс будет изложен позднее). Гормон связывается с рецептором на плазматической мембране и активирует при посредничестве G-белка аденилатциклазу, которая катализирует образование  цАМФ из АТФ (см. раздел 5). Далее следует  каскад реакций, приводящий в печени к активации гликогенфосфорилазы  и ингибированию гликогенсинтазы (рис. 7-29). Этот механизм приводит к высвобождению  из гликогена глюкозо-1-фосфата, который  превращается в глюкозо-6-фосфат. Затем  под влиянием глюкозо-6-фосфатазы  образуется свободная глюкоза, способная  выйти из клетки в кровь. Таким  образом, глюкагон в печени, стимулируя распад гликогена, способствует поддержанию  глюкозы в крови на постоянном уровне.

Влияние глюкагона на обмен веществ менее  выражено. Он вызывает гипергликемию  в первые же полчаса при внутривенном введении. Такое действие является следствием усиленного гликогенолиза  в печени, но при длительном введении глюкагон увеличивает количество гликогена  в печени, так как резко усиливает  глюконеогенез. В отличие от адреналина, глюкагон не влияет на гликоген мышц.

Глюкагон  подавляет включение в жирные кислоты и холестерин меченых  по углероду глюкозы, фруктозы и уксусной кислоты. Под влиянием глюкагона  возрастает потребление кислорода.

Биохимически  механизм действия глюкагона связан с тем, что он усиливает образование  в печени фермента киназы, связанной  с циклической аденозинмонофосфорной  кислотой. Эта киназа превращает неактивную фосфорилазу в активную, а активная фосфорилаза вызывает гликогенолиа в печени, отщепляя от гликогена  глюкозидные радикалы.

№37 Глюконеогенез — процесс образования в печени и отчасти в корковом веществе почек (около 10 %) молекул глюкозы из молекул других органических соединений — источников энергии, например свободных аминокислот, молочной кислоты,глицерина. Свободные жирные кислоты у млекопитающих для глюконеогенеза не используются.

Стадии глюконеогенеза повторяют  стадии гликолиза в обратном направлении и катализируются теми же ферментами за исключением 4 реакций:

Гликолиз и Глюконеогенез

1. Превращение пирувата в оксалоацетат (фермент пируваткарбоксилаза)
2. Превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват (фермент фосфоенолпируваткарбоксикиназа)
3. Превращение фруктозо-1,6-дифосфата в фруктозо-6-фосфат (фермент фруктозо-1,6-дифосфатаза)
4. Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу (фермент глюкозо-6-фосфатаза)

Суммарное уравнение глюконеогенеза: 2 CH₃COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH^.H⁺ + 6 H₂O = C₆H₁₂O₆ + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6P_n^[1].

Гликолиз  и глюконеогенез дополняют друг друга 

Так как синтез и окисление глюкозы являются крайне важными для существования  клетки (гликолиз) и всего организма (глюконеогенез), то регуляция этих процессов отвечает запросам органов  и тканей при различных условиях существования.

Поскольку гликолитическое окисление глюкозы является:

• способом получения энергии и в аэробных и в анаэробных условиях, то оно непрерывно происходит во всех клетках и, конечно, должно и будет активировано при усилении работы клетки, например, сокращение миоцита, движение нейтрофилов;
• источником глицерола и ацетил-SКоА, используемых для синтеза жиров в гепатоцитах и адипоцитах, то такое окисление активируется при избытке глюкозы в клетке.

Глюконеогенез, как образование глюкозы из неуглеводных компонентов, необходим:

• при гипогликемии во время мышечной нагрузки – синтез из молочной кислоты, поступающей из мышц, из глицерола, образующегося при мобилизации жиров;
• при гипогликемии при голодании – синтез из аминокислот, образующихся при катаболизме белков.

Таким образом, при голодании  или физической нагрузке глюконеогенез, идущий в печени, обеспечивает глюкозой все остальные органы (эритроциты, нервная ткань, мышцы и др.), в  которых активен гликолиз и другие процессы, производящие энергию. Наличие  глюкозы в указанных клетках  необходимо, чтобы поддержать концентрацию оксалоацетата и обеспечить сгорание ацетил-SКоА (получаемого также из жирных кислот или кетоновых тел) в цикле трикарбоновых кислот.

