Karbohydrater blir fordøyd med juice. Alt om medisin. Daglig inntak av karbohydrater

La oss først forstå hvorfor karbohydrater i det hele tatt er nødvendig.

Som du vet, gir karbohydrater kroppen vår energi, som vi bruker på alle de grunnleggende prosessene: oppvarming av kroppen, fysisk aktivitet, mental aktivitet. Hvorfor tillater ikke ernæringseksperter oss å spise boller eller deilige chips? Tross alt er dette også karbohydrater, og de er i følge de samme ernæringsfysiologene absolutt nødvendige for oss.

Fakta er at karbohydrater, i henhold til hastigheten på assimilering av kroppen, er delt inn i rask  og langsom.

Rask karbohydrater (eller enkel)  - Dette er de som blir absorbert bokstavelig så snart de kommer inn i magen.

Behandlingen av karbohydrater er ansvarlig for insulinet produsert av bukspyttkjertelen. Når vi spiser en viss mengde, for eksempel sukker, begynner det umiddelbart arbeidet sitt: De fanger raskt opp hele mengden karbohydrater og bearbeider den til energi.

Og hvis vi ikke spiste sukker, men sa, en smultring? Så, sammen med sukker, kom en viss (ganske imponerende) mengde fett inn i kroppen. I dette tilfellet fjerner insulin karbohydrater, metter kroppen med energi og behandler fett "latskap". Og sannheten er, hvorfor skulle han plukke fettet hvis hjernen vår gir et signal om at han har fått nok drivstoff.

Men insulin er også ansvarlig for utveksling av fett. Derfor, uten å tenke to ganger, overfører han alt fettet til lagringstankene som vi ser i speilet eller med egne øyne og prøver igjen å feste skjørtet.

Og hva gjør vi, spiser ikke karbohydrater i det hele tatt? Det viser seg, nei, du trenger å konsumere karbohydrater, men det er bedre å velge langsomme karbohydrater.

Sakte (eller komplekse) karbohydrater- Dette er de som blir absorbert gradvis av kroppen, de skiller ut sukker sakte, noe som betyr at hjernen ikke vil gi et signal om sult lenger.

Det er med dette fenomenet vi møter når vi går på diett. Ukorrekt utvalgte karbohydrater får oss til å lide av sult. De raske absorberes øyeblikkelig, og overskuddet blir ført bort til trærne. Og bare de langsomme klarer å opprettholde en metthetsfølelse i lang tid.

Du har kanskje en litt misforståelse av at raske karbohydrater er sukker. Nei, det er en viktigere nyanse.

Raske karbohydrater kjennetegnes ikke bare av rask fordøyelighet, men også av evnen til raskt og i en kort periode å øke nivået av glukose i blodet, som da også synker raskt.

Sakte karbohydrater har en annen kvalitet, de hever ikke glukosenivået så raskt og klarer å opprettholde det på riktig nivå i ganske lang tid, og lar ikke hjernen kreve mer mat.

Basert på hastigheten som karbohydrater absorberes fra visse matvarer, ble en ny enhet avledet - den glykemiske indeksen. Jo høyere den er, desto raskere er karbohydratet.

Og hodet på de øverste raske karbohydratene er på ingen måte sukker, som du kanskje har gjettet. Før ham går bakte poteter, maisflak, honning og andre produkter, inkludert til og med gulrøtter. Hva er grunnen?

Tilsynelatende i stivelse. Du har sikkert hørt uttrykket “stivelsesholdige grønnsaker og frukt”, disse inkluderer bananer, rødbeter, gulrøtter og mye mer. Så alt dette er også raske karbohydrater.

Så hvis du velger kosthold for kostholdsmat, trenger vi ikke å fokusere så mye på kalorier som på verdien av den glykemiske indeksen for produkter. Grønnsaker og frukt, lik kaloriinnhold, kan variere betydelig i innholdet av raske og langsomme karbohydrater. Dette betyr at gulrotsalat vil somle i magen i en kortere periode enn for eksempel frukt fra frukt med lav glykemisk indeks.

Hvis du ikke går nærmere inn på detaljer, kan du fremheve hovedfunksjonene i de fleste matvarer med raske karbohydrater.

Først av alt, selvfølgelig, søt mat . Sukker, selv om det ikke er den første plassen det tar, men likevel absorberes raskt nok. Hvis produktet smaker søtt, er det sikkert å ha mye enkle karbohydrater.

Da bør du ta hensyn til, si, produktkonsistens . En hard frukt eller grønnsak inneholder ofte langsommere karbohydrater, og en myk inneholder raskere karbohydrater. Selv om den samme gulroten i denne forbindelse er mer skadelig enn bananer.

Det neste øyeblikket er det hermetikk og bearbeidet mat.   Glukose brukes ofte til konservering, noe som betyr at den glykemiske indeksen til slik mat vil være høyere. Det samme kan sies om hurtigmatprodukter. Mengden enkle karbohydrater som du spiser med kjeks og chips, sammenligner ikke det du spiser med en tallerken med stekte poteter med en skive svartbrød.

Av disse tegnene er det selvfølgelig bra å bestemme skadeligheten av ferdige produkter eller mat, hvis kaloriinnhold og sødme ikke er i tvil.

Hvis du skal gå på diett basert på skillet mellom raske og langsomme karbohydrater, er det bedre å fokusere på spesielle tabeller der den glykemiske indeksen for produktene er indikert. Dette er i kostholdet med egen ernæring og andre som ligner på denne metoden.

Hvis du allerede har erfaring med å bruke denne metoden, vil vi gjerne høre anbefalingene dine.

raske karbohydrater trekker karbohydrater raskt og sakte karbohydrater

Raffinert sukker er den søteste giften

Hvorfor er sukker giftig for kroppen?

I 1957 ga Dr. William Martin følgende definisjon av giftig mat: "Dette er et stoff som ikke fordøyes eller akkumuleres i kroppen, som fører eller kan føre til utvikling av sykdommer." Martin definerte raffinert sukker som et giftstoff, ettersom det er fratatt sin vitalitet, vitaminer og mineraler. Alt som blir igjen i slikt sukker er raffinerte karbohydrater.

Naturen leverer vitaminer og mineraler til hver plante i tilstrekkelige mengder slik at når planten brukes til mat, kan kroppen behandle dem. Imidlertid går alle nyttige stoffer tapt under industriell prosessering av anlegg. Naturlige mineraler som finnes i sukkerroer eller i rørsukker finnes ikke i det raffinerte sukkeret som er produsert fra dem.

Sukker tørker og utvask kroppen, fjerner verdifulle vitaminer og mineraler fra den. Disse stoffene konsumeres på grunn av sukker, som trekker ut disse stoffene for egen fordøyelse, ytterligere avgiftning av kroppen fra produktene fra sukkerfordøyelse og fjerning av dem fra kroppen.

Sukker som konsumeres hver dag gir konstant surhet, og flere og flere mineraler må leveres fra fjerne deler av kroppen til fordøyelsessystemet for å gjenopprette balansen. Som et resultat blir mye kalsium fjernet fra bein og tenner, noe som fører til ødeleggelse av dem, og generelt til å svekke kroppen.

Økte mengder sukker påvirker til slutt hvert organ i kroppen. Opprinnelig blir den avsatt i leveren i form av glykogen. Hvis sukker konsumeres hver dag, vil leveren begynne å utvide seg. Når den når sitt maksimale volum, vil overflødig glykogen fra leveren komme inn i blodet i form av fettsyrer. De er spredt over alle deler av kroppen og blir avsatt i dets minst aktive områder: i magen, isjias, brystet og lårene.

Når disse relativt trygge stedene er fulle, går fettsyrer til mer aktive organer, som hjerte og nyrer. De begynner å bremse arbeidet sitt, vevet deres brytes ned og blir til fett. Hele kroppen begynner å lide av nedsatt hjerte- og nyrefunksjon, noe som fører til høyt blodtrykk.

Sirkulasjons- og lymfesystemene fungerer dårligere. Kroppens immunutholdenhet avtar med hensyn til bakterier, varme, kulde, etc.

Fredrik Bunting, en av dem som oppdaget insulin etter å ha besøkt Panama i 1929, fant interessante resultater ved å observere arbeidere på sukkerplantasjer. For de som spiser raffinert sukker, ville diabetes være utbredt. For de som knapt hadde bearbeidet sukkerrør ble dette ikke observert.

Raffinert sukker og mat

På en gang ble sukker spionert som et stoff som kan gi mye energi. Senere, da det ble klart at overflødig kalorier fra sukker ikke førte til noe bra, begynte de å annonsere sukker som et kjemisk rent produkt. Som om ordene "kjemisk ren" automatisk betyr "sunt." Også ofte i produktannonser eller på pakker i stedet for raffinert sukker skriver de - karbohydrater.

I kjemi er sukker klassifisert som karbohydrater, d.v.s. forbindelser bestående av karbon og hydrogen. Men når ordet karbohydrater brukes i merkingen av matvarer, uten å dechifisere hvilke spesielle forbindelser det er snakk om, er dette ofte misvisende.

Det vil si at folk ofte ikke vet hva som er en del av disse karbohydratene i dette produktet. Hva slags sukker? Det er flere typer sukker.

glukose  - sukker, som finnes i frukt og grønnsaker. Glukose er det viktigste stoffet som er involvert i metabolismen av alle planter og dyr. I menneskekroppen spiller glukose også en veldig viktig rolle.
fruktose  - sukker som finnes i frukt.
Laktosefri  - melkesukker.
sakkarose  - Raffinert sukker (som vi snakker om), industrielt produsert sukker fra rødbeter eller sukkerrør.

Hvis glukose er det viktigste elementet for metabolisme i kroppen vår, er sukrose noe nytt og unaturlig for kroppen.

Spiser raffinert sukker og hvitt mel i stedet for hele mel og naturlige sukker fra frukt og grønnsaker, endrer vi metabolismen i kroppen. En skje sukker i kaffe etter en sandwich er nok til å gjøre magen til en gjæring. Én boks med bris med en hamburger gjør magen til et destilleri.

Hvordan fordøyes sukker?

Sukker er ikke fordøyd i munnen (som korn) eller i magen (som kjøtt). Når de spises hver for seg, går de raskt fra magen til tynntarmen. Når sukker tas sammen med annen mat (for eksempel brød og kjøtt, som i en sandwich), somler de i magen en stund. Mens magen jobber med prosessering av animalske proteiner og prosessering av raffinert stivelse, garanterer sukker rask sur fermentering i magen, som er helt ubrukelig.

Når vi bruker komplekse sukkerarter, spiser frukt eller honning, brytes de sammen når de fordøyes til enkle monosakkarider - viktige stoffer for helsen vår.

Når vi konsumerer raffinert sukker sammen med andre stivelsesrike matvarer, starter en gjæringsprosess i magen og resulterer i karbondioksid, eddiksyre, alkohol og vann. I tillegg til vann er alle andre produkter i denne prosessen skadelige.

Når vi spiser hver for seg proteinrik mat, brytes de ned i magen til aminosyrer, som er essensielle for metabolisme. Men hvis vi spiser proteiner med sukker, dannes ptomains og leukomains i magen, det er skadelige stoffer som ikke er nødvendig for metabolismen.

Les også:

Karbohydrater er hovedkomponenten i menneskets kosthold, fordi de konsumerer omtrent fire ganger mer enn fett og proteiner. De utfører mange forskjellige funksjoner i kroppen, men den viktigste er energi.

Gjennomsnittlig behov for karbohydrater er 350-500 g / dag. Karbohydrater er nødvendige for biosyntesen av nukleinsyrer, utskiftbare aminosyrer som en integrert strukturell del av celler. De har forskriftsmessig, beskyttende og plastisk betydning.

Etter næringsverdi er karbohydrater delt i fordøyelige og ikke-fordøyelige. Fordøyelige karbohydrater fordøyes og metaboliseres i menneskekroppen. Disse inkluderer glukose, fruktose, sukrose, laktose, maltose, a-glukan-polysakkarider-stivelse, dekstriner og glykogen.

Ikke-fordøyelige karbohydrater brytes ikke ned av enzymer som skilles ut i menneskets fordøyelseskanal. Ufordøyelige karbohydrater inkluderer raffinoseoligosakkarider og ikke-a-glukan polysakkarider - cellulose, hemicellulose, pektin, lignin, tannkjøtt og slim.

Fordøyelige karbohydrater.Aldoser (glukose, galaktose, mannose, xylose), samt ketose (fruktose) har den høyeste næringsverdien.

Hvor raskt er raske karbohydrater, og hvorfor er trege karbohydrater så treg? Skjær myter om karbohydrater!

Forbruk av glukose og fruktose, de to vanligste monosakkaridene i naturen, når 20% av det totale karbohydratinntaket. Fra tarmen blir karbohydrater absorbert i blodet bare i form av glukose og fruktose.

De viktigste matdisakkaridene i ernæring fra mennesker er sukrose og laktose.

Sukker, hvor hovedkomponenten er sukrose, spiller rollen som en energibærer i kroppen.

De hyppigste og alvorlige konsekvensene av for høyt forbruk av raffinert sukker er metabolske forstyrrelser, først og fremst karbohydratmetabolisme.

Laktose er det viktigste karbohydratet under amming og under kunstig fôring av spedbarn. De viktigste kildene til laktose i matvarer er melk (4,8-5,2%), krem \u200b\u200b(3,7%), rømme og kefir (3,1-3,6%).

Blant polysakkaridene av planteprodukter er stivelse av største betydning i menneskets ernæring. Opptak av stivelse krever betydelig mer tid enn sukkeropptak. Det endelige produktet av nedbrytning av stivelse - glukose - kommer sakte inn i blodet, konsentrasjonen opprettholdes på samme nivå. Mest stivelse finnes i bakervarer (40-73%), frø av belgfrukter (40-45%) og poteter (15%)

I animalske produkter er det en relativt liten mengde av et annet fordøyelig polysakkarid som ligger nær kjemisk struktur til stivelse, glykogen (i leveren 2-10%, i muskelvev 0,3-1,0%)

Med mangel på karbohydrater i kroppen, vises svakhet, svimmelhet, hodepine, sult, døsighet, svette, skjelving i hendene.

Ikke-fordøyelige karbohydrater. De viktigste ikke-fordøyelige karbohydratene er den såkalte “kostfiberen” - en blanding av forskjellige strukturelle polysakkarider av planteceller - cellulose, hemicellulose og pektin, lignin og ikke-strukturelle polysakkarider. Naturlig forekommende matvarer, tannkjøtt, slim og polysakkarider brukt som tilsetningsstoffer til mat.

Cellulose er den viktigste strukturelle komponenten i plantens cellemembran. Den viktigste fysiologiske effekten er evnen til å binde vann (opptil 0,4 g vann per 1 g fiber).

Hemicelluloser er celleveggspolysakkarider sammensatt av glukose- og heksosepolymerer. De er også i stand til å holde på vann og binde kationer.

Pektinstoffer - glycanogalacturonans - hovedkomponenten i planter og alger. En av de viktigste egenskapene til pektinstoffer er dens komplekseringsevne, basert på interaksjon av pektinmolekyler med ioner av tungmetaller og radionuklider. Dette gir grunn til å anbefale pektin for inkludering i kostholdet til mennesker i et miljø forurenset med radionuklider og som har kontakt med tungmetaller . Den profylaktiske normen til pektin, godkjent av WHO, er 2-4 g per dag.

Ligniner er karbohydratfrie stoffer i cellemembranen, som består av polymerer av aromatiske alkoholer. Ligniner i menneskekroppen er i stand til å binde gallesalter og andre organiske stoffer, i tillegg til å bremse eller forstyrre absorpsjonen av næringsstoffer i tykktarmen.

Gummier er komplekse ustrukturerte polysakkarider, de er oppløselige i vann, har viskositet, inneholder glukuronsyre og galakturonsyrer, er i stand til å delta i bindingen av sporelementer med jevn valens.

Dermed er kostfiber en av komponentene i den omfattende forebygging av forstyrrelser i fettmetabolisme, åreforkalkning, diabetes mellitus og gallesteinsykdom. De siste årene har det vist seg bevis for at mangel på kostfiber forårsaker utvikling av urolithiasis, magesår, tolvfingertarmsår, gikt, karies og til og med åreknuter.

Den daglige normen for kostfiber for en voksen er 25-30 g.

Den viktigste kilden til kostfiber er kornprodukter, frukt, nøtter og grønnsaker.

Kostholdsfibre påvirker tykktarmenes funksjon. De stimulerer peristaltikk, øker sekresjonen av galle.

Samtidig er for høyt forbruk av kostfiber mer skadelig enn gunstig. Det kan føre til ufullstendig fordøyelse av mat, nedsatt intestinal absorpsjon av makro- og mikroelementer, så vel som fettløselige vitaminer. For høyt inntak av kostfiber forårsaker diaré, ubehag ved overdreven gassdannelse i tarmen og magesmerter.

Bare monosakkarider absorberes i tarmen: glukose, galaktose, fruktose. Derfor må oligo- og polysakkaridene som kommer inn i kroppen med mat hydrolyseres av enzymsystemer for å danne monosakkarider. I fig. 5.11 viser skjematisk lokaliseringen av enzymsystemer som er involvert i fordøyelsen av karbohydrater, som begynner i munnhulen med virkningen av oral -amylase og deretter fortsetter i forskjellige deler av tarmen ved bruk av bukspyttkjertelen -amylase, sukrose-isomaltase, glycoamylase, gly-glykosidase (laktase) trehalase-komplekser.

Fig. 5.11. Ordningen med lokalisering av enzymsystemer for fordøyelsen av karbohydrater

5.2.1. Fordøyelse av karbohydrater ved bruk av oral og bukspyttkjertelen amylase ( -1,4-glykosidaser).Matpolysakkarider, nemlig stivelse (består av et lineært amylosepolysakkarid, der glukoserester er bundet med 1,4-1,4-glykosidbindinger, og amylopektin, et forgrenet polysakkarid, hvor også -1,6-glykosidbindinger finnes) begynner å hydrolysere allerede i munnhulen etter fukting med spytt som inneholder det hydrolytiske enzymet -amylase (-1,4-glykosidase) (KF 3.2.1.1), som spalter 1,4-glykosidbindinger i stivelse, men ikke virker på 1,6-glykosidbindinger.

I tillegg er enzymets kontakttid med stivelse i munnhulen kort, så stivelsen blir delvis fordøyd, og danner store fragmenter  dekstriner og litt maltosedisakkarid. Disakkarider hydrolyseres ikke av spyttamylase.

Når spyttamylase kommer inn i magen i et surt miljø, kan fordøyelsesprosessen bare skje inne i mat koma, hvor amylaseaktiviteten kan forbli i noen tid til pH i hele stykket er surt. I magesaften er det ingen enzymer som bryter ned karbohydrater, bare svak sur hydrolyse av glykosidbindinger er mulig.

Hovedplassen for hydrolyse av oligo- og polysakkarider er tynntarmen, der visse glykosidaser skilles ut i forskjellige avdelinger.

I tolvfingertarmen nøytraliseres innholdet i magen ved bukspyttkjertelsekresjoner som inneholder HCO 3 3 bikarbonater og har en pH på 7,5–8,0. Pankreas amylase finnes i hemmeligheten bak bukspyttkjertelen, som hydrolyserer -1,4-glykosidbindinger i stivelse og dekstriner med dannelse av maltosedisakkarider (i dette karbohydratet kobles to glukoserester sammen med en 1,-1,4-glykosidbinding) og isomaltoser (i dette karbohydratet) glukoserester lokalisert ved forgreningsstedene i stivelsesmolekylet og bundet med 1,6-1,6-glykosidbindinger). Oligosakkarider dannes også med 8-10 glukoserester bundet av både -1,4-glykosid- og -1,6-glykosidbindinger.

Begge amylaser er endoglykosidaser. Pankreas amylase hydrolyserer heller ikke -1,6-glykosidbindinger i stivelse og -1,4-glykosidbindinger, hvorved glukoserester er forbundet i et cellulosemolekyl.

Cellulose passerer uendret gjennom tarmene og fungerer som et ballaststoff, noe som gir matvolum og fremmer fordøyelsesprosessen. I tykktarmen, under påvirkning av bakteriell mikroflora, kan cellulose delvis hydrolyseres med dannelse av alkoholer, organiske syrer og CO 2, som kan fungere som stimulanter til tarmmotilitet.

Maltose, isomaltose og triozosakkarider dannet i overtarmen hydrolyseres deretter i tynntarmen av spesifikke glykosidaser. Disakkarider av mat, sukrose og laktose, hydrolyseres også av spesifikke disakkaridaser i tynntarmen.

I tarmlumen er aktiviteten til oligo- og disakkaridaser liten, men de fleste enzymer er assosiert med overflaten av epitelceller, som er lokalisert i tarmen på fingerlignende utvekster  villi og seg selv, på sin side, er dekket med mikrovilli, alle disse cellene danner en børstegrense som øker kontaktflaten til hydrolytiske enzymer. med sine underlag.

De splittende glykosidbindinger i disakkarider, enzymer (disakkaridaser) er gruppert i enzymkomplekser lokalisert på den ytre overflaten av den cytoplasmatiske membranen av enterocytter: sukrose-isomaltase, glycoamylase, -glykosidase.

5.2.2. Sugara-isomaltase-kompleks.  Dette komplekset består av to polypeptidkjeder og fester seg til overflaten av enterocytten ved bruk av et hydrofobt transmembrane domene lokalisert ved den N-terminale delen av polypeptidet. Sukrose-isomaltase-komplekset (K.F. 3.2.1.48 og 3.2.1.10) spaltes -1,2- og -1,6-glykosidbindinger i sukrose og isomaltose.

Begge enzymer i komplekset er også i stand til å hydrolysere -1,4-glykosidbindinger i maltose og maltotriosis (et trisakkarid som inneholder tre glukoserester og dannet under hydrolyse av stivelse).

Selv om komplekset har en ganske høy maltaseaktivitet, hydrolyserer 80% av maltosen dannet under fordøyelsen av oligo- og polysakkarider, er dens viktigste spesifisitet likevel hydrolyse av sukrose og isomaltose, hvor høyt hydrolyse av glykosidbindinger er større enn hastigheten av hydrolyse av bindinger i maltose og maltotriosis. I dette tilfellet er sukrose-underenheten det eneste tarmenzymet som hydrolyserer sukrose. Komplekset er lokalisert hovedsakelig i jejunum; i den proksimale og distale deler av tarmen er innholdet av sukrose-isomaltase-komplekset ubetydelig.

5.2.3. Glycoamylase-kompleks.  Dette komplekset (K.F. 3.2.1.3 og 3.2.1.20) hydrolyserer -1,4-glykosidbindinger mellom glukoserester i oligosakkarider. Aminosyresekvensen til glycoamylase-komplekset har 60% homologi med sekvensen av sukrose-isomaltase-komplekset. Begge komplekser tilhører familien til 31 glykosylhydrolaser. Som en eksoglykosidase virker enzymet fra den reduserende enden, det kan også spalte maltose, og fungerer som en maltase i denne reaksjonen (glycoamylase-komplekset hydrolyserer de resterende 20% av maltoseoligo- og polysakkarider dannet under fordøyelsen). Komplekset består av to katalytiske underenheter som har små forskjeller i substratspesifisitet. Komplekset er mest aktivt i de nedre delene av tynntarmen.

5.2.4.  -Glykosidasekompleks (laktase).  Dette enzymkomplekset hydrolyserer -1,4-glykosidbindinger mellom galaktose og glukose i laktose.

Glykoproteinet er assosiert med børstegrensen og er ujevnt fordelt over tynntarmen. Med alderen reduseres aktiviteten til laktase: den er maksimal hos spedbarn, hos voksne er den mindre enn 10% av aktivitetsnivået til enzymet som skilles ut hos barn.

5.2.5. trehalase. Dette enzymet (K.F. 3.2.1.28) er et glykosidasekompleks som hydrolyserer bindinger mellom monomerer i trehalose, et disakkarid som finnes i sopp og består av to glukosylrester bundet av en glykosidbinding mellom de første anomere karbonatomer.

Monosakkarider dannes fra karbohydratene i maten som et resultat av virkningen av glykosylhydrolaser: i en stor mengde glukose, fruktose, galaktose, i mindre grad  mannose, xylose, arabinose, som absorberes av epitelcellene i jejunum og ileum og transporteres gjennom membranene til disse cellene.

5.2.6. Transport av monosakkarider gjennom membranen til tarmepitelceller.Overføring av monosakkarider til cellene i tarmslimhinnen kan utføres ved forenklet diffusjon og aktiv transport. Når det gjelder aktiv transport, blir glukose transportert gjennom membranen sammen med Na + -ionet av et enkelt bærerprotein, og disse stoffene samvirker med forskjellige deler av dette proteinet (fig. 5.12). Na + -ionet kommer inn i cellen i henhold til konsentrasjonsgradienten, og glukose  mot konsentrasjonsgradienten (sekundær aktiv transport), derfor, jo større gradienten, jo mer glukose overføres til enterocytter. Med en reduksjon i konsentrasjonen av Na + i den ekstracellulære væsken, reduseres glukoseinntaket. Konsentrasjonsgradienten av Na + som ligger bak den aktive symporten, sikres ved virkningen av Na +, K + -ATPase, som fungerer som en pumpe som pumper Na + ut av cellen i bytte mot K + -ionen. På samme måte, ved mekanismen for sekundær aktiv transport, kommer galaktose inn i enterocytter.

Fig. 5.12. Innføringen av monosakkarider i enterocytter. SGLT1  natriumavhengig glukose / galaktosetransportør i epitelcellemembranen; Na +, K + -ATPase på den basolaterale membranen skaper en konsentrasjonsgradient av natrium- og kaliumioner som er nødvendige for at SGLT1 skal fungere. GLUT5 transporterer primært fruktose gjennom membranen inn i cellen. GLUT2 på basolateral membran transporterer glukose, galaktose og fruktose fra cellen (i henhold til)

Takket være aktiv transport kan enterocytter absorbere glukose i den lave konsentrasjonen i tarmlumen. Ved en høy konsentrasjon av glukose kommer den inn i cellene ved å lette diffusjon ved bruk av spesielle bærerproteiner (transportører). På samme måte overføres fruktose til epitelcellene.

Monosakkarider kommer inn i blodkar fra enterocytter hovedsakelig gjennom forenklet diffusjon. Halvparten av glukosen gjennom kapillærene i villi gjennom portvenen transporteres til leveren, halvparten blir levert med blod til cellene i andre vev.

5.2.7. Transport av glukose fra blod til celler. Strømmen av glukose fra blodet inn i cellene utføres ved forenklet diffusjon, dvs. hastigheten for glukosetransport bestemmes av gradienten av dens konsentrasjon på begge sider av membranen. I muskelceller og fettvev reguleres forenklet diffusjon av bukspyttkjertelhormonet  insulin. I mangel av insulin inneholder ikke cellemembranen glukosetransportører. Proteinbæreren (transportøren) av glukose fra røde blodlegemer (GLUT1), som det fremgår av fig. 5.13, er et transmembranprotein bestående av 492 aminosyrerester og som har en domenestruktur. Polare aminosyrerester er lokalisert på begge sider av membranen, hydrofobe er lokalisert i membranen, krysser den flere ganger. Det er et glukosebindingssted på utsiden av membranen. Ved glukosebinding endres bærerkonformasjonen, og monosakkaridbindingsstedet er åpent inne i cellen. Glukose passerer inn i cellen og skilles fra bærerproteinet.

5.2.7.1. Glukosetransportører: GLUT 1, 2, 3, 4, 5.  I alle vev ble glukosetransportører funnet, hvorav det er flere varianter, som ble nummerert i den rekkefølgen de ble påvist. Fem typer GLUT er beskrevet, som har en lignende primærstruktur og domeneorganisasjon.

GLUT 1, lokalisert i hjernen, morkake, nyrer, tykktarmen, røde blodlegemer, gir glukose til hjernen.

GLUT 2 overfører glukose fra organene som skiller det ut i blodet: enterocytter, lever, transporterer inn i клетки-cellene i bukspyttkjertelen i Langerhans.

GLUT 3 finnes i mange vev, inkludert hjerne, morkake, nyrer, og gir en tilstrømning av glukose inn i nervene i cellene.

GLUT 4 overfører glukose til muskelceller (skjelett og hjerte) og fettvev, er insulinavhengig.

GLUT 5 finnes i cellene i tynntarmen, og bærer muligens fruktose.

Alle bærere kan være lokalisert som i cytoplasmatiske

Fig. 5.13. Strukturen til proteinbæreren (transportøren) av glukose fra røde blodlegemer (GLUT1) (i henhold til)

vesikler av celler og i plasmamembranen. I mangel av insulin er GLUT 4 bare plassert inne i cellen. Under påvirkning av insulin overføres vesiklene til plasmamembranen, smelter sammen med den og GLUT 4 bygges inn i membranen, hvoretter transportøren letter diffusjon av glukose i cellen. Etter å ha redusert konsentrasjonen av insulin i blodet, returnerer transportørene igjen til cytoplasma og glukosetransporten til cellestoppene.

Arbeidet med glukosetransportere avslørte forskjellige brudd. Med en arvelig defekt av bærerproteiner utvikler ikke-insulinavhengig diabetes mellitus. I tillegg til proteindefekter er det andre brudd forårsaket av: 1) en defekt i overføringen av et insulinsignal om bevegelsen av transportøren til membranen, 2) en defekt i bevegelsen av transportøren, 3) en defekt i inkluderingen av protein i membranen, 4) en krenkelse av snøring fra membranen.

5.2.8. Insulin.Denne forbindelsen er et hormon som skilles ut av -cellene i bukspyttkjertelen i Langerhans. Insulin er et polypeptid som består av to polypeptidkjeder: den ene inneholder 21 aminosyrerester (kjede A), den andre  30 aminosyrerester (kjede B). Kjedene er koblet sammen av to disulfidbindinger: A7B7, A20B19. Inne i A-kjeden er det en intramolekylær disulfidbinding mellom den sjette og ellevte rest. Hormonet kan eksistere i to konformasjoner: T og R (fig. 5.14).

Fig. 5.14. Den romlige strukturen til den monomere formen av insulin: og insulin med svin, T-konformasjon, b  Человека humant insulin, R-konformasjon (A-kjede avbildet i rødt  farge, B-kjede  gul) (i henhold til)

Hormonet kan eksistere i form av en monomer, dimer og heksamer. I den heksameriske formen stabiliseres insulin av et sinkion, som danner koordinasjonsbindinger med His10 B-kjeden av alle seks underenheter (fig. 5.15).

Pattedyrinsulin har en god homologi i primærstruktur med humant insulin: for eksempel i grisinsulin er det bare en substitusjon, i stedet for treonin i karboksylenden av B-kjeden er alanin, i bovint insulin er det tre andre aminosyrerester i sammenligning med humant insulin. Oftest finnes substitusjoner på stilling 8, 9 og 10 i kjede A, men de påvirker ikke den biologiske aktiviteten til hormonet i vesentlig grad.

Substitusjon av aminosyrerester i stillingene til disulfidbindinger, hydrofobe rester ved C- og N-terminale seksjoner av A-kjeden og ved C-terminale seksjoner av B-kjeden er svært sjeldne, noe som indikerer viktigheten av disse setene i manifestasjonen av den biologiske aktiviteten til insulin. Rester av Phe24 og Phe25 B-kjedene og C- og N-terminale A-kjede-rester deltar i dannelsen av det aktive senteret av hormonet.

Fig. 5.15. Den romlige strukturen til insulin heksamer (R 6) (i henhold til)

5.2.8.1. Insulinbiosyntese.Insulin blir syntetisert i form av forløperen  preproinsulin som inneholder 110 aminosyrerester på polyribosomer i det grove endoplasmatiske retikulum. Biosyntese begynner med dannelsen av et signalpeptid som trenger gjennom lumen i det endoplasmatiske retikulum og styrer bevegelsen til det voksende polypeptidet. På slutten av syntesen spaltes signalpeptidet på 24 aminosyrerester i lengde fra preproinsulin for å danne proinsulin, som inneholder 86 aminosyrerester og overføres til Golgi-apparatet, der insulin modnes ytterligere i tankene. Den romlige strukturen til proinsulin er vist på fig. 5.16.

Under langvarig modning under virkningen av serinendopeptidaser PC2 og PC1 / 3 spaltes først peptidbindingen mellom Arg64 og Lys65, deretter blir peptidbindingen dannet av Arg31 og Arg32 hydrolysert, og C-peptidet bestående av 31 aminosyrerester spaltes. Konverteringen av proinsulin til insulin som inneholder 51 aminosyrerester ender med hydrolyse av argininrester ved N-terminalen til A-kjeden og C-terminalen til B-kjeden under virkningen av karboksypeptidase E, som viser spesifisitet som ligner på karboksypeptidase B, dvs. hydrolyserer peptidbindinger, iminogruppe som hører til den basiske aminosyren (fig. 5.17 og 5.18).

Fig. 5.16. Prospektiv romlig struktur av proinsulin i konformasjon som fremmer proteolyse. De røde kulene fremhever aminosyrerestene (Arg64 og Lys65; Arg31 og Arg32), hvor peptidbindingen er hydrolysert som et resultat av proinsulin-prosessering (i henhold til)

Insulin og C-peptid i ekvimolare mengder kommer inn i sekretorisk granulat, der insulin, som interagerer med sinkionet, danner dimerer og heksamerer. Sekretoriske granuler, som slås sammen med plasmamembranen, skiller ut insulin og C-peptid i den ekstracellulære væsken som et resultat av eksocytose. Halveringstiden for insulin i plasma er 3-10 minutter, C-peptid er omtrent 30 minutter. Insulin brytes ned av enzymet insulinase, denne prosessen foregår i leveren og nyrene.

5.2.8.2. Regulering av syntese og sekresjon av insulin. Den viktigste regulatoren for insulinutskillelse er glukose, som regulerer uttrykket av insulingenet og proteingenene som er involvert i utvekslingen av store energibærere. Glukose kan direkte binde seg til transkripsjonsfaktorer - dette påvirker direkte hastigheten på genuttrykk. En sekundær effekt på sekresjonen av insulin og glukagon er mulig når frigjøring av insulin fra sekretoriske granuler aktiverer transkripsjonen av insulin mRNA. Men insulinutskillelse avhenger av konsentrasjonen av Ca 2+ -ioner og avtar med deres mangel selv med en høy konsentrasjon av glukose, som aktiverer syntesen av insulin. I tillegg blir det hemmet av adrenalin når det binder seg til  2-reseptorer. Veksthormoner, kortisol, østrogener og hormoner i mage-tarmkanalen (sekretin, kolecystokinin, gastrisk hemmende peptid) fungerer som stimulanter for insulinutskillelse.

Fig. 5.17. Syntese og prosessering av preproinsulin (i henhold til)

Utskillelsen av insulin av cells-celler fra Langerhans holmer som respons på en økning i konsentrasjonen av glukose i blodet realiseres som følger:

Fig. 5.18. Prosessering av proinsulin til insulin ved hydrolyse av peptidbindingen mellom Arg64 og Lys65 katalysert av PC2 serin endopeptidase og spaltning av peptidbindingen mellom Arg31 og Arg32 ved PC1 / 3 serin endopeptidase, konverteringen avsluttes med spaltning av argininrester ved N-enden av A-kjeden og C-enden B-kjeder under virkning av karboksypeptidase E (spaltbare argininrester er avbildet i sirkler). Som et resultat av prosessering, i tillegg til insulin, dannes et C-peptid (i henhold til)

1) glukose blir transportert inn i  celler av GLUT 2 transportørproteinet;

2) i cellen gjennomgår glukose glykolyse og oksiderer deretter i luftveissyklusen med dannelse av ATP; intensiteten av ATP-syntese avhenger av nivået av glukose i blodet;

3) under virkning av ATP blir ioniske kaliumkanaler lukket og membranen depolarisert;

4) membran depolarisering forårsaker åpning av spenningsavhengige kalsiumkanaler og inntreden av kalsium i cellen;

5) en økning i nivået av kalsium i cellen aktiverer fosfolipase C, som spalter en av membranfosfolipidene  fosfatidylinositol-4,5-difosfat  til inositol-1,4,5-trifosfat og diacylglyserol;

6) inositol-trifosfat, som binder seg til reseptorproteinene i den endoplasmatiske retikulum, forårsaker en kraftig økning i konsentrasjonen av bundet intracellulært kalsium, noe som fører til frigjøring av pre-syntetisert insulin lagret i sekretoriske granuler.

5.2.8.3. Handlingsmekanismen til insulin. Hovedeffekten av insulin på muskel- og fettcellene er å forbedre glukosetransporten over cellemembranen. Stimulering med insulin fører til en økning i hastigheten på glukoseopptak i cellen med 20–40 ganger. Når det stimuleres med insulin, er det en 5–10 ganger økning i innholdet av glukosetransportproteiner i plasmamembraner, mens innholdet i det intracellulære bassenget reduseres med 50–60%. Den nødvendige mengden energi i form av ATP er hovedsakelig nødvendig for aktivering av insulinreseptoren, og ikke for fosforylering av transporterproteinet. Stimulering av glukosetransport øker energiforbruket med 20-30 ganger, mens bare en liten mengde glukosetransportører er nødvendig for å flytte glukosetransportører. Translokasjonen av glukosetransportører til cellemembranen observeres flere minutter etter interaksjonen av insulin med reseptoren, og ytterligere stimulerende effekt av insulin er nødvendig for å akselerere eller opprettholde prosessen med sykling av proteintransportører.

Insulin, som andre hormoner, utøver sin effekt på celler gjennom det tilsvarende reseptorproteinet. Insulinreseptoren er et sammensatt integrert cellemembranprotein som består av to з-underenheter (130 kDa) og to -underenheter (95 kDa); de førstnevnte er plassert helt utenfor cellen, på dens overflate, de siste gjennomsyrer plasmamembranen.

Insulinreseptoren er en tetramer som består av to ekstracellulære -underenheter som samvirker med hormonet og koblet til hverandre ved disulfidbroer mellom cysteiner 524 og tripletten Cys682, Cys683, Cys685 av begge SUB-underenheter (se fig. 5.19, og), og to transmembrane sub-underenheter som viser tyrosinkinaseaktivitet knyttet til en disulfidbro mellom Cys647 () og Cys872. Polypeptidkjeden til sub-underenheten med en molekylvekt på 135 kDa inneholder 719 amino

Fig. 5.19. Strukturen til insulinreseptor dimer: og   modulær struktur av insulinreseptoren. Over er -underenheter koblet av Cys524, Cys683685 disulfidbroer og består av seks domener: to som inneholder leucinrepetisjoner L1 og L2, en cysteinrik region av CR, og tre fibronektindominer av type III Fn o, Fn 1, ID (interstitielt domene) . Nedenfor er -underenhetene assosiert med -underenheten med Cys647Cys872-disulfidbroen og består av syv domener: tre fibronektin-domener ID, Fn 1 og Fn 2, TM transmembrane domene ved siden av membranen til JM-domenet, tyrosinkinasedomenet til TC, det C-terminale domene CT; b  romlig arrangement av reseptoren, en dimer er vist i farge, den andre  hvit, A  aktiverende sløyfe motsatt av hormonbindingsstedet, X (rød)  C-terminal del av  underenheten, X (svart)  N-terminal del av  underenheten , gule perler 1,2,3  disulfidbindinger mellom cysteinrester i posisjonene 524, 683–685, 647–872 (iht.)

syreester og består av seks domener: to leucin-repeterende domener L1 og L2, en cysteinrik region av CR hvor bindingssetet for insulin er lokalisert, og tre fibronektindominer av type III Fn o, Fn 1, Ins (interstitielt domene) (se fig. 5.18). -underenheten inkluderer 620 aminosyrerester, har en molekylvekt på 95 kDa, og består av syv domener: tre fibronektindominer ID, Fn 1 og Fn 2, TM-transmembrandomenet ved siden av membranen til JM-domenet, tyrosinkinasedomenet til TK og C-terminalt CT . To insulinbindingssteder ble funnet ved reseptoren: det ene med høy affinitet og det andre med lav affinitet. For å føre et hormonsignal inn i cellen er det nødvendig å binde insulin til et senter med høy affinitet. Dette senteret dannes ved binding av insulin fra L1-, L2- og CR-domenene til en -underenhet og fibronektindomene til en annen, mens anordningen av -underenheter er motsatt av hverandre, som vist på fig. 5,19 a.

I mangel av interaksjon av insulin med senteret for høy affinitet for reseptoren, skyves субъ-underenhetene bort fra -underenhetene med et fremspring (kam), som er en del av CR-domenet, som forhindrer tyrosinkinasedomenet til en  underenhet fra å aktivere sløyfen fra fosforyleringsstedene til en annen -underenhet underenhet (fig. 5.20, b). Ved binding av insulin til sentrum av høyaffinitet av insulinreseptoren, endres konformasjonen av reseptoren, fremspringet forhindrer ikke lenger konvergensen av  og -underenhetene, de aktiverende løkkene til TK-domenene samvirker med tyrosin-fosforylasjonsseter på det motsatte TK-domene, -underenhetene transfosforyleres ved syv tyrosin-rester: , Y1162, Y1163 aktiverende løkker (dette er det kinase-regulatoriske domenet), Y1328, Y1334 CT-domene, Y965, Y972 JM-domene (fig. 5.20, og), noe som fører til en økning i reseptorens tyrosinkinaseaktivitet. På posisjon 1030 TC er det en lysinrest som kommer inn i det katalytiske aktive senteret, ATP-bindingssenteret. Å bytte ut dette lysinet med mange andre aminosyrer gjennom stedsrettet mutagenese ødelegger tyrosinkinaseaktiviteten til insulinreseptoren, men forstyrrer ikke insulinbindingen. Tilsetning av insulin til en slik reseptor har imidlertid ingen effekt på cellulær metabolisme og spredning. Fosforylering av visse serintreoninrester reduserer tvert imot affiniteten til insulin og reduserer tyrosinkinaseaktiviteten.

Flere underlag i insulinreseptoren er kjent: IRS-1 (underlag til insulinreseptoren), IRS-2, proteiner fra STAT-familien (signalomformer og aktivator av transkripsjon - signalbærere og transkripsjonsaktivatorer, er diskutert i detalj i del 4, "Biokjemisk basis av beskyttende reaksjoner").

IRS-1 er et cytoplasmatisk protein som binder seg til de fosforylerte tyrosinene til TC av insulinreseptoren med sitt SH2-domene og fosforyleres av tyrosinkinasereseptoren umiddelbart etter stimulering med insulin. En økning eller reduksjon i cellulær respons på insulin, amplituden av endringer i cellene og følsomhet for hormonet avhenger av graden av fosforylering av underlaget. Skade på IRS-1-genet kan forårsake insulinavhengig diabetes. IRS-1-peptidkjeden inneholder rundt 1200 aminosyrerester, 20-22 potensielle tyrosinfosforyleringssentre og omtrent 40.

Fig. 5,20. Et forenklet diagram over strukturelle endringer i binding av insulin til insulinreseptoren: og   en endring i konformasjon av reseptoren som et resultat av binding av hormonet i sentrum av høy affinitet fører til en forskyvning av fremspringet, konvergens av underenheter og transfosforylering av TC-domener; bThe i mangel av interaksjon av insulin med et bindingssenter med høy affinitet på insulinreseptoren, forhindrer fremspringet (kam) konvergens av  og субъ underenheter og transfosforylering av TC-domener. A-sløyfe  aktiverende sløyfe av TK-domenet, nummer 1 og 2 i sirkelen  disulfidbindinger mellom underenheter, TK  tyrosinkinasedomene, C  katalytisk senter av TK, sett 1 og sett 2  aminosyresekvenser av  underenheter som danner stedet for insulin med høy affinitet for reseptor (i henhold til)

Fosforylering av IRS-1 ved flere tyrosinrester gir det muligheten til å binde seg til proteiner som inneholder SH2-domener: tyrosin fosfatase syp, p85 underenhet av FI-3 kinase (fosfatidylinositol-3 kinase), Grb2 adapter protein, protein tyrosin fosfat fosfat, , GAP (aktivator av små GTP-bindende proteiner). Som et resultat av interaksjonen mellom IRS-1 og lignende proteiner, genereres flere nedstrøms-signaler.

Fig. 5.21. Translokasjon av glukose-transporteringsproteiner GLUT 4 i muskel- og fettceller fra cytoplasmaen inn i plasmamembranen under virkning av insulin. Interaksjonen mellom insulin og reseptoren fører til fosforylering av underlaget til insulinreseptoren (IRS), som binder PHI-3-kinase (PH3K), som katalyserer syntesen av fosfatidylinositol-3,4,5-trifosfat (PtdIns (3,4,5) P 3). Den sistnevnte forbindelse, som binder seg til plextrindomene (PH), mobiliserer PDK1, PDK2 og PKB proteinkinaser til cellemembranen. PDK1 fosforylerer RKV ved Thr308, aktiverer den. Fosforylert RKV er assosiert med vesikler som inneholder GLUT 4, noe som forårsaker deres translokasjon til plasmamembranen, noe som fører til økt glukosetransport inne i muskel- og fettceller (i henhold til)

Fosfolipase C stimulert av fosforylert IRS-1 hydrolyserer fosfolipidet i cellemembranen fosfatidylinositol-4,5-difosfat med dannelse av to sekundære messenger: inositol-3,4,5-trifosfat og diacylglycerol. Inositol-3,4,5-trifosfat, som virker på ionekanalene i det endoplasmatiske retikulumet, frigjør kalsium fra det. Diacylglycerol virker på calmodulin og proteinkinase C, som fosforylerer forskjellige underlag, noe som fører til en endring i aktiviteten til cellesystemer.

Fosforylert IRS-1 aktiverer også FI-3-kinase, som katalyserer fosforylering av fosfatidylinositol, fosfatidylinositol-4-fosfat og fosfatidylinositol-4,5-difosfat i stilling 3 med dannelse av henholdsvis fosfatidylinositol-3-fosfat, fosfatidylinositol-3,4-dipat 3,4,5-trifosfat.

PHI-3-kinase er en heterodimer som inneholder regulatoriske (p85) og katalytiske (p110) underenheter. Det er to SH2-domener og et SH3-domene i den regulatoriske underenheten, og derfor binder en FI-3-kinase med høy affinitet til IRS-1. Fosfatidylinositolderivater dannet i membranen fosforylert i posisjon 3 binder proteiner som inneholder det såkalte plextrin (PH) -domenet (domenet har en høy affinitet for fosfatidylinositol-3-fosfat): PDK1 proteinkinase (fosfatidylinositidavhengig kinase), proteinkinase.

Proteinkinase B (RKV) består av tre domener: den N-terminale plextrin, den sentrale katalytiske og den C-terminale regulatoriske. Plextrin-domenet er nødvendig for aktivering av RKV. Etter å ha bundet med plextrindomene nær cellemembranen, nærmer RKV proteinkinasen PDK1, som gjennom

plectrinedomenet er også lokalisert nær cellemembranen. PDK1 fosforylerer Thr308-kinasedomenet til RKV, noe som fører til aktivering av RKV. Aktivert RKV fosforylerer glykogensyntasekinase 3 (i Ser9-stillingen), forårsaker inaktivering av enzymet og dermed prosessen med glykogensyntese. PHI-3-fosfat-5-kinase virker også på fosforylering, og virker på vesikler der GLUT 4-transportørproteiner er lagret i cytoplasma av adipocytter, noe som forårsaker transport av glukosetransportere til cellemembranen, inkorporering i den og transmembranoverføring av glukose i muskel- og fettceller ( Fig. 5.21).

Insulin påvirker ikke bare glukoseopptaket i cellen ved å bruke GLUT 4. transporterproteiner, det er involvert i reguleringen av glukose, fett, aminosyre, ionemetabolisme, proteinsyntese og påvirker replikasjon og transkripsjon.

Effekten på glukosemetabolismen i cellen utføres ved å stimulere glykolyseprosessen ved å øke aktiviteten til enzymene som er involvert i denne prosessen: glukokinase, fosfofruktokinase, pyruvatkinase, heksokinase. Insulin gjennom en adenylatcyklaskaskade aktiverer fosfatase, defosforylerer glykogensyntase, noe som fører til aktivering av glykogensyntese (fig. 5.22) og hemming av dens nedbrytning. Ved å hemme fosfoenolpyruvat karboksykinase, hemmer insulin glukoneogenese.

Fig. 5.22. Glykogen synteseplan

I leveren og fettvevet stimulerer insulin syntesen av fett ved å aktivere enzymer: acetylCoA-karboksylase, lipoprotein lipase. I dette tilfellet hemmes nedbrytningen av fett, siden fosfatase aktivert av insulin, defosforylerer den hormonsensitive triacylglycerollipasen, hemmer dette enzymet og konsentrasjonen av fettsyrer som sirkulerer i blodet avtar.

I leveren påvirker fettvev, skjelettmuskulatur, hjerte, insulin transkripsjonshastigheten til mer enn hundre gener.

5.2.9. Glukagon.Som svar på en reduksjon i blodsukkerkonsentrasjonen produserer клетки-cellene i bukspyttkjerteløyene i Langerhans "sulthormonet"  glukagon, som er et polypeptid med molekylvekt 3.485 Da, bestående av 29 aminosyrerester.

Handlingen av glukagon er det motsatte av effekten av insulin. Insulin fremmer energilagring ved å stimulere glykogenese, lipogenese og proteinsyntese, og glukagon, stimulere glykogenolyse og lipolyse, forårsaker rask mobilisering av potensielle energikilder.

Fig. 5.23. Strukturen av human proglucagon og vevspesifikk prosessering av proglucagon til peptider avledet fra proglucagon: glukagon og MPGF (ordfører proglucagon fragment) dannes fra bukspyttkjertelen; glycin tinn, oxyntomodulin, GLP-1 (peptid avledet fra proglucagon), GLP-2, to mellomliggende peptider (intervenerende peptid  IP), GRPP  glicentin-relatert pankreas polypeptid (polypeptid fra bukspyttkjertel - et derivat av glycin) (i henhold til)

Hormonet blir syntetisert av cells-celler i bukspyttkjerteløyene i Langerhans, så vel som i de nevroendokrine cellene i tarmen og i sentralnervesystemet som en inaktiv forløper  proglucagon (molekylvekt 9000 Da), som inneholder 180 aminosyrerester og behandles ved konvertering 2 og danner flere peptider forskjellige lengder, inkludert glukagon og to glukagon-lignende peptider (glukagon som peptid  GLP-1, GLP-2, glycin tinn) (Fig. 5.23). 14 av de 27 aminosyrerestene av glukagon er identiske med molekylet i et annet hormon i mage-tarmkanalen  sekretin.

For å binde glukagon til reseptorer av celler som reagerer på den, er integriteten til sekvensen 1–27 fra N-terminalen nødvendig. En viktig rolle i manifestasjonen av virkningene av hormonet spilles av histidinresten som ligger ved N-terminalen, og i bindingen til reseptorer, fragmentet 20–27.

I plasma binder glukagon seg ikke til noe transportprotein, dets halvkonvertering er 5 minutter, i leveren ødelegges det av proteinaser, og nedbrytningen begynner med spaltning av bindingen mellom Ser2 og Gln3 og fjerning av dipeptidet fra N-terminalen.

Glukagon-sekresjon hemmes av glukose, men stimuleres av proteinmat. GLP-1 hemmer glukagon-sekresjon og stimulerer insulinutskillelse.

Glukagon har bare effekt på hepatocytter og fettceller som har reseptorer for den i plasmamembranen. I hepatocytter, som binder seg til reseptorer på plasmamembranen, aktiverer glukagon adenylatcyklase, som katalyserer dannelsen av cAMP, ved hjelp av G-proteinet, som igjen fører til aktivering av fosforylase, akselererer nedbrytningen av glykogen og hemmer glykogensyntase og hemmer glykogendannelse. Glucagon stimulerer glukoneogenese, induserer syntesen av enzymer som er involvert i denne prosessen: glukose-6-fosfatase, fosfoenolpyruvat karboksykinase, fruktose-1,6-difosfatase. Den totale effekten av glukagon i leveren reduseres til økt glukoseproduksjon.

I fettceller aktiverer også hormonet ved bruk av adenylatcyklaskaskaden den hormonsensitive triacylglyserollipasen og stimulerer lipolyse. Glukagon øker sekresjonen av katekolaminer med binyremedulla. Ved å delta i gjennomføringen av "drepe eller løpe" -reaksjoner øker glukagon tilgjengeligheten av energisubstrater (glukose, frie fettsyrer) for skjelettmusklene og øker blodtilførselen til skjelettmuskulaturen ved å forbedre hjertets funksjon.

Glukagon har ingen effekt på skjelettmuskelglykogen på grunn av det nesten fullstendige fraværet av glukagonreseptorer i dem. Hormonet forårsaker en økning i insulinutskillelse fra ß-celler i bukspyttkjertelen og hemming av insulinaseaktivitet.

5.2.10. Regulering av glykogenmetabolisme.  Opphopningen av glukose i kroppen i form av glykogen og nedbrytningen av den stemmer overens med kroppens energibehov. Retningen på glykogenmetabolismen reguleres av mekanismer som er avhengig av hormonens virkning: i leveren av insulin, glukagon og adrenalin, i musklene til insulin og adrenalin. Å bytte prosesser for syntese eller spaltning av glykogen skjer under overgangen fra absorbent til postabsorbativ periode eller når hviletilstanden endres til fysisk arbeid.

5.2.10.1. Regulering av glykogenfosforylase og glykogensyntaseaktivitet. Med en endring i konsentrasjonen av glukose i blodet, skjer syntese og sekresjon av insulin og glukagon. Disse hormonene regulerer syntesen og nedbrytningen av glykogen, og påvirker aktiviteten til nøkkelenzymene i disse prosessene: glykogensyntase og glykogenfosforylase ved fosforylering-defosforylering.

Fig. 5.24 Glykogenfosforylaseaktivering ved fosforylering av Ser14-rest ved bruk av glykogenfosforylasekinase og inaktivering ved fosfatasekatalysering av fosforylering av serinrest (i samsvar med)

Begge enzymer finnes i to former: fosforyleret (aktiv glykogenfosforylase og  og inaktiv glykogensyntase) og defosforyleret (inaktiv fosforylase b  og aktiv glykogensyntase) (fig. 5.24 og 5.25). Fosforylering utføres av en kinase som katalyserer overføringen av en fosfatrest fra ATP til en serinrest, mens defosforylering katalyserer fosfoproteinfosfatase. Kinase- og fosfataseaktiviteter er også regulert av fosforylering-defosforylering (se fig. 5.25).

Fig. 5,25. Regulering av glykogensyntaseaktivitet. Enzymet aktiveres ved virkning av fosfoproteinfosfatase (PP1), som avfosforylerer de tre fosfoserinrestene nær C-terminalen i glykogensyntase. Glykogensyntasekinase 3 (GSK3), som katalyserer fosforylering av tre serinrester i glykogensyntase, hemmer glykogensyntese og aktiveres ved fosforylering ved bruk av kaseinkinase (SKII). Insulin, glukose og glukose-6-fosfat aktiverer fosfoproteinfosfatase, og glukagon og adrenalin (epinefrin) hemmer det. Insulin hemmer virkningen av kinase 3 glykogensyntase (i henhold til)

cAMP-avhengig proteinkinase A (PKA) fosforylaterer fosforylase-kinase, og oversetter den til en aktiv tilstand, som igjen fosforylerer glykogenfosforylase. Syntese av cAMP stimuleres av adrenalin og glukagon.

Ved hjelp av en kaskade med deltakelse av Ras-proteinet (Ras-signalveien), aktiverer insulin pp90S6-proteinkinasen, som fosforylerer og derved aktiverer fosfoproteinfosfatase. Aktiv fosfatase avfosforylerer og inaktiverer fosforylasekinase og glykogenfosforylase.

Fosforylering med glykogensyntase via RCA fører til inaktivering, og defosforylering med fosfoproteinfosfatase aktiverer enzymet.

5.2.10.2. Regulering av glykogenmetabolisme i leveren.En endring i konsentrasjonen av glukose i blodet endrer også de relative konsentrasjonene av hormoner: insulin og glukagon. Forholdet mellom konsentrasjonen av insulin og konsentrasjonen av glukagon i blodet kalles "insulin-glukagon-indeksen". I postabsorpsjonsperioden synker indeksen og glukagonkonsentrasjonen påvirker reguleringen av blodsukkerkonsentrasjonen.

Som beskrevet ovenfor aktiverer glukagon frigjøring av glukose i blodet på grunn av nedbrytning av glykogen (aktivering av glykogenfosforylase og hemming av glykogensyntase) eller ved syntese av glukoneogenese fra andre stoffer. Glukose-1-fosfat dannes fra glykogen, isomeriseres til glukose-6-fosfat, hydrolyseres av glukose-6-fosfatase for å danne fri glukose, som kan gå ut av cellen i blodet (fig. 5.26).

Effekten av adrenalin på hepatocytter tilsvarer effekten av glukagon når det gjelder bruk av  2-reseptorer og skyldes fosforylering og aktivering av glykogenfosforylase. I tilfelle interaksjon av adrenalin med  1-reseptorene i plasmamembranen, blir transmembranoverføringen av det hormonelle signalet utført ved bruk av inositol fosfatmekanismen. I begge tilfeller aktiveres spaltning av glykogen. Bruken av en eller annen type reseptor avhenger av konsentrasjonen av adrenalin i blodet.

Fig. 5.26. Glykogen fosforolyseskjema

Under fordøyelsen stiger insulin-glukagonindeksen, og påvirkningen av insulin dominerer. Insulin reduserer konsentrasjonen av glukose i blodet, aktiverer, fosforylerer via Ras-banen, cAMP fosfodiesterase, som hydrolyserer denne sekundære mediatoren med dannelse av AMP. Insulin aktiveres også via Ras-veien for glykogengranulater fosfoproteinfosfatase, defosforylering og aktivering av glykogensyntase og inaktivering av fosforylasenkinase og glykogenfosforylase. Insulin induserer glukokinasesyntese for å akselerere fosforylering av glukose i cellen og dens innblanding i glykogen. Dermed aktiverer insulin prosessen med glykogensyntese og hemmer nedbrytningen av den.

5.2.10.3. Regulering av muskelglykogenmetabolisme.  Ved intensivt muskelarbeid akselereres glykogennedbrytning av adrenalin, som binder seg til  2-reseptorer og gjennom adenylatsyklasesystemet fører til fosforylering og aktivering av fosforylase- og glykogenfosforylasekinaser og hemming av glykogensyntase (Fig. 5.27 og 5.28). Som et resultat av ytterligere konvertering av glukose-6-fosfat dannet fra glykogen, syntetiseres ATP, noe som er nødvendig for gjennomføring av intensivt muskelarbeid.

Fig. 5,27. Regulering av glykogenfosforylaseaktivitet i muskler (i henhold til)

I hvile er muskelglykogenfosforylase inaktiv, da den er i en defosforylert tilstand, men glykogen-spaltning oppstår på grunn av allosterisk aktivering av glykogenfosforylase b ved hjelp av AMP og ortofosfat dannet under ATP-hydrolyse.

Fig. 5,28. Regulering av muskelglykogensyntaseaktivitet (avtalt)

Med moderate muskelkontraksjoner allosterisk (Ca 2+ -ioner) kan fosforylasinkinase aktiveres. Konsentrasjonen av Ca 2+ øker med muskelkontraksjon som svar på et signal fra motornerven. Når signaldempningen, vil en reduksjon i konsentrasjonen av Ca 2+ samtidig "slå av" kinaseaktiviteten

ca 2+ -ioner er ikke bare involvert i muskelkontraksjon, men også i å gi energi til disse sammentrekningene.

Ca 2+ -ioner binder seg til proteinet calmodulin, og fungerer i dette tilfellet som en av kinase-underenhetene. Muskulær kinase fosforylase har en struktur på  4  4  4  4. Bare -underenheten har katalytiske egenskaper, mens - og -underenhetene, som regulerende, fosforyleres av serinrester ved bruk av PKA, -underenheten er identisk med calmodulinproteinet (beskrevet i detalj i avsnitt 2.3.2 i del 2, "Biochemistry of Motion,") fire Ca 2+ -ioner, som fører til konformasjonsendringer, aktivering av den katalytiske -underenheten, selv om kinasen forblir i en defosforylert tilstand.

Under fordøyelsen i ro i musklene forekommer også glykogensyntese. Glukose kommer inn i muskelceller ved å bruke GLUT 4-transporteringsproteiner (mobilisering av dem inn i cellemembranen med insulin er diskutert i detalj i avsnitt 5.2.4.3 og figur 5.21). Effekten av insulin på muskelsglykogensyntese utføres også ved defosforylering av glykogensyntase og glykogenfosforylase.

5.2.11. Nonenzymatisk glykosylering av proteiner. En av typene post-translasjonsmodifisering av proteiner er glykosylering av serin, treonin, asparagin, hydroksylisinrester ved bruk av glykosyltransferaser. Siden en høy konsentrasjon av karbohydrater (reduserende sukker) skapes i blodet under fordøyelsen, er ikke-enzymatisk glykosylering av proteiner, lipider og nukleinsyrer, kalt glykasjon, mulig. Produkter som følge av flerstegs interaksjon av sukker med proteiner kalles AGEs  Advanced Glycation End-products og finnes i mange humane proteiner. Halveringstiden for disse produktene er lengre enn proteiner (fra flere måneder til flere år), og hastigheten på dannelsen avhenger av nivået og varigheten av eksponeringen for å redusere sukker. Det antas at det er med deres dannelse at mange komplikasjoner assosiert med diabetes, Alzheimers sykdom og grå stær er assosiert.

Glykasjonsprosessen kan deles i to faser: tidlig og sent. På det første stadiet av glykasjonen oppstår et nukleofilt angrep av glukosekarbonylgruppen av ами-aminogruppen av lysin eller guanidiniumgruppen av arginin, som et resultat av at Schiff labile base dannes - N-Glykosylimin (fig. 5.29). Schiff-basedannelse er en relativt rask og reversibel prosess.

Neste er omgruppering. N-Glykosylimin med dannelse av Amadori-produktet - 1-amino-1-deoksyfruktose. Hastigheten for denne prosessen er lavere enn hastigheten på glykosylimindannelse, men betydelig høyere enn hydrolysen av Schiff-basen,

Fig. 5.29. Proteinsglykasjonsmønster. Den åpne formen av karbohydrat (glukose) reagerer med amin-aminogruppen av lysin for å danne en Schiff-base, som gjennomgår Amadori-omorganisering til ketoamin gjennom mellomdannelsen av enolamin. Omgruppering av Amadori akselereres hvis aspartat- og argininrester er lokalisert nær lysinresten. Ketoamin kan da gi en rekke produkter (produkter av den endelige glykasjonen  AGE). Diagrammet viser reaksjonen med det andre karbohydratmolekylet med dannelse av diketoamin (i henhold til)

derfor akkumuleres proteiner som inneholder 1-amino-1-deoksyfruktose-rester i blodet. Modifikasjoner av lysinrester i proteiner på et tidlig stadium av glykasjonen ser ut til å være lettere ved tilstedeværelsen av histidin-, lysin- eller argininrester i umiddelbar nærhet av den reagerende aminogruppen, som utfører syre hovedkatalysen av prosessen, så vel som restene av aspartat, proton som stikker ut fra det andre karbonatom i sukker. Ketoamin kan binde en annen karbohydratrest i iminogruppen for å danne dobbelt glykert lysin, som blir til diketoamin (se fig. 5.29).

Sen glykasjonstrinn inkludert videre transformasjoner N-Glykosylimin og Amadoris produkt er en langsommere prosess som fører til dannelse av stabile sluttglykasjonsprodukter (AGEs). Nylig har det dukket opp data om direkte deltakelse i dannelsen av AGEs av a-dikarbonylforbindelser (glyoksal, metylglyoksal, 3-deoksyglukoson) dannet i vivo-  både under glukose-nedbrytning og som et resultat av Schiff-basetransformasjoner under lysinmodifisering i sammensetningen av proteiner med glukose (Fig. 5.30). Spesifikke reduktaser og sulhydrylforbindelser (lipoic acid, glutathione) er i stand til å transformere reaktive dikarbonylforbindelser til inaktive metabolitter, noe som gjenspeiles i en reduksjon i dannelsen av endelige glykasjonsprodukter.

Reaksjoner av a-dikarbonylforbindelser med e-aminogrupper av lysinrester eller guanidiniumgrupper av argininrester i proteiner fører til dannelse av proteintverrbinding, som er ansvarlig for komplikasjoner forårsaket av proteinsykling i diabetes og andre sykdommer. I tillegg, som et resultat av den sekvensielle dehydrering av Amadori-produktet ved C4 og C5, dannes 1-amino-4-deoksy-2,3-dion og -indion, som også kan være involvert i dannelsen av intramolekylær og intermolekylær proteinkryss.

Blant aldersgruppene er preget N ε   Karboksymetyllysin (CML) og N ε   -Karboksyletyllysin (CEL), bis (lysyl) imidazoladdukter (GULD  glyoksal-lysyl-lysyl-dimer, MOLDE  metylglyoksal-lysyl-lysyl-dimer, DOLD  deoksyglukoson-lysyl-lysyl-dimer), imidazoloner (G-H, MG - H og 3DG - H), pyrralin, argpirimidin, pentosidin, crosslin og vesperlizin. 5.31 er noen

Fig. 5,30. Proteinsglykasjonsmønster i nærvær av D-glukose. Boksen viser de viktigste forløperne til AGE-produkter som er et resultat av glykering (i henhold til)

glycation sluttprodukter. For eksempel finnes pentosidin og karboksymetyllysin (СML), de endelige glykasjonsproduktene dannet under oksidasjonsbetingelser, i langlivede proteiner: hudkollagen og krystallinsk linse. Karboksymetyllysin introduserer en negativt ladet karboksylgruppe i proteinet i stedet for en positivt ladet aminogruppe, noe som kan føre til en endring i ladning på overflaten av proteinet, til en endring i den romlige strukturen til proteinet. CML er et antigen som er anerkjent av antistoffer. Mengden av dette produktet øker lineært med alderen. Pentosidin er en tverrbinding (produkt av tverrbinding) mellom Amadori-produktet og argininresten i enhver posisjon av proteinet, dannet av askorbat, glukose, fruktose, ribose, funnet i hjernevevet til pasienter med Alzheimers sykdom, i hud og blodplasma hos pasienter med diabetes.

Sluttproduktene av glykasjonen kan bidra til oksidasjon av frie radikaler, en endring i ladningen på overflaten av proteinet, irreversibel tverrbinding mellom forskjellige deler av proteinet, som

krenker deres romlige struktur og funksjon, gjør den motstandsdyktig mot enzymatisk proteolyse. På sin side kan oksidasjon av frie radikaler forårsake ikke-enzymatisk proteolyse eller proteinfragmentering, lipidperoksydasjon.

Dannelsen av glykasjonssluttprodukter på proteinene i kjellermembranen (type IV kollagen, laminin, proteoglycan heparansulfat) fører til dens tykning, innsnevring av lumen i kapillærene og nedsatt funksjon. Disse forstyrrelsene i den ekstracellulære matriksen endrer strukturen og funksjonen til blodkar (reduserer elastisiteten i vaskulærveggen, endrer responsen på vasodilaterende effekten av nitrogenoksid), bidrar til en mer akselerert utvikling av den aterosklerotiske prosessen.

Sluttproduktene av glykasjonen (CNG) påvirker også ekspresjonen av visse gener ved å binde seg til spesifikke CNG-reseptorer lokalisert på fibroblaster, T-lymfocytter, i nyrene (mesangialceller), i karveggen (endotel og glatte muskelceller), i hjernen, så vel som i leveren og milten, der de blir oppdaget i størst mengde, dvs. i vev som er rike på makrofager, som medierer transduksjonen av dette signalet ved å øke dannelsen av oksygenfrie radikaler. Sistnevnte aktiverer på sin side transkripsjonen av nukleær NF-kB-faktor  ekspresjonsregulatoren for mange gener som reagerer på forskjellige skader.

En av de effektive måtene å forhindre uønskede konsekvenser av ikke-enzymatisk glykosylering av proteiner er å redusere kaloriinnholdet i mat, noe som gjenspeiles i en nedgang i konsentrasjonen av glukose i blodet og en reduksjon i den ikke-enzymatiske tilknytningen av glukose til langlivede proteiner, for eksempel hemoglobin. En reduksjon i glukosekonsentrasjon fører til en nedgang i både glykosylering av proteiner og lipidperoksydasjon. Den negative effekten av glykosylering er forårsaket både av brudd på strukturen og funksjonene under tilknytning av glukose til langlivede proteiner, samt av oksidativ skade på proteiner som følge av dette, forårsaket av frie radikaler dannet under oksidasjon av sukker i nærvær av overgangsmetallioner. Nukleotider og DNA gjennomgår også ikke-enzymatisk glykosylering, noe som fører til mutasjoner på grunn av direkte DNA-skade og inaktivering av reparasjonssystemer, og forårsaker økt skjørhet av kromosomer. For tiden studeres tilnærminger for å forhindre effekten av glykering på langlivede proteiner ved bruk av farmakologiske og genetiske effekter.

Metabolisme og funksjon av karbohydrater.

I menneskekroppen er det flere dusin forskjellige monosakkarider og mange forskjellige oligo- og polysakkarider. Funksjonene til karbohydrater i kroppen er som følger:

1) Karbohydrater tjener som en kilde til energi: på grunn av oksydasjonen tilfredsstilles omtrent halvparten av menneskets energibehov. I energimetabolismen spiller glukose og glykogen en viktig rolle.

2) Karbohydrater er en del av de strukturelt funksjonelle komponentene i celler. Disse inkluderer pentoser av nukleotider og nukleinsyrer, karbohydrater av glykolipider og glykoproteiner, heteropolysakkarider av intercellulært stoff.

3) Forbindelser fra andre klasser, spesielt lipider og noen aminosyrer, kan syntetiseres fra karbohydrater i kroppen.

Dermed utfører karbohydrater forskjellige funksjoner, og hver av dem er avgjørende for kroppen. Men hvis vi snakker om den kvantitative siden, hører for det første bruken av karbohydrater som energikilde.

Det vanligste animalsk karbohydratet er glukose. Det spiller rollen som en kobling mellom energien og plastfunksjonene til karbohydrater, siden alle andre monosakkarider kan dannes fra glukose, og omvendt - forskjellige monosakkarider kan omdannes til glukose.

Kilden til karbohydrater i kroppen er mat karbohydrater - hovedsakelig stivelse, samt sukrose og laktose. I tillegg kan glukose dannes i kroppen fra aminosyrer, så vel som fra glyserol, som er en del av fett.

Karbohydrat fordøyelse

Karbohydrater i fordøyelseskanalen brytes ned til monomerer under virkning av glykosidaser - enzymer som katalyserer hydrolysen av glykosidbindinger.

Stivelsesfordøyelse begynner allerede i munnhulen: spytt inneholder enzymet amylase (α-1,4-glykosidase), som bryter ned α-1,4-glykosidbindinger. Siden mat ikke er lokalisert i munnhulen, blir stivelse bare delvis fordøyd. Hovedstedet for fordøyelsen av stivelse er tynntarmen, som får amylase i bukspyttkjertelen juice. Amylase hydrolyserer ikke glykosidbindingen i disakkarider.

Maltose, laktose og sukrose hydrolyseres av spesifikke glykosidaser - henholdsvis maltase, laktase og sukrose. Disse enzymene blir syntetisert i tarmceller. Karbohydrat fordøyelsesprodukter (glukose, galaktose, fruktose) kommer inn i blodomløpet.

Fig. 1  Karbohydrat fordøyelse

Å opprettholde en konstant konsentrasjon av glukose i blodet er et resultat av samtidig forekomst av to prosesser: inntak av glukose i blodet fra leveren og dets forbruk fra blodet av vev, der det brukes til energimateriale.

Tenk glykogensyntese.

glykogen  - et komplekst karbohydrat av animalsk opprinnelse, en polymer hvis monomer er rester av a-glukose, som er bundet gjennom 1-4, 1-6 glykosidbindinger, men har en mer forgrenet struktur enn stivelse (opp til 3000 glukoserester). Molekylvekten til glykogen er veldig stor - OH ligger i området fra 1 til 15 millioner. Renset glykogen er et hvitt pulver. Det er godt løselig i vann, kan utfelles fra oppløsning med alkohol. Med "jeg" gir en brun farge. I leveren er det i form av granuler i kompleks med celleproteiner. Mengden glykogen i leveren kan nå 50-70 g - dette total reserve  glykogen; utgjør fra 2 til 8% av levermassen. Glykogen finnes også i musklene der det dannes lokal reserve, i en liten mengde finnes det i andre organer og vev, inkludert fettvev. Glykogen i leveren er en mobil reserve av karbohydrater, og faste i 24 timer tapper det fullstendig. I følge White og medforfattere inneholder skjelettmuskulaturen omtrent 2/3 av det totale glykogenet i kroppen (på grunn av den store muskelmassen mest av glykogenet er i dem) - opptil 120 g (for en mann som veier 70 kg), men innholdet i skjelettmuskulaturen er fra 0 5 til 1 vekt%. I motsetning til leverglykogen, blir ikke muskelglykogen uttømt så lett når du fester, selv ikke i lang tid. Mekanismen for syntese av glykogen i leveren fra glukose er nå belyst. I leverceller gjennomgår glukose fosforylering med deltakelse av enzymet. heksokinaseløsning  med dannelse av glukose-6-F.

Fig.2  Glykogen synteseplan

1. Glukose + ATP hexoka naza Glukose-6-F + ADP

2. Glukose-6-F fosfoglukomutase Glukose-1-F

(involvert i syntesen)

3. Glukose-1-F + UTP-glukose-1-F uridyltransferase UDF-1-glukose + H4P207

4. UDP-1-glukose + glykogen glykogensyntase Glykogen + UDP

(Primer)

Den resulterende UDP kan fosforyleres igjen ved ATP og hele syklusen av glukose-1-F-konverteringer gjentas igjen.

Aktiviteten til glykogen-syntase-enzymet reguleres ved kovalent modifisering. Dette enzymet kan være i to former: glykogensyntase I (uavhengig - uavhengig av glukose-6-F) og glykogensyntase D (avhengig - avhengig av glukose-6-F).

Proteinkinase  fosforylater med deltagelse av ATP (fosforylerer ikke formen av I-enzymet, omdanner det til den fosforylerte formen av D-enzymet der serinhydroksylgruppene er fosforylerte).

ATP + HS - OH proteinkinase ADP + HS - O - P - OH

Glykogensyntase I Glykogensyntase D

I-formen av glykogensyntase er mer aktiv enn D-formen, men D-formen er et allosterisk enzym aktivert av en spesifikk leverandør - glukose-6-P. den stasjonær  muskelenzym er i I-form er ikke fosforylat. aktiv formi beskjæring  muskelenzymet fosforyleres av D-formen og er nesten inaktivt. I nærvær av en tilstrekkelig høy konsentrasjon av glukose-6-fosfat er D-formen fullstendig aktiv. derforfosforylering og defosforylering glykogensyntase  spiller en nøkkelrolle i finreguleringen av glykogensyntese.

Regulering av glykogensyntese:

En rekke endokrine kjertler, særlig bukspyttkjertelen, spiller en viktig rolle i reguleringen av blodsukkeret.

Det dannes insulin i B-cellene til holmene i Langerhans i bukspyttkjertelen i form proinsulin. Når den omdannes til insulin, deles polypeptidkjeden av proinsulin ved to punkter, og det gjennomsnittlige inaktive fragmentet på 22 aminosyrerester isoleres.

Insulin senker blodsukkeret, forsinker nedbrytningen av glykogen i leveren og bidrar til avsetning av glykogen i musklene.

Hormon glukagon  fungerer i motsetning til insulin som hyperglinemisk.

Binyrene  delta også i reguleringen av blodsukkeret. Impulser fra sentralnervesystemet forårsaker en ekstra frigjøring av adrenalin, som dannes i binyremedulla. Adrenalin øker enzymaktiviteten fosfogilazysom stimulerer nedbrytningen av glykogen. Som et resultat stiger blodsukkernivået. Den såkalte giperglikelin  (emosjonell spenning før starten, før eksamen).

kortikosteroider  i motsetning til adrenalin, stimulerer de dannelsen av glukose fra nitrogenfrie aminosyrerester.

glykogenolyse

På grunn av evnen til å lagre glykogen hovedsakelig i leveren og musklene, og i mindre grad i andre organer og vev, skapes det forhold for akkumulering av normale karbohydratreserver. Med en økning i energiforbruket er det en økning i nedbrytningen av glykogen til glukose.

Glykogenmobilisering kan skje på to måter: 1. - fosforolytisk  og 2. - hydrolytisk.

Fosforolyse spiller en nøkkelrolle i mobiliseringen av glykogen, og overfører det fra en reserve til en metabolsk aktiv form i nærvær av fosforylasenzymet.

Figur 3  Hormonell regulering av fosforolytisk spaltning av glukoserestene fra glykogen.

Nedbrytningen av glykogen begynner med virkningen av hormonene adrenalin og glukagon, som inaktiv adenylatsyklase oversetter til aktiv. Det fremmer på sin side dannelsen av ATP - cAMP. Under virkningen av den aktive proteinkinase og fosforylasekinase "B", konverteres inaktiv fosforylase "B" til aktiv "a".

Fosforylase-enzymet eksisterer i to former: fosforylase "B" - inaktiv (dimer), fosforylase "A" - aktiv (tetramer). Hver av underenhetene inneholder en fosfoserinrest, som er viktig for katalytisk aktivitet, og et pyridoksalfosfat-koenzymmolekyl koblet av en kovalent binding til en lysinrest.

2 m. Fosforylase “B” + 4 ATP Mg ++ 1 m. fosforylase "a" + 4 ADP

Aktiv fosforylasekinase virker på glykogen i nærvær av H 3 PO4, noe som fører til dannelse av glukose-1-fosfat. Det resulterende glukose-1-fosfat under virkning av fosfoglukomutase blir omdannet til glukose-6-fosfat. Dannelsen av fri glukose skjer under påvirkning av glukose-6-fosfatase.

glukoneogenesen

Glykogensyntese  kan gjennomføres fra ikke-karbohydrat  underlag kalles denne prosessen glukoneogenesen. Underlag inn glukoneogenesen  kan utføre laktat  (melkesyre) dannet under anaerob oksidasjon av glukose

(Glykolyse). På grunn av den enkle reverseringen av glykolysereaksjoner, dette prosessen kan ikke fortsette på grunn av brudd på likevektskonstanter katalysert av en rekke enzymer.

Fig. 4  Glykolyse og glukoneogenese

Sirkulasjonen av disse reaksjonene oppnås som et resultat av følgende prosesser:

Den viktigste måten å snu på PVC i oksaloacetat er lokalisert i mitokondrier. Etter å ha passert gjennom mitokondriell membran

PVK karboksylatertil oksaloacetat og etterlater mitokondrier i formen malat  (denne banen er kvantitativt viktigere) og blir igjen i cytoplasmaet oxaloacetate. Det resulterende oksaloacetat i cytoplasma omdannes til glukose-6-F. defosforylering  den blir utført glukose-6-fosfatase  i endoplasmatisk retikulum, til glukose.

glykolyse

glykolyse  - en kompleks enzymatisk prosess med glukosekonvertering, og fortsetter med for lite forbruk av O 2. Sluttproduktet av glykolyse er melkesyre.

Fig. 4  Glykolyse og glukoneogenese

Den totale glykolyseforlikningen kan representeres som følger:

C 6 H 12 O 6 + 2 ADP + 2 F H 2CH 3 CH (OH) COOH + 2ATF  + 2H 2 O

Den biologiske betydningen av glykolyse:

I. Reversibilitet av glykolyse - glukose kan dannes fra melkesyre på grunn av glukoneogenese.

II. Dannelsen av fosforylerte forbindelser - heksoser og triose, som lettere omdannes i kroppen.

III. Glykolyseprosessen er veldig viktig under høye høydeforhold, med kortsiktig fysisk anstrengelse, så vel som ved sykdommer ledsaget av hypoksi.

Karbohydratintoleranse er tynntarms manglende evne til å behandle næringsrike karbohydrater (sukker og stivelse) fullstendig. Sykdommen er vanligvis forbundet med en mangel på enzymer som er nødvendige for fordøyelsen. Laktoseintoleranse er den mest utbredte typen av sykdom, og berører omtrent tjue prosent av barna og opptil sytti prosent av den voksne befolkningen over hele verden.

Hva er karbohydrater

Karbohydrater er den viktigste energikilden, og sammen med fett og proteiner, en av de tre viktigste næringsstoffene. Karbohydrater klassifiseres i henhold til deres struktur basert på mengden basisk sukker eller sakkarid.

Monosakkarid (enkelt sukker) er det enkleste karbohydratet. Enkle sukkerarter inkluderer glukose, fruktose og galaktose. Enkle sukkerarter er essensielle for fordøyelsen, og kan tas opp i tynntarmen.

To molekyler med enkle sukkerarter koblet til hverandre danner et disakkarid. Disakkaridene som er til stede i mat er maltose (et produkt av fordøyelsen av stivelse), sukrose (sukker) og laktose (sukker i melk). Disse disakkaridene i tarmen blir separert av enzymer i to enkle sukkermolekyler og blir absorbert av kroppen.

Polysakkarider er mye mer komplekse karbohydrater, som består av mange enkle sukkermolekyler. De viktigste av disse er glykogen og stivelse.

Hvordan er fordøyelsen av sukker

Fordøyelse av mat begynner i munnen, går over i magen og deretter inn i tynntarmen. Underveis er det nødvendig med spesifikke enzymer for å behandle forskjellige typer sukkerarter, og de er stoffer som fungerer som en katalysator for produksjon av kjemiske forandringer. Enzymer av laktase, maltase og isomaltase (sukrase) er nødvendige for å bryte ned disakkarider; i tilfelle feil eller brudd på denne prosessen, kan karbohydratintoleranse oppstå.

Typer karbohydratintoleranse

Karbohydratintoleranse kan være medfødt, primært eller sekundært.

1. En medfødt tilstand er forårsaket av enzymatiske defekter ved fødselen. Alastasia er altså en veldig sjelden medfødt tilstand og resultatet av en genetisk defekt som forårsaker et fullstendig fravær av laktase, et enzym som er nødvendig for fordøyelsen av melkesukker.
2. Primær intoleranse er forårsaket av en defekt i enzymet over tid. Den vanligste sykdommen i dette tilfellet er laktoseintoleranse.
3. Sekundær karbohydratintoleranse er ofte forårsaket av en sykdom eller en urolig mage-tarmkanal, og forsvinner når den underliggende årsaken er kurert. Sekundære forhold inkluderer proteinmangel, pankreatitt, cøliaki, kort tarmsyndrom og visse tarminfeksjoner. Kronisk nyresvikt og visse medisiner kan også forårsake tegn på karbohydratintoleranse.

Årsaker til karbohydratintoleranse

Enzymer spiller en viktig rolle i å bryte ned karbohydrater til former som kan tas opp og brukes av kroppen. Så stivelse blir delt opp i disakkarider av amylase, et enzym av spytt. Disakkaridene av maltose, sukrose og laktose kan ikke tas opp før de har blitt separert i enkle sukkermolekyler av de tilsvarende enzymer som er tilstede i cellene i mage-tarmkanalen. Hvis alle disse prosessene ikke er fullført, blir fordøyelsen avbrutt.

Selv om det ikke er vanlig, er det noen ganger en mangel i enzymene som er nødvendige for å fordøye laktose, maltose og sukrose ved fødselen. Mengden tarmlaktaseenzymer synker vanligvis naturlig med alderen, men dette forekommer også i ulik grad.

Fordøyelsessykdommer som cøliaki, tarminfeksjoner og skader kan også redusere mengden produserte enzymer. Når det gjelder kreftpasienter, kan behandling med strålebehandling eller cellegift påvirke celler i tarmen, som vanligvis utskiller laktase, noe som fører til intoleranse.

Symptomer på karbohydratintoleranse

Alvorligheten av symptomer avhenger av graden av enzymmangel, og spenner fra mild flatulens til alvorlig diaré. Ved laktasemangel forblir ufordøyd melkesukker i tarmen, hvor det deretter gjæres av normale tarmbakterier. Dette forårsaker flatulens, oppblåsthet og flatulens. Når det gjelder et voksende barn, er de viktigste symptomene diaré og manglende evne til å gå opp i vekt. Laktasemangel forårsaker urolig mage-tarm, starter fra tretti minutter til to timer etter inntak av matvarer som inneholder laktose.

Matintoleranse kan forveksles med matallergier, da symptomer på kvalme, oppblåsthet, flatulens og diaré er til stede i det første tilfellet og i det andre. Matintoleranse inkluderer i mellomtiden fysiske reaksjoner på et matprodukt eller mattilskudd, og er ikke assosiert med en immunrespons.

Uoppsatt sukker fører til vannig diaré (osmotisk diaré). Med diaré kan andre næringsstoffer også fjernes fra tarmen før de kan tas opp.

Når du skal oppsøke lege

Du bør kontakte gastroenterologen hvis du har følgende symptomer:

• magesmerter

Abonner på vår Youtube-kanal !

• oppkast eller diaré
• vedvarende eller sterke magesmerter
• uforklarlig vekttap
• rektal blødning
• blod eller slim i avføringen,
• feber.

Diagnostisering av sykdommen

Legen din kan anbefale et laktosefri kosthold i to eller tre uker for å avgjøre om laktoseintoleranse er en kilde til symptomer. I løpet av denne perioden bør alle produkter som inneholder laktose unngås.

En diagnose av karbohydrat- eller laktoseintoleranse stilles når det er symptomer forbundet med tilstanden. I tillegg kan en gastroenterolog bekrefte diagnosen etter å ha intervjuet pasientens fysiske helse, utført en fysisk undersøkelse og basert på laboratorietestresultater for å utelukke andre forhold som ligner på karbohydratintoleranse.

Hvis det er mistanke om karbohydratintoleranse, kan diagnosen bekreftes ved orale toleransetester.

Med laktoseintoleranse hos spedbarn og små barn, anbefaler barneleger å bytte ut kumelk med soyablandinger. Om nødvendig kan avføringsprøven testes for surhet. Mangelfull fordøyelse av laktose fører til en økning i syre i tarmavfallet og til tilstedeværelsen av glukose.

Karbohydratintoleranse Behandling

Volumet av behandlingstiltak avhenger av den spesifikke formen for sykdommen. For sekundær karbohydratintoleranse er det vanligvis nok til å kurere den underliggende sykdommen: for eksempel bli kvitt pankreatitt, gastritt eller enterokolitis.

Ting er mer komplisert med primær intoleranse - det vil si forårsaket av mangel eller fravær av et visst enzym i kroppen. I dette tilfellet avhenger det hele av typen fermentopati. Men generelt er det grunnleggende behandlingsprinsippet det samme: kostholdsterapi er foreskrevet og terapeutisk ernæring er foreskrevet.

Med laktasemangel hos små barn som ammer, forskrives de å ta det kunstige enzymet laktase. "Artister" får tildelt fôr med laktasefrie blandinger av soyaprotein. Ved galaktosemi stoppes ammingen fullstendig. I fremtiden blir barnet overført til et strengt kosthold, der galaktose er fullstendig fraværende i produktene.

Kilder til karbohydrater for pasienter med denne typen sykdommer er produkter med fruktose.

Viktig! Alternative behandlingsmetoder, som homeopati, naturopati, tradisjonell medisin, med karbohydratintoleranse er kategorisk kontraindisert. For eksempel er alle homeopatiske medisiner laget på basis av sukker, som er kontraindisert i denne patologien og kan være skadelig.

Ernæringsproblemer

Siden det er betydelige forskjeller i grad av intoleranse, bør behandlingen tilpasses for hver pasient individuelt. Meieriprodukter bør unngås hos pasienter med tegn på laktoseintoleranse.

Meieriprodukter er en viktig kilde til kalsium. Derfor kan folk som reduserer eller begrenser inntaket av disse matvarene sterkt, vurdere andre måter å få i seg nok kalsium. Å ta kalsiumtilskudd eller andre matvarer som inneholder høyt innhold av dette elementet, kan være nødvendig for å oppfylle ditt anbefalte daglige behov. I tillegg bør mat med høyt vitamin A, riboflavin og vitamin B 12 inkluderes i det daglige kostholdet ditt for å kompensere for næringsstoffene som finnes i kumelk.

Forebygging av karbohydratintoleranse

Siden årsakene til en enzymmangel som fører til karbohydratintoleranse er ukjente, er det ingen måte å forhindre denne tilstanden.

Ansvarsfraskrivelse:  Informasjonen som presenteres i denne artikkelen om karbohydratintoleranse er kun ment for å informere leseren. Det kan ikke erstatte konsultasjon av en profesjonell medisinsk fagperson.

Prosessen med absorpsjon av karbohydrater i menneskelig blod påvirkes av en rekke faktorer, og dette er ikke bare en delingsprosess.

• Enkle karbohydrater har den enkleste molekylstrukturen, og absorberes derfor lett i kroppen. Resultatet av denne prosessen er en rask økning i blodsukkeret.
• Molekylstrukturen til komplekse karbohydrater er litt annerledes. For å assimilere dem, er foreløpig deling til enkle sukkerarter nødvendig.

For en diabetespasient er det farlig ikke bare å øke sukkernivået, men det raskt øke. I denne situasjonen er det en rask absorpsjon av karbohydrater i mage-tarmkanalen i blodet, som også raskt er mettet med glukose. Alt dette fører til utseendet.

Faktorer som påvirker karbohydratabsorpsjonen

Vi vil nevne alle faktorene som direkte bestemmer hastigheten som karbohydrater absorberes.

1. Karbohydratstruktur  - kompleks eller enkel.
2. Matkonsistens  - Matvarer med mye fiber bidrar til langsommere opptak av karbohydrater.
3. Mat temperatur  - kjølt mat reduserer absorpsjonsprosessen betydelig.
4. Tilstedeværelsen av fett i maten  - Mat med høyt fettinnhold fører til langsom absorpsjon av karbohydrater.
5. Spesielle forberedelsersom bremser absorpsjonsprosessen - for eksempel Glucobay.

Karbohydratprodukter

Basert på absorpsjonshastighet kan alle produkter med karbohydratinnhold deles inn i følgende grupper:

• Etter å ha komponert "Direkte" sukker.  Som et resultat av bruken øker konsentrasjonen av sukker i blodet øyeblikkelig, det vil si umiddelbart etter å ha spist eller i tide. "Direkte" sukker er til stede i sammensetningen av glukose, sukrose og maltose.
• Å ha i sin sammensetning sukker er "raskt."  Når disse matvarene konsumeres, begynner blodsukkeret å stige omtrent 15 minutter etter å ha spist. Disse produktene blir behandlet i mage-tarmkanalen innen en til to timer. "Rask" sukker er inneholdt i sukrose og fruktose, som er supplert med forlengere av absorpsjonsprosessen (dette kan tilskrives).
• Å ha i sin sammensetning sukker er "treg."  Blodsukkerkonsentrasjonen begynner å stige sakte omtrent 30 minutter etter et måltid. Produktene behandles i mage-tarmkanalen i to eller flere timer. "Sakte" sukker er stivelse, laktose, sukrose, fruktose, som er kombinert med en sterk absorpsjonsforlenger.

Her er noen eksempler for å avklare ovenstående:

1. Absorpsjon av ren glukose, for eksempel tatt i form av tabletter, skjer umiddelbart. I en lignende hastighet blir fruktosen som er inneholdt i fruktjuicen, så vel som maltose fra kvass eller øl, absorbert. I disse drikkene er fiber helt fraværende, noe som kan redusere absorpsjonsprosessen.
2. Fiber er til stede i frukt, og derfor er øyeblikkelig absorpsjon ikke lenger mulig. Karbohydrater absorberes raskt, men ikke umiddelbart, som tilfellet er med juice hentet fra frukt.
3. Mat laget av mel inneholder ikke bare fiber, men også stivelse. Derfor blir absorpsjonsprosessen betydelig redusert.