В устната кухина не се получава разцепване. Храносмилателната система на човека. Активни ензими, участващи в смилането на храната

За да поддържат живота си, хората се нуждаят преди всичко от храна. Продуктите съдържат много основни вещества: минерални соли, органични елементи и вода. Хранителните компоненти са строителен материал за клетките и ресурс за постоянна човешка дейност. По време на разлагането и окисляването на съединенията се отделя определено количество енергия, което характеризира тяхната стойност.

Започва процесът на храносмилане устната кухина. Продуктът се преработва от храносмилателния сок, който действа върху него с помощта на съдържащите се ензими, поради което дори при дъвчене сложните въглехидрати, протеини и мазнини се трансформират в молекули, които се усвояват. Храносмилането е сложен процес, който изисква излагане на продукти от много компоненти, синтезирани от тялото. Правилното дъвчене и храносмилане е ключът към здравето.

Функции на слюнката в процеса на храносмилане

Храносмилателният тракт включва няколко основни органа: устната кухина, фаринкса с хранопровода, панкреаса и стомаха, черния дроб и червата. Слюнката изпълнява много функции:

Какво се случва с храната? Основната задача на субстрата в устата е да участва в храносмилането. Без него някои видове храни не биха били разградени от тялото или биха били опасни. Течността намокря храната, муцинът я слепва на бучка, подготвяйки я за поглъщане и движение през храносмилателния тракт. Произвежда се в зависимост от количеството и качеството на храната: по-малко за течна храна, повече за суха храна и не се образува при пиене на вода. Дъвченето и слюноотделянето могат да бъдат приписани на най-важния процес на тялото, на всички етапи от който има промяна в консумирания продукт и доставката на хранителни вещества.

Състав на човешката слюнка

Слюнката е безцветна, без вкус и мирис (вижте също: какво да правите, ако имате дъх на амоняк?). Тя може да бъде наситена, вискозна или много рядка, водниста - зависи от протеините, които съставляват състава. Гликопротеинът муцин му придава вид на слуз и улеснява преглъщането. Той губи ензимните си качества скоро след като попадне в стомаха и се смеси със сока му.

Оралната течност съдържа малко количество газове: въглероден диоксид, азот и кислород, както и натрий и калий (0,01%). Съдържа вещества, които усвояват някои въглехидрати. Има и други компоненти от органичен и неорганичен произход, както и хормони, холестерол, витамини. Състои се от 98,5% вода. Активността на слюнката може да се обясни с огромния брой елементи, съдържащи се в нея. Какви функции изпълнява всеки от тях?

органична материя

Най-важният компонент на интраоралната течност са протеините - тяхното съдържание е 2-5 грама на литър. По-специално, това са гликопротеини, муцин, А и В глобулини, албумини. Съдържа въглехидрати, липиди, витамини и хормони. По-голямата част от протеина е муцин (2-3 g / l) и поради факта, че съдържа 60% въглехидрати, прави слюнката вискозна.

В смесената течност присъстват около сто ензима, включително птиалин, който участва в разграждането на гликогена и превръщането му в глюкоза. В допълнение към представените компоненти, той съдържа: уреаза, хиалуронидаза, гликолизни ензими, невраминидаза и други вещества. Под действието на интраоралното вещество храната се променя и се превръща в необходимата за асимилация форма. В случай на патология на устната лигавица, заболявания на вътрешните органи, често се използва лабораторни изследванияензими за идентифициране на вида на заболяването и причините за неговото образуване.

Какви вещества могат да бъдат класифицирани като неорганични?

Съставът на смесената устна течност включва неорганични компоненти. Те включват:

Минералните компоненти създават оптимална реакция на околната среда към входящата храна, поддържат нивото на киселинност. Значителна част от тези елементи се абсорбират от лигавицата на червата, стомаха и се изпращат в кръвта. Слюнчените жлезиактивно участват в поддържането на стабилността на вътрешната среда и функционирането на органите.

Процесът на слюноотделяне

Производството на слюнка се извършва както в микроскопичните жлези на устната кухина, така и в големите: паролингвални, субмандибуларни и паротидни двойки. Каналите на паротидните жлези са разположени близо до втория молар отгоре, субмандибуларният и сублингвалният канал се извеждат под езика в едната уста. Сухите храни произвеждат повече слюнка от мокрите храни. Жлезите под челюстта и езика синтезират 2 пъти повече течност от паротидните жлези - те са отговорни за химическата обработка на продуктите.

Един възрастен произвежда около 2 литра слюнка на ден. Освобождаването на течност през целия ден е неравномерно: по време на употребата на продукти започва активно производство до 2,3 ml в минута, насън намалява до 0,05 ml. В устната кухина тайната, получена от всяка жлеза, се смесва. Измива и овлажнява лигавицата.

Слюноотделянето се контролира от вегетативната нервна система. Повишеният синтез на течности възниква под въздействието на вкусови усещания, обонятелни стимули и при дразнене от храна по време на дъвчене. Екскрецията значително се забавя при стрес, уплаха и дехидратация.

Активни ензими, участващи в смилането на храната

Храносмилателната система преобразува хранителните вещества в храната в молекули. Те се превръщат в гориво за тъкани, клетки и органи, които непрекъснато изпълняват метаболитни функции. Усвояването на витамини и микроелементи става на всички нива.

Храната се смила от момента, в който влезе в устата. Тук се извършва смесване с устната течност, която включва ензими, храната се смазва и изпраща в стомаха. Веществата, съдържащи се в слюнката, разграждат продукта на прости елементи и предпазват човешкото тяло от бактерии.

Защо ензимите на слюнката работят в устата, но спират да функционират в стомаха? Те действат само в алкална среда, а след това в стомашно-чревния тракт тя преминава в кисела. Тук работят протеолитичните елементи, продължавайки етапа на асимилация на веществата.

Ензим амилаза или птиалин – разгражда нишестето и гликогена

Амилазата е храносмилателен ензим, който разгражда нишестето до въглехидратни молекули, които се абсорбират в червата. Под действието на компонента нишестето и гликогенът се превръщат в малтоза, а с помощта на допълнителни вещества се превръщат в глюкоза. За да откриете този ефект, изяжте крекер - при дъвчене продуктът има сладък послевкус. Веществото действа само в хранопровода и в устата, преобразувайки гликогена, но губи свойствата си в киселата среда на стомаха.

Птиалинът се произвежда от панкреаса и слюнчените жлези. Типът ензим, произвеждан от панкреаса, се нарича панкреатична амилаза. Компонентът завършва етапа на смилане и усвояване на въглехидратите.

Езикова липаза - за разграждането на мазнините

Ензимът насърчава превръщането на мазнините в прости съединения: глицерол и мастни киселини. В устната кухина започва процесът на храносмилане, а в стомаха веществото спира да действа. Малко липаза се произвежда от клетките на стомаха, компонентът специално разгражда млечните мазнини и е особено важен за бебетата, тъй като улеснява процеса на усвояване на продуктите и усвояването на елементите от тяхната недоразвита храносмилателна система.