В целом можно  выделить два способа регуляции  гликолиза и глюконеогенеза: гормональная при участии гормонов и метаболическая, т.е. при помощи промежуточных или конечных продуктов обмена глюкозы.

Существуют три  основных участка, на которых происходит регуляция этих процессов:

• первая реакция гликолиза,
• третья реакция гликолиза и обратимая ей,
• десятая реакция гликолиза и обратимые ей.

Регуляция глюконеогенеза

Гормональная активация  глюконеогенеза осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтез пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы. Глюкагон стимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования.

Также имеется метаболическая регуляция, при которой аллостерически активируется пируваткарбоксилаза при помощи ацетил-SКоА, фруктозо-1,6-дифосфатаза при участии АТФ.

Гормональные  и метаболические факторы, регулирующие гликолиз и глюконеогенез

Регуляция гликолиза

Гликолиз стимулируется  инсулином, повышающим количество молекул гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы.

В печени активность глюкокиназы регулируется гормонами: активацию вызывает инсулин и андрогены, подавляют ее активность глюкокортикоиды и эстрогены

№38 Глюконеогенез — процесс образования в печени и отчасти в корковом веществе почек (около 10 %) молекул глюкозы из молекул других органических соединений — источников энергии, например свободных аминокислот, молочной кислоты,глицерина. Свободные жирные кислоты у млекопитающих для глюконеогенеза не используются.

Регуляция глюконеогенеза

Гормональная активация  глюконеогенеза осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтез пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы. Глюкагон стимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования.

Также имеется метаболическая регуляция, при которой аллостерически активируется пируваткарбоксилаза при помощи ацетил-SКоА, фруктозо-1,6-дифосфатаза при участии АТФ.

Гормональные  и метаболические факторы, регулирующие гликолиз и глюконеогенез

Регуляция гликолиза

Гликолиз стимулируется  инсулином, повышающим количество молекул гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы.

В печени активность глюкокиназы регулируется гормонами: активацию вызывает инсулин и андрогены, подавляют ее активность глюкокортикоиды и эстрогены

Цикл Кори — совокупность биохимических ферментативных процессов транспорта лактата из мышц в печень, и дальнейшего синтеза глюкозы из лактата, катализируемое ферментами глюконеогенеза.

При интенсивной мышечной работе, а также в условиях отсутствия или недостаточного числа митохондрий (например, вэритроцитах или мышцах) глюкоза вступает на путь анаэробного гликолиза с образованием лактата. Лактат не может далееокисляться, он накапливается (при его накоплении в мышцах раздражаются чувствительные нервные окончания, что вызывает характерное жжение в мышцах). С током крови лактат поступает в печень. Печень является основным местом скопления ферментов глюконеогенеза (синтез глюкозы из неуглеводных соеднений), и лактат идет на синтез глюкозы.

№39. Гормон роста (соматотропный гормон, СТГ, соматотропин,соматропин) — один из гормонов передней доли гипофиза. Относится к семейству полипептидных гормонов, в которое входят также пролактин и плацентарный лактоген

Гормоном роста соматотропин называют за то, что у детей и  подростков, а также молодых людей  с ещё не закрывшимися зонами роста  в костях он вызывает выраженное ускорение линейного (в длину) роста, в основном за счет роста длинных трубчатых костей конечностей. Соматотропин оказывает мощное анаболическое и анти-катаболическое действие, усиливает синтез белка и тормозит его распад, а также способствует снижению отложения подкожного жира, усилению сгорания жира и увеличению соотношения мышечной массы к жировой. Кроме того, соматотропин принимает участие в регуляции углеводного обмена — он вызывает выраженное повышение уровня глюкозы в крови и является одним из контринсулярных гормонов, антагонистов инсулина по действию на углеводный обмен

Главные регуляторы секреции гормона роста — пептидные гормоны гипоталамуса (соматостатин и соматолиберин), которые выделяются нейросекреторными клетками гипоталамуса в портальные вены гипофиза и действуют непосредственно насоматотропы. Однако на баланс этих гормонов и на секрецию гормона роста влияет множество физиологических факторов. 

Орган мишень поджелудочная  железа

№40. Гормоны - биологически активные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции. Гомоны, или инкреты, характеризуются следующими основными свойствами.

Дистантый характер действия, Специфичность действия гормонов, высокая биологическая актиность, небольшой размер молекул гормонов, сравнительное быстрое разрушение гормонов таканями,отсутсвие у большинства гормонов видовой специфичности.

Мембранно-внутриклеточный  механизм. По мембранно-внутриклеточному типу действуют гормоны, которые не проникают в клетку и поэтому влияют на обмен веществ через внутриклеточного химического посредника. К ним относят белково-пептидные гормоны (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной и паращитовидной желез, тиреокальцитонин щитовидной железы); производные аминокислот (гормоны мозгового слоя надпочечников - адреналин и норадреналин, щитовидной железы - тироксин, трийодтиронин).

Функции внутриклеточных  химических посредников гормонов выполняют  циклические нуклеотиды - циклический 3׳,5׳ - аденозинмонофосфат (цАМФ) и циклический 3׳,5׳ - гуанозинмонофосфат (цГМФ), ионы кальция.

Гормоны влияют на образование  циклических нуклеотидов: цАМФ - через  аденилатциклазу, цГМФ - через гуанилатциклазу.

Передача  гормональных сигналов 
через мембранные рецепторы

Гормоны (первичные посредники), связываясь с рецепторами на поверхности  клеточной мембраны, образуют комплекс гормон-рецептор, который трансформирует сигнал первичного посредника в изменение  концентрации

550

Таблица 11-3. Основные этапы передачи гормональных сигналов

551

особых молекул внутри клетки - вторичных посредников. Вторичными посредниками могут быть следующие  молекулы: цАМФ, цГМФ, ИФ₃, ДАТ, Са²⁺, NO.

Гормоны, взаимодействие которых  с рецептором клетки-мишени приводит к образованию цАМФ, действуют  через трёхкомпонентную систему, которая  включает белок-рецептор, G-белок и  фермент аденилатциклазу

 

 

№41. Существуют два основных способа биотрансформации различных веществ в печени.

Первый из них  заключается в химической модификации  активного участка вещества путем  окисления, восстановления, гидроксилирования, сульфоокисления, дезаминирования, деалкилирования  или метилирования. В этих процессах  участвуют микросомальные ферменты(монооксигеназы, связанные с цитохромом Р450 и b5), цитоплазматическиеглутатионтрансферазы и т. д. В результате этих биохимических реакций обычно происходит инактивация лекарственных веществ (например, бензодиазепинов ). Однако некоторые метаболиты бывают активными (например, метаболит кортизона кортизол , преднизона -преднизолон , имипрамина - дезипрамин ), а иногда - токсичными (например, метаболитыизониазида и парацетамола ).

В печени могут, с  одной стороны, образовываться высококанцерогенные  эпоксидные соединения, с другой - обезвреживаться  многие канцерогены .

Некоторые вещества ( барбитураты , галоперидол , глутетимид ) индуцируют микросомальные ферменты печени , особенно цитохром Р450 ; другие вещества ( хлорамфеникол , циметидин ,дисульфирам , декстропропоксифен , аллопуринол ) ингибируют их. Этанол может оказывать оба эффекта. Одновременный прием двух препаратов, метаболизируемых одними и теми же микросомальными ферментами, может привести к усилению или ослаблению фармакологического действия одного из них или обоих.

Активность ферментов, участвующих в данных реакциях, зависит  от возраста.

Второй способ печеночной элиминации - это перевод жирорастворимых  веществ в водорастворимые (глюкурониды, сульфаты, ацетильные, тауриновые и  глициновые производные), которые затем  выводятся с мочой или желчью. Наиболее часто происходит реакция  конъюгации с глюкуроновой кислотой , катализируемая глюкуронилтрансферазами. Как правило, конъюгированные формы более водорастворимы и менее активны, чем исходные.