Разновидности на протеаза - за разцепване на протеини

Протеазата е общ термин за ензими, които разграждат протеините до аминокиселини. Има три основни вида, произведени в тялото:

Клетките на стомаха произвеждат пепсикоген, неактивен компонент, който се превръща в пепсин при контакт с кисела среда. Той разрушава пептидите - химичните връзки на протеините. Панкреасът е отговорен за производството на трипсин и химотрипсин, които влизат в тънките черва. Когато вече обработената от стомашен сок и фрагментарно усвоена храна се изпраща от стомаха към червата, тези вещества допринасят за образуването на прости аминокиселини, които се абсорбират в кръвта.

Защо има липса на ензими в слюнката?

Правилното храносмилане зависи главно от ензимите. Недостигът им води до непълно смилане на храната, могат да се появят заболявания на стомаха и черния дроб. Симптомите на липсата им са киселини, метеоризъм и често оригване. След известно време може да се появи главоболие, работата на ендокринната система ще бъде нарушена. Малкото количество ензими води до затлъстяване.

Обикновено механизмите за производство на активни вещества са генетично заложени, следователно нарушението на дейността на жлезите е вродено. Експериментите показват, че човек получава ензимен потенциал при раждането си и ако се изразходва без попълване, той бързо ще се изчерпи.

Процесите, протичащи в тялото, могат да бъдат контролирани. За да се опрости работата му, е необходимо да се консумират ферментирали храни: приготвени на пара, сурови, висококалорични (банани, авокадо).

Причините за липсата на ензими включват:

• малкият им запас от раждането;
• ядене на храни, отгледани в бедна на ензими почва;
• ядене на преварени, пържени храни без сурови зеленчуци и плодове;
• стрес, бременност, заболявания и патологии на органи.

Работата на ензимите не спира в тялото нито за минута, поддържайки всеки процес. Те предпазват човека от болести, повишават издръжливостта, разрушават и премахват мазнините. При малкото им количество настъпва непълно разграждане на продуктите и имунната система започва да се бори с тях като с чуждо тяло. Това отслабва организма и води до изтощение.

В червата се абсорбират само монозахариди: глюкоза, галактоза, фруктоза. Следователно олиго- и полизахаридите, които влизат в тялото с храната, трябва да бъдат хидролизирани от ензимни системи, за да образуват монозахариди. На фиг. 5.11 схематично показва локализацията на ензимните системи, участващи в храносмилането на въглехидратите, което започва в устната кухина с действието на оралната -амилаза и след това продължава в различни части на червата с помощта на панкреатична -амилаза, сукраза-изомалтаза , гликоамилаза, -гликозидаза (лактаза), трехалазни комплекси.

Ориз. 5.11. Схема на локализация на ензимните системи за смилане на въглехидрати

5.2.1. Смилане на въглехидрати от устата и панкреаса -амилаза ( -1,4-гликозидаза).Диетични полизахариди, а именно нишесте (състои се от линеен амилозен полизахарид, в който глюкозилните остатъци са свързани с -1,4-гликозидни връзки, и амилопектин, разклонен полизахарид, където също се намират -1,6-гликозидни връзки), започват да хидролизират още в устната кухина след намокряне със слюнка, съдържаща хидролитичния ензим -амилаза (-1,4-гликозидаза) (EC 3.2.1.1), който разцепва 1,4-гликозидните връзки в нишестето, но не действа на 1,6-гликозидни връзки.

В допълнение, времето за контакт на ензима с нишестето в устната кухина е кратко, така че нишестето се усвоява частично, образувайки големи фрагменти - декстрини и малко малтозен дизахарид. Дизахаридите не се хидролизират от слюнчената амилаза.

Когато влезе в стомаха в кисела среда, слюнчената амилаза се инхибира, процесът на храносмилане може да се случи само в хранителната кома, където активността на амилазата може да продължи известно време, докато рН в цялото парче стане киселинно. В стомашния сок няма ензими, които разграждат въглехидратите, възможна е само лека киселинна хидролиза на гликозидни връзки.

Основното място на хидролиза на олиго- и полизахаридите е тънкото черво, в различни части на което се секретират определени гликозидази.

В дванадесетопръстника съдържанието на стомаха се неутрализира от панкреатичен секрет, съдържащ бикарбонати HCO 3 - и с рН 7,5-8,0. В тайната на панкреаса се открива панкреатична амилаза, която хидролизира -1,4-гликозидните връзки в нишестето и декстрините с образуването на малтозни дизахариди (в този въглехидрат два глюкозни остатъка са свързани с -1,4-гликозиден връзки) и изомалтоза (в този въглехидрат два глюкозни остатъка, разположени в местата на разклоняване в молекулата на нишестето и свързани с α-1,6-гликозидни връзки). Олигозахаридите също се образуват, съдържащи 8-10 глюкозни остатъка, свързани чрез -1,4-гликозидни и -1,6-гликозидни връзки.

И двете амилази са ендогликозидази. Панкреасната амилаза също не хидролизира -1,6-гликозидните връзки в нишестето и -1,4-гликозидните връзки, чрез които глюкозните остатъци са свързани в целулозната молекула.

Целулозата преминава през червата непроменена и служи като баласт, придавайки обем на храната и улеснявайки процеса на храносмилане. В дебелото черво, под действието на бактериална микрофлора, целулозата може частично да се хидролизира с образуването на алкохоли, органични киселини и CO 2, които могат да действат като стимуланти на чревната подвижност.

Захарите малтоза, изомалтоза и триоза, образувани в горната част на червата, се хидролизират допълнително в тънките черва от специфични гликозидази. Диетичните дизахариди, захароза и лактоза, също се хидролизират от специфични дизахаридази в тънките черва.

В чревния лумен активността на олиго- и дизахаридазите е ниска, но повечето от ензимите са свързани с повърхността на епителните клетки, които в червата са разположени върху пръстовидни израстъци - вили и от своя страна са покрити с микровили, всички тези клетки образуват четкова граница, която увеличава контактната повърхност на хидролитичните ензими с техните субстрати.

Разцепвайки гликозидни връзки в дизахаридите, ензимите (дизахаридазите) се групират в ензимни комплекси, разположени на външната повърхност на цитоплазмената мембрана на ентероцитите: сукраза-изомалтаза, гликоамилаза, -гликозидаза.

5.2.2. Сукразо-изомалтазен комплекс.Този комплекс се състои от две полипептидни вериги и е прикрепен към повърхността на ентероцита с помощта на трансмембранен хидрофобен домен, разположен в N-терминалната част на полипептида. Комплексът сукраза-изомалтаза (EC 3.2.1.48 и 3.2.1.10) разцепва -1,2- и -1,6-гликозидните връзки в захарозата и изомалтозата.

И двата ензима от комплекса са способни също така да хидролизират α-1,4-гликозидните връзки в малтозата и малтотриозата (тризахарид, съдържащ три глюкозни остатъка и образуван по време на хидролизата на нишестето).

Въпреки че комплексът има доста висока малтазна активност, хидролизирайки 80% от малтозата, образувана по време на смилането на олиго- и полизахариди, основната му специфика все още е хидролизата на захароза и изомалтоза, скоростта на хидролиза на гликозидни връзки, в която е по-голяма от скоростта на хидролизата на връзките в малтозата и малтотриозата. Захарозната субединица е единственият чревен ензим, който хидролизира захарозата. Комплексът е локализиран главно в йеюнума, в проксималните и дисталните части на червата съдържанието на захаразо-изомалтазния комплекс е незначително.

5.2.3. гликоамилазен комплекс.Този комплекс (EC 3.2.1.3 и 3.2.1.20) хидролизира -1,4-гликозидните връзки между глюкозните остатъци в олигозахаридите. Аминокиселинната последователност на гликоамилазния комплекс има 60% хомология с последователността на сукраза-изомалтазния комплекс. И двата комплекса принадлежат към семейството на 31 гликозил хидролази. Тъй като е екзогликозидаза, ензимът действа от редуциращия край, той може също да разцепи малтозата, действайки като малтаза в тази реакция (в този случай гликоамилазният комплекс хидролизира останалите 20% от малтозните олиго- и полизахариди, образувани по време на храносмилането) . Комплексът включва две каталитични субединици с леки разлики в субстратната специфичност. Комплексът е най-активен в долните части на тънките черва.

5.2.4.  -Гликозидазен комплекс (лактаза).Този ензимен комплекс хидролизира -1,4-гликозидните връзки между галактозата и глюкозата в лактозата.

Гликопротеинът е свързан с границата на четката и е неравномерно разпределен в тънките черва. С възрастта активността на лактазата намалява: тя е максимална при кърмачета, при възрастни е по-малко от 10% от нивото на ензимна активност, изолирано при деца.

5.2.5. Трегалаза. Този ензим (EC 3.2.1.28) е гликозидазен комплекс, който хидролизира връзките между мономерите в трехалозата, дизахарид, открит в гъбите и състоящ се от два глюкозилни остатъка, свързани чрез гликозидна връзка между първите аномерни въглероди.

В резултат на действието на гликозилхидролазите се образуват монозахариди от хранителните въглехидрати в резултат на действието на гликозилхидролазите: глюкоза, фруктоза, галактоза в голямо количество, в по-малка степен - маноза, ксилоза, арабиноза, които се абсорбират от епителните клетки на йеюнума и илеума и се транспортират през мембраните на тези клетки с помощта на специални механизми.

5.2.6. Транспорт на монозахариди през мембраните на чревните епителни клетки.Трансферът на монозахаридите в клетките на чревната лигавица може да се осъществи чрез улеснена дифузия и активен транспорт. В случай на активен транспорт, глюкозата се транспортира през мембраната заедно с Na + йон от един протеин носител и тези вещества взаимодействат с различни части на този протеин (фиг. 5.12). Na + йонът навлиза в клетката по градиента на концентрация, а глюкозата  срещу градиента на концентрация (вторичен активен транспорт), следователно, колкото по-голям е градиентът, толкова повече глюкоза ще се прехвърли към ентероцитите. С намаляване на концентрацията на Na + в извънклетъчната течност, доставката на глюкоза намалява. Концентрационният градиент на Na +, лежащ в основата на активния симпорт, се осигурява от действието на Na +, K + -ATPase, която работи като помпа, изпомпваща Na + от клетката в замяна на K + йон. По същия начин галактозата навлиза в ентероцитите по механизма на вторичен активен транспорт.

Ориз. 5.12. Навлизане на монозахариди в ентероцитите. SGLT1 - натрий-зависим транспортер на глюкоза/галактоза в мембраната на епителните клетки; Na +, K + -ATPase върху базолатералната мембрана създава концентрационен градиент на натриеви и калиеви йони, необходими за функционирането на SGLT1. GLUT5 транспортира основно фруктоза през мембраната в клетката. GLUT2 върху базолатералната мембрана транспортира глюкоза, галактоза и фруктоза извън клетката (според )

Благодарение на активния транспорт, ентероцитите могат да абсорбират глюкоза при ниска концентрация в чревния лумен. При висока концентрация на глюкоза тя навлиза в клетките чрез улеснена дифузия с помощта на специални белтъци-носители (транспортери). По същия начин фруктозата се пренася в епителните клетки.

Монозахаридите навлизат в кръвоносните съдове от ентероцитите главно чрез улеснена дифузия. Половината от глюкозата през капилярите на вилите през порталната вена се транспортира до черния дроб, половината се доставя от кръвта до клетките на други тъкани.

5.2.7. Транспорт на глюкоза от кръвта до клетките.Навлизането на глюкоза от кръвта в клетките се осъществява чрез улеснена дифузия, т.е. скоростта на транспортиране на глюкозата се определя от градиента на нейните концентрации от двете страни на мембраната. В мускулните клетки и мастната тъкан улеснената дифузия се регулира от панкреатичния хормон инсулин. При липса на инсулин клетъчната мембрана не съдържа глюкозни транспортери. Глюкозният транспортер (транспортьор) от еритроцитите (GLUT1), както се вижда на фиг. 5.13 е трансмембранен протеин, състоящ се от 492 аминокиселинни остатъка и имащ доменна структура. Полярните аминокиселинни остатъци са разположени от двете страни на мембраната, хидрофобните са локализирани в мембраната, пресичайки я няколко пъти. От външната страна на мембраната има място за свързване на глюкозата. Когато глюкозата се свърже, конформацията на носителя се променя и мястото на свързване на монозахарида става отворено вътре в клетката. Глюкозата преминава в клетката, отделяйки се от протеина носител.

5.2.7.1. Преносители на глюкоза: GLUT 1, 2, 3, 4, 5.Глюкозни транспортери са открити във всички тъкани, от които има няколко разновидности, номерирани по реда на тяхното откриване. Описани са пет типа GLUT, които имат подобна първична структура и организация на домейна.

GLUT 1, локализиран в мозъка, плацентата, бъбреците, дебелото черво, еритроцитите, доставя глюкоза на мозъка.

GLUT 2 транспортира глюкозата от органите, които я отделят в кръвта: ентероцити, черен дроб, транспортира я до β-клетките на Лангерхансовите острови на панкреаса.

GLUT 3 се намира в много тъкани, включително мозъка, плацентата, бъбреците и осигурява приток на глюкоза към клетките на нервната тъкан.

GLUT 4 транспортира глюкозата в мускулните клетки (скелетни и сърдечни) и мастната тъкан и е инсулинозависим.

GLUT 5 се намира в клетките на тънките черва и може също да понася фруктоза.

Всички носители могат да бъдат разположени както в цитоплазмата

Ориз. 5.13. Структурата на протеина носител на глюкоза (транспортьор) от еритроцитите (GLUT1) (според)

везикули в клетките и в плазмената мембрана. При липса на инсулин, GLUT 4 се намира само вътре в клетката. Под въздействието на инсулина везикулите се транспортират до плазмената мембрана, сливат се с нея и GLUT 4 се включва в мембраната, след което транспортерът улеснява дифузията на глюкозата в клетката. След намаляване на концентрацията на инсулин в кръвта транспортерите се връщат отново в цитоплазмата и транспортирането на глюкоза в клетката спира.

Установени са различни нарушения в работата на преносителите на глюкоза. При наследствен дефект в протеините-носители се развива инсулинонезависим захарен диабет. В допълнение към протеиновите дефекти има и други нарушения, причинени от: 1) дефект в предаването на инсулиновия сигнал за движението на транспортера към мембраната, 2) дефект в движението на транспортера, 3) дефект в включването на протеина в мембраната, 4) нарушение на връзката от мембраната.

5.2.8. Инсулин.Това съединение е хормон, секретиран от β-клетките на Лангерхансовите острови на панкреаса. Инсулинът е полипептид, състоящ се от две полипептидни вериги: едната съдържа 21 аминокиселинни остатъка (верига А), другата съдържа 30 аминокиселинни остатъка (верига В). Веригите са свързани помежду си с две дисулфидни връзки: A7-B7, A20-B19. Вътре в А-веригата има вътрешномолекулна дисулфидна връзка между шестия и единадесетия остатък. Хормонът може да съществува в две конформации: T и R (фиг. 5.14).

Ориз. 5.14. Пространствена структура на мономерната форма на инсулин: а свински инсулин, Т-конформация, b човешки инсулин, R-конформация (показана е А-веригата червенцвят, B-верига  жълто) (Според )

Хормонът може да съществува като мономер, димер и хексамер. В хексамерната форма инсулинът се стабилизира от цинков йон, който координира с His10 B веригата на всичките шест субединици (фиг. 5.15).

Инсулините на бозайниците имат голяма хомология в първичната структура с човешкия инсулин: например в свинския инсулин има само едно заместване - вместо треонин в карбоксилния край на В-веригата има аланин, в говеждия инсулин има три други аминокиселини остатъци в сравнение с човешки инсулин. Най-често заместванията се появяват в позиции 8, 9 и 10 на А веригата, но те не влияят значително на биологичната активност на хормона.

Заместванията на аминокиселинните остатъци в позициите на дисулфидните връзки, хидрофобните остатъци в С- и N-крайните участъци на А-веригата и в С-крайните участъци на В-веригата са много редки, което показва важността на тези региони в проявата на биологичната активност на инсулина. Остатъците Phe24 и Phe25 на В-веригата и С- и N-терминалните остатъци на А-веригата участват в образуването на активния център на хормона.

Ориз. 5.15. Пространствена структура на инсулиновия хексамер (R 6) (според )

5.2.8.1. биосинтеза на инсулин.Инсулинът се синтезира като прекурсор, препроинсулин, съдържащ 110 аминокиселинни остатъка, върху полирибозоми в грапавия ендоплазмен ретикулум. Биосинтезата започва с образуването на сигнален пептид, който навлиза в лумена на ендоплазмения ретикулум и насочва движението на нарастващия полипептид. В края на синтеза сигналният пептид, дълъг 24 аминокиселинни остатъка, се разцепва от препроинсулин, за да образува проинсулин, който съдържа 86 аминокиселинни остатъка и се прехвърля в апарата на Голджи, където в резервоарите се извършва по-нататъшно узряване на инсулина. Пространствената структура на проинсулина е показана на фиг. 5.16.

В процеса на дългосрочно съзряване, под действието на серинови ендопептидази PC2 и PC1/3, първо се разцепва пептидната връзка между Arg64 и Lys65, след това пептидната връзка, образувана от Arg31 и Arg32, се хидролизира, като С-пептидът се състои от 31 аминокиселинни остатъка, които се разцепват. Превръщането на проинсулин в инсулин, съдържащ 51 аминокиселинни остатъка, завършва с хидролиза на аргининови остатъци в N-края на А-веригата и С-края на В-веригата под действието на карбоксипептидаза Е, която проявява специфичност, подобна на карбоксипептидаза В, т.е. хидролизира пептидните връзки, имино групата, която принадлежи към основната аминокиселина (фиг. 5.17 и 5.18).

Ориз. 5.16. Предложена пространствена структура на проинсулин в конформация, която насърчава протеолизата. Червените топчета показват аминокиселинни остатъци (Arg64 и Lys65; Arg31 и Arg32), пептидните връзки между които претърпяват хидролиза в резултат на обработка на проинсулин (според )

Инсулинът и С-пептидът в еквимоларни количества влизат в секреторните гранули, където инсулинът, взаимодействайки с цинковия йон, образува димери и хексамери. Секреторните гранули, сливайки се с плазмената мембрана, секретират инсулин и С-пептид в извънклетъчната течност в резултат на екзоцитоза. Полуживотът на инсулина в кръвната плазма е 3-10 минути, на С-пептида е около 30 минути. Инсулинът се разгражда под действието на ензима инсулиназа, този процес се извършва в черния дроб и бъбреците.

5.2.8.2. Регулиране на синтеза и секрецията на инсулин.Основният регулатор на инсулиновата секреция е глюкозата, която регулира експресията на инсулиновия ген и протеиновите гени, участващи в метаболизма на основните енергийни носители. Глюкозата може директно да се свърже с транскрипционните фактори, което има пряк ефект върху скоростта на генната експресия. Възможен е вторичен ефект върху секрецията на инсулин и глюкагон, когато освобождаването на инсулин от секреторните гранули активира транскрипцията на иРНК на инсулин. Но секрецията на инсулин зависи от концентрацията на Ca 2+ йони и намалява с техния дефицит дори при висока концентрация на глюкоза, която активира синтеза на инсулин. В допълнение, той се инхибира от адреналина, когато се свързва с  2 рецепторите. Стимулаторите на инсулиновата секреция са хормони на растежа, кортизол, естрогени, хормони на стомашно-чревния тракт (секретин, холецистокинин, стомашен инхибиторен пептид).

Ориз. 5.17. Синтез и обработка на препроинсулин (според )

Секрецията на инсулин от β-клетките на Лангерхансовите острови в отговор на повишаване на концентрацията на глюкоза в кръвта се осъществява, както следва:

Ориз. 5.18. Обработка на проинсулин в инсулин чрез хидролиза на пептидната връзка между Arg64 и Lys65, катализирана от серин ендопептидаза PC2, и разцепване на пептидната връзка между Arg31 и Arg32 от серин ендопептидаза PC1/3, превръщането завършва с разцепване на аргининови остатъци при N -края на А-веригата и С-края на В-вериги под действието на карбоксипептидаза Е (отцепените аргининови остатъци са показани в кръгове). В резултат на обработката, в допълнение към инсулина, се образува С-пептид (според)

1) глюкозата се транспортира в -клетките от протеина носител GLUT 2;

2) в клетката глюкозата претърпява гликолиза и се окислява допълнително в респираторния цикъл с образуването на АТФ; интензивността на синтеза на АТФ зависи от нивото на глюкозата в кръвта;

3) под действието на АТФ каналите на калиеви йони се затварят и мембраната се деполяризира;

4) деполяризацията на мембраната предизвиква отваряне на волтаж-зависими калциеви канали и навлизане на калций в клетката;

5) повишаването на нивото на калций в клетката активира фосфолипаза С, която разцепва един от мембранните фосфолипиди - фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат - в инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерол;

6) инозитол трифосфат, свързващ се с рецепторните протеини на ендоплазмения ретикулум, предизвиква рязко повишаване на концентрацията на свързан вътреклетъчен калций, което води до освобождаване на предварително синтезиран инсулин, съхраняван в секреторни гранули.

5.2.8.3. Механизъм на действие на инсулина.Основният ефект на инсулина върху мускулните и мастните клетки е да увеличи транспорта на глюкоза през клетъчната мембрана. Стимулирането с инсулин води до увеличаване на скоростта на навлизане на глюкоза в клетката с 20-40 пъти. Когато се стимулира с инсулин, се наблюдава 5-10-кратно увеличение на съдържанието на глюкозни транспортни протеини в плазмените мембрани с едновременно намаляване с 50-60% на съдържанието им във вътреклетъчния пул. Необходимото количество енергия под формата на АТФ е необходимо главно за активирането на инсулиновия рецептор, а не за фосфорилирането на транспортния протеин. Стимулирането на транспорта на глюкоза увеличава потреблението на енергия с 20-30 пъти, докато само малко количество глюкоза е необходимо за придвижване на глюкозните транспортери. Транслокацията на глюкозни транспортери към клетъчната мембрана се наблюдава още няколко минути след взаимодействието на инсулина с рецептора и са необходими допълнителни стимулиращи ефекти на инсулина, за да се ускори или поддържа процесът на цикъл на транспортните протеини.

Инсулинът, подобно на други хормони, действа върху клетките чрез съответния рецепторен протеин. Инсулинът рецептор е сложен интегрален протеин на клетъчната мембрана, състоящ се от две -субединици (130 kDa) и две -субединици (95 kDa); първите са разположени изцяло извън клетката, на нейната повърхност, вторите проникват през плазмената мембрана.

Инсулиновият рецептор е тетрамер, състоящ се от две извънклетъчни α-субединици, взаимодействащи с хормона и свързани помежду си чрез дисулфидни мостове между цистеини 524 и триплета Cys682, Cys683, Cys685 на двете α-субединици (виж Фиг. 5.19, а), и две трансмембранни -субединици, проявяващи тирозин киназна активност, свързани чрез дисулфиден мост между Cys647 () и Cys872. Полипептидната верига на α-субединица с молекулно тегло 135 kDa съдържа 719 амино-

Ориз. 5.19. Структура на димера на инсулиновия рецептор: а модулна структура на инсулиновия рецептор. По-горе - α-субединици, свързани чрез дисулфидни мостове Cys524, Cys683-685 и състоящи се от шест домена: два, съдържащи левцинови повторения L1 и L2, богат на цистеин CR регион и три фибронектинови домена тип III Fn o, Fn 1, ID (въведение домейн). По-долу - -субединици, свързани с -субединица чрез дисулфидния мост Cys647Cys872 и състоящи се от седем домена: три фибронектинови домена ID, Fn 1 и Fn 2, трансмембранен домен TM, съседен на мембраната на JM домейна, тирозин киназен домен TK, C-терминал ST; b пространствено разположение на рецептора, единият димер е показан в цвят, другият е бял, A  активираща верига срещу мястото на свързване на хормона, X (червено)  С-терминална част на -субединица, X (черно)  N-терминална част на -субединица, жълти топчета 1,2,3 - дисулфидни връзки между цистеинови остатъци на позиции 524, 683-685, 647-872 (според )

киселинни остатъци и се състои от шест домена: два домена L1 и L2, съдържащи левцинови повторения, богата на цистеин CR област, където се намира инсулин-свързващият център, и три фибронектинови домена тип III Fn o, Fn 1, Ins (въвеждащ домейн) ( виж Фиг. 5.18). -субединицата включва 620 аминокиселинни остатъка, има молекулно тегло от 95 kDa и се състои от седем домена: три фибронектинови домена ID, Fn 1 и Fn 2, трансмембранен TM домен, JM домейн, съседен на мембраната, TK тирозин киназен домен и С-краен СТ. На рецептора бяха открити две места за свързване на инсулин: едното с висок афинитет, другото с нисък афинитет. За да пренесе хормонален сигнал в клетката, инсулинът трябва да се свърже с място с висок афинитет. Този център се образува, когато инсулинът се свързва от L1, L2 и CR домейните на една -субединица и фибронектиновите домени на друга, докато разположението на -субединиците е противоположно една на друга, както е показано на фиг. 5.19, с.

При липса на инсулиново взаимодействие с центъра на висок афинитет на рецептора, -субединиците се отдалечават от -субединиците чрез издатина (cam), която е част от CR домейна, което предотвратява контакта на активиращата верига (A -примка) на тирозин киназния домен на една -субединица с места за фосфорилиране на друга -субединица (Фигура 5.20, b). Когато инсулинът се свърже с центъра с висок афинитет на инсулиновия рецептор, конформацията на рецептора се променя, издатината вече не пречи на - и -субединиците да се приближат, активиращите бримки на TK домейни взаимодействат с местата за фосфорилиране на тирозин на противоположната TK домейн, трансфосфорилирането на -субединици се извършва при седем тирозинови остатъка: Y1158, Y1162, Y1163 на активиращата верига (това е киназен регулаторен домен), Y1328, Y1334 на ST домейна, Y965, Y972 на JM домейна (фиг. 5.20). , а), което води до повишаване на тирозин киназната активност на рецептора. На позиция 1030 на ТК има лизинов остатък, включен в каталитично активния център - АТФ-свързващият център. Заместването на този лизин с много други аминокиселини чрез сайт-насочена мутагенеза премахва тирозин киназната активност на инсулиновия рецептор, но не нарушава свързването на инсулина. Въпреки това, добавянето на инсулин към такъв рецептор няма ефект върху клетъчния метаболизъм и пролиферацията. Фосфорилирането на някои серин-треонинови остатъци, напротив, намалява афинитета към инсулина и намалява активността на тирозин киназата.

Известни са няколко субстрата на инсулиновия рецептор: IRS-1 (субстрат на инсулиновия рецептор), IRS-2, протеини от семейството STAT (сигнален трансдюсер и активатор на транскрипция - сигналните трансдюсери и активаторите на транскрипция са разгледани подробно в част 4 "Биохимични основи на защитата" реакции").

IRS-1 е цитоплазмен протеин, който се свързва с фосфорилираните тирозини на инсулиновия рецептор TK с неговия SH2 домен и се фосфорилира от тирозин киназата на рецептора веднага след инсулинова стимулация. Степента на фосфорилиране на субстрата зависи от увеличаването или намаляването на клетъчния отговор към инсулина, амплитудата на промените в клетките и чувствителността към хормона. Увреждането на гена IRS-1 може да е причина за инсулинозависим диабет. Пептидната верига IRS-1 съдържа около 1200 аминокиселинни остатъка, 20-22 потенциални центъра за фосфорилиране на тирозин и около 40 центъра за фосфорилиране на серин-треонин.

Ориз. 5.20. Опростена схема на структурни промени в свързването на инсулин към инсулиновия рецептор: а промяна в конформацията на рецептора в резултат на свързване на хормона в центъра с висок афинитет води до изместване на издатината, конвергенция на субединици и трансфосфорилиране на TK домени; b при липса на инсулиново взаимодействие с мястото на свързване с висок афинитет на инсулиновия рецептор, издатината (cam) предотвратява приближаването на - и -субединици и трансфосфорилирането на TK домейни. A-loop - активираща верига на TK домейна, числа 1 и 2 в кръг - дисулфидни връзки между субединици, TK - тирозин киназен домен, C - каталитичен център на TK, набор 1 и набор 2 - аминокиселинни последователности на -субединици които образуват място с висок афинитет на инсулина към рецептора (според )

Фосфорилирането на IRS-1 при няколко тирозинови остатъка му дава способността да се свързва с протеини, съдържащи SH2 домени: тирозин фосфатаза syp, p85 субединица на PHI-3-киназа (фосфатидилинозитол-3-киназа), адаптерен протеин Grb2, протеин тирозин фосфатаза SH- PTP2, фосфолипаза С, GAP (активатор на малки GTP-свързващи протеини). В резултат на взаимодействието на IRS-1 с подобни протеини се генерират множество сигнали надолу по веригата.

Ориз. 5.21. Транслокация на глюкозни транспортни протеини GLUT 4 в мускулни и мастни клетки от цитоплазмата към плазмената мембрана под действието на инсулин. Взаимодействието на инсулина с рецептора води до фосфорилиране на субстрата на инсулиновия рецептор (IRS), който свързва PI-3-киназата (PI3K), която катализира синтеза на фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфат фосфолипида (PtdIns(3, 4,5)P3). Последното съединение, чрез свързване на плекстринови домени (PH), мобилизира протеин кинази PDK1, PDK2 и PKV към клетъчната мембрана. PDK1 фосфорилира RKB при Thr308, като го активира. Фосфорилираният RKV се свързва с везикули, съдържащи GLUT4, причинявайки тяхното преместване към плазмената мембрана, което води до повишен транспорт на глюкоза в мускулни и мастни клетки (според )

Стимулирана от фосфорилиран IRS-1, фосфолипаза С хидролизира фосфолипида на клетъчната мембрана фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат, за да образува два вторични носителя: инозитол-3,4,5-трифосфат и диацилглицерол. Инозитол-3,4,5-трифосфатът, действайки върху йонните канали на ендоплазмения ретикулум, освобождава калций от него. Диацилглицеролът действа върху калмодулин и протеин киназа С, които фосфорилират различни субстрати, което води до промяна в активността на клетъчните системи.

Фосфорилираният IRS-1 също активира PHI-3-киназата, която катализира фосфорилирането на фосфатидилинозитол-4-фосфат и фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат в позиция 3, за да се образува фосфатидилинозитол-3-фосфат, фосфатидилинозитол-3,4-дифосфат, и съответно фосфатидилинозитол -3,4,5-трифосфат.

PHI-3-киназата е хетеродимер, съдържащ регулаторни (р85) и каталитични (р110) субединици. Регулаторната субединица има два SH2 домена и SH3 домен, така че PI-3 киназата се прикрепя към IRS-1 с висок афинитет. Фосфатидилинозитол производни, образувани в мембраната, фосфорилирани в позиция 3, свързват протеини, съдържащи така наречения плекстринов (PH) домен (домейнът проявява висок афинитет към фосфатидилинозитол-3-фосфати): протеин киназа PDK1 (фосфатидилинозитид-зависима киназа), протеин киназа В (PKV).

Протеин киназа B (PKB) се състои от три домена: N-краен плекстрин, централен каталитичен и С-терминален регулаторен. Домейнът на плектрин е необходим за активиране на RKV. Чрез свързване с помощта на плекстриновия домен близо до клетъчната мембрана, PKV се доближава до протеин киназата PDK1, която чрез

неговият плекстринов домен също е локализиран близо до клетъчната мембрана. PDK1 фосфорилира Thr308 на PKV киназния домен, което води до PKV активиране. Активираният PKV фосфорилира гликоген синтаза киназа 3 (в позиция Ser9), причинявайки инактивиране на ензима и по този начин процеса на синтез на гликоген. Phi-3-фосфат-5-киназата също претърпява фосфорилиране, което действа върху везикули, в които GLUT 4 протеините носители се съхраняват в цитоплазмата на адипоцитите, причинявайки движението на глюкозните транспортери към клетъчната мембрана, включването в нея и трансмембранния транспорт на глюкозата в мускулни и мастни клетки (фиг. 5.21).

Инсулинът влияе не само върху навлизането на глюкозата в клетката с помощта на протеините носители GLUT 4. Той участва в регулирането на метаболизма на глюкоза, мазнини, аминокиселини, йони, в синтеза на протеини и влияе върху процесите на репликация и транскрипция.

Ефектът върху метаболизма на глюкозата в клетката се осъществява чрез стимулиране на процеса на гликолиза чрез повишаване на активността на ензимите, участващи в този процес: глюкокиназа, фосфофруктокиназа, пируват киназа, хексокиназа. Инсулинът чрез аденилатциклазната каскада активира фосфатазата, която дефосфорилира гликоген синтазата, което води до активиране на синтеза на гликоген (фиг. 5.22) и инхибиране на процеса на неговото разграждане. Чрез инхибиране на фосфоенолпируват карбоксикиназата, инсулинът инхибира процеса на глюконеогенеза.

Ориз. 5.22. Диаграма на синтеза на гликоген

В черния дроб и мастната тъкан, под действието на инсулина, синтезът на мазнини се стимулира чрез активиране на ензими: ацетил-КоА карбоксилаза, липопротеин липаза. В същото време разграждането на мазнините се инхибира, тъй като инсулин-активираната фосфатаза, дефосфорилирането на хормон-чувствителната триацилглицерол липаза, инхибира този ензим и концентрацията на циркулиращи в кръвта мастни киселининамалява.

В черния дроб, мастната тъкан, скелетните мускули и сърцето инсулинът влияе върху скоростта на транскрипция на повече от сто гена.

5.2.9. Глюкагон.В отговор на намаляване на концентрацията на глюкоза в кръвта, -клетките на Лангерхансовите острови на панкреаса произвеждат "хормона на глада" - глюкагон, който е полипептид с молекулно тегло 3485 Da, състоящ се от 29 аминокиселини. остатъци.

Действието на глюкагона е противоположно на действието на инсулина. Инсулинът насърчава съхранението на енергия чрез стимулиране на гликогенезата, липогенезата и протеиновия синтез, а глюкагонът, чрез стимулиране на гликогенолизата и липолизата, предизвиква бързо мобилизиране на потенциални източници на енергия.

Ориз. 5.23. Структурата на човешкия проглюкагон и тъканно-специфичното обработване на проглюкагона в пептиди, получени от проглюкагон: глюкагон и MPGF (майор проглюкагон фрагмент) се образуват от проглюкагон в панкреаса; в невроендокринните клетки на червата и някои части на централната нервна система, глицентин, оксинтомодулин, GLP-1 (пептид, получен от проглюкагон), GLP-2, два междинни пептида (междинен пептид - IP), GRPP - свързан с глицентин панкреатичен полипептид (полипептид от панкреаса - производно на глицентин) (според )

Хормонът се синтезира от -клетките на Лангерхансовите острови на панкреаса, както и в невроендокринните клетки на червата и в централната нервна система под формата на неактивен прекурсор - проглюкагон (молекулно тегло 9000 Da), съдържащ 180 аминокиселинни остатъка и се обработват с помощта на конвертаза 2 и образуват няколко пептида с различна дължина, включително глюкагон и два глюкагоноподобни пептида (глюкагоноподобен пептид  GLP-1, GLP-2, глицентин) (фиг. 5.23). 14 от 27-те аминокиселинни остатъка на глюкагона са идентични с тези в молекулата на друг хормон на стомашно-чревния тракт, секретин.

За да се свърже глюкагонът с рецепторите на реагиращите клетки, е необходима целостта на неговата последователност 1-27 от N-края. Важна роля в проявата на ефектите на хормона играе хистидиновият остатък, разположен в N-края, и при свързването с рецепторите, фрагментът 20-27.

В кръвната плазма глюкагонът не се свързва с никакъв транспортен протеин, неговият полуживот е 5 минути, в черния дроб се разрушава от протеинази, докато разграждането започва с разцепването на връзката между Ser2 и Gln3 и отстраняването на дипептида от N-края.

Секрецията на глюкагон се инхибира от глюкоза, но се стимулира от протеинови храни. GLP-1 инхибира секрецията на глюкагон и стимулира секрецията на инсулин.

Глюкагонът има ефект само върху хепатоцитите и мастните клетки, които имат рецептори за него в плазмената мембрана. В хепатоцитите, чрез свързване с рецепторите на плазмената мембрана, глюкагонът активира аденилат циклазата, която катализира образуването на сАМР, посредством G-протеин, което от своя страна води до активиране на фосфорилазата, която ускорява разграждането на гликогена и инхибиране на гликоген синтазата и инхибиране на образуването на гликоген. Глюкагонът стимулира глюконеогенезата чрез индуциране на синтеза на ензими, участващи в този процес: глюкозо-6-фосфатаза, фосфоенолпируват карбоксикиназа, фруктозо-1,6-дифосфатаза. Крайният ефект на глюкагона в черния дроб е да увеличи производството на глюкоза.

В мастните клетки хормонът също, използвайки аденилат циклазната каскада, активира чувствителната към хормона триацилглицерол липаза, стимулирайки липолизата. Глюкагонът повишава секрецията на катехоламини от надбъбречната медула. Участвайки в осъществяването на реакции като "борба или бягство", глюкагонът увеличава наличността на енергийни субстрати (глюкоза, свободни мастни киселини) за скелетните мускули и увеличава кръвоснабдяването на скелетните мускули чрез увеличаване на работата на сърцето.

Глюкагонът няма ефект върху гликогена на скелетните мускули поради почти пълното отсъствие на глюкагонови рецептори в тях. Хормонът предизвиква повишаване на инсулиновата секреция от β-клетките на панкреаса и инхибиране на инсулиназната активност.

5.2.10. Регулиране на метаболизма на гликогена.Натрупването на глюкоза в тялото под формата на гликоген и нейното разграждане са съобразени с енергийните нужди на тялото. Посоката на процесите на метаболизма на гликогена се регулира от механизми, зависещи от действието на хормоните: в черния дроб - инсулин, глюкагон и адреналин; в мускулите - инсулин и адреналин. Превключването на процесите на синтез или разграждане на гликоген се случва по време на прехода от периода на абсорбция към периода след абсорбция или когато състоянието на покой се промени към физическа работа.

5.2.10.1. Регулиране на активността на гликогенфосфорилазата и гликогенсинтазата.Когато концентрацията на глюкоза в кръвта се промени, се получава синтез и секреция на инсулин и глюкагон. Тези хормони регулират процесите на синтез и разграждане на гликоген, като влияят върху активността на ключовите ензими на тези процеси: гликоген синтаза и гликоген фосфорилаза чрез тяхното фосфорилиране-дефосфорилиране.

Ориз. 5.24 Активиране на гликоген фосфорилаза чрез фосфорилиране на Ser14 остатъка от гликоген фосфорилаза киназа и инактивиране от фосфатаза, катализираща дефосфорилирането на сериновия остатък (съгласно )

И двата ензима съществуват в две форми: фосфорилирана (активна гликоген фосфорилаза аи неактивна гликоген синтаза) и дефосфорилиран (неактивна фосфорилаза bи активна гликоген синтаза) (Фигури 5.24 и 5.25). Фосфорилирането се извършва от киназа, катализираща прехвърлянето на фосфатен остатък от АТФ към серинов остатък, а дефосфорилирането се катализира от фосфопротеин фосфатаза. Киназната и фосфатазната активност също се регулират чрез фосфорилиране-дефосфорилиране (виж Фиг. 5.25).

Ориз. 5.25. Регулиране на активността на гликоген синтазата. Ензимът се активира от действието на фосфопротеин фосфатаза (PP1), която дефосфорилира три фосфосеринови остатъка близо до С-края в гликоген синтазата. Гликоген синтаза киназа 3 (GSK3), която катализира фосфорилирането на три серинови остатъка в гликоген синтазата, инхибира синтеза на гликоген и се активира от фосфорилиране на казеин киназа (CKII). Инсулинът, глюкозата и глюкозо-6-фосфатът активират фосфопротеин фосфатазата, докато глюкагонът и епинефринът (епинефрин) я инхибират. Инсулинът инхибира действието на гликоген синтаза киназа 3 (според)

cAMP-зависимата протеин киназа А (PKA) фосфорилира фосфорилаза киназа, превръщайки я в активно състояние, което на свой ред фосфорилира гликоген фосфорилаза. Синтезът на cAMP се стимулира от адреналин и глюкагон.

Инсулинът чрез каскада, включваща Ras протеина (Ras сигнален път) активира протеин киназата pp90S6, която фосфорилира и по този начин активира фосфопротеин фосфатазата. Активната фосфатаза дефосфорилира и инактивира фосфорилаза киназата и гликоген фосфорилазата.

Фосфорилирането от PKA на гликоген синтазата води до нейното инактивиране, а дефосфорилирането от фосфопротеин фосфатаза активира ензима.

5.2.10.2. Регулиране на метаболизма на гликогена в черния дроб.Промяната в концентрацията на глюкоза в кръвта също променя относителните концентрации на хормони: инсулин и глюкагон. Съотношението на концентрацията на инсулин към концентрацията на глюкагон в кръвта се нарича "инсулин-глюкагонов индекс". В постабсорбционния период индексът намалява и регулирането на концентрацията на кръвната захар се влияе от концентрацията на глюкагон.

Глюкагонът, както бе споменато по-горе, активира освобождаването на глюкоза в кръвта поради разграждането на гликоген (активиране на гликоген фосфорилазата и инхибиране на гликоген синтазата) или чрез синтез от други вещества - глюконеогенеза. От гликоген се образува глюкозо-1-фосфат, който се изомеризира в глюкозо-6-фосфат, който се хидролизира под действието на глюкозо-6-фосфатаза до образуване на свободна глюкоза, която може да напусне клетката в кръвта (фиг. 5.26).

Действието на адреналина върху хепатоцитите е подобно на действието на глюкагона в случай на използване на  2 рецептори и се дължи на фосфорилирането и активирането на гликоген фосфорилазата. В случай на взаимодействие на адреналин с  1 рецепторите на плазмената мембрана, трансмембранното предаване на хормоналния сигнал се осъществява чрез инозитол фосфатния механизъм. И в двата случая се активира процесът на разграждане на гликогена. Използването на един или друг тип рецептор зависи от концентрацията на адреналин в кръвта.

Ориз. 5.26. Схема на фосфоролиза на гликоген

По време на храносмилането индексът инсулин-глюкагон се повишава и влиянието на инсулина преобладава. Инсулинът намалява концентрацията на глюкоза в кръвта, активира, чрез фосфорилиране по Ras пътя, cAMP фосфодиестераза, която хидролизира този втори пратеник с образуването на AMP. Инсулинът също така активира чрез пътя на Ras фосфопротеин фосфатазата на гликогенните гранули, която дефосфорилира и активира гликоген синтазата и инактивира фосфорилаза киназата и самата гликоген фосфорилаза. Инсулинът индуцира синтеза на глюкокиназа за ускоряване на фосфорилирането на глюкозата в клетката и включването й в гликогена. По този начин инсулинът активира процеса на синтез на гликоген и инхибира разграждането му.

5.2.10.3. Регулиране на метаболизма на гликогена в мускулите.В случай на интензивна мускулна работа, разграждането на гликогена се ускорява от адреналина, който се свързва с  2 рецепторите и чрез аденилатциклазната система води до фосфорилиране и активиране на фосфорилаза киназа и гликоген фосфорилаза и инхибиране на гликоген синтаза (фиг. 5.27 и 5.28). В резултат на по-нататъшното преобразуване на глюкозо-6-фосфат, образуван от гликоген, се синтезира АТФ, който е необходим за осъществяването на интензивна мускулна работа.

Ориз. 5.27. Регулиране на активността на гликогенфосфорилазата в мускулите (според)

В покой мускулната гликоген фосфорилаза е неактивна, тъй като е в дефосфорилирано състояние, но се получава разграждане на гликоген поради алостерично активиране на гликоген фосфорилаза b с помощта на AMP и ортофосфат, образуван по време на хидролизата на АТФ.

Ориз. 5.28. Регулиране на активността на гликоген синтазата в мускулите (според)

При умерени мускулни контракции фосфорилаза киназата може да се активира алостерично (чрез Ca 2+ йони). Концентрацията на Ca 2+ се увеличава с мускулна контракция в отговор на сигнал от двигателен нерв. Когато сигналът е отслабен, намаляването на концентрацията на Ca 2+ едновременно "изключва" киназната активност, като по този начин

Ca 2+ йони участват не само в мускулната контракция, но и в осигуряването на енергия за тези контракции.

Ca 2+ йони се свързват с протеина калмодулин, в този случай действайки като една от киназните субединици. Мускулната фосфорилаза киназа има структурата  4  4  4  4. Само -субединица има каталитични свойства, - и -субединици, които са регулаторни, се фосфорилират в серинови остатъци с помощта на PKA, -субединица е идентична с протеина калмодулин (обсъден подробно в раздел 2.3.2, част 2 " Биохимия на движението"), свързва четири Ca 2+ йона, което води до конформационни промени, активиране на каталитичната -субединица, въпреки че киназата остава в дефосфорилирано състояние.

По време на храносмилането в покой се получава и синтез на мускулен гликоген. Глюкозата навлиза в мускулните клетки с помощта на протеини носители GLUT 4 (тяхната мобилизация в клетъчната мембрана под действието на инсулин е разгледана подробно в раздел 5.2.4.3 и на фиг. 5.21). Влиянието на инсулина върху синтеза на гликоген в мускулите се осъществява и чрез дефосфорилирането на гликоген синтазата и гликоген фосфорилазата.

5.2.11. Неензимно гликозилиране на протеини.Един от видовете пост-транслационна модификация на протеини е гликозилирането на остатъци на серин, треонин, аспарагин и хидроксилизин с помощта на гликозилтрансферази. Тъй като по време на храносмилането в кръвта се създава висока концентрация на въглехидрати (редуциращи захари), е възможно неензимно гликозилиране на протеини, липиди и нуклеинови киселини, наречено гликиране. Продуктите, получени в резултат на многоетапното взаимодействие на захари с протеини, се наричат ​​крайни продукти на напреднало гликиране (AGE) и се намират в много човешки протеини. Полуживотът на тези продукти е по-дълъг от този на протеините (от няколко месеца до няколко години), а скоростта на тяхното образуване зависи от нивото и продължителността на излагане на редуцираща захар. Предполага се, че много усложнения, произтичащи от диабета, болестта на Алцхаймер и катаракта, са свързани с тяхното образуване.

Процесът на гликиране може да бъде разделен на две фази: ранна и късна. В първия етап на гликирането се получава нуклеофилна атака на карбонилната група на глюкозата от -аминогрупата на лизин или гуанидинова група на аргинин, което води до образуването на лабилна база на Шиф - н-гликозилимин (фиг. 5.29) Образуването на базата на Шиф е относително бърз и обратим процес.

Следва пренареждането н-гликозилимин с образуването на продукта на Амадори - 1-амино-1-дезоксифруктоза. Скоростта на този процес е по-ниска от скоростта на образуване на гликозилимин, но значително по-висока от скоростта на хидролиза на основата на Шиф,

Ориз. 5.29. Диаграма на протеиновата гликация. Отворената форма на въглехидрат (глюкоза) реагира с -амино групата на лизин, за да образува база на Шиф, която претърпява пренареждане на Амадори до кетоамин чрез междинно образуване на еноламин. Пренареждането на Амадори се ускорява, ако остатъците от аспартат и аргинин са разположени близо до остатъка от лизин. Кетоаминът може допълнително да даде различни продукти (крайни продукти на гликиране - AGE). Диаграмата показва реакцията с втората въглехидратна молекула за образуване на дикетоамин (според )

следователно, протеини, съдържащи 1-амино-1-дезоксифруктозни остатъци, се натрупват в кръвта Модификациите на лизиновите остатъци в протеините в ранен стадий на гликиране очевидно се улесняват от присъствието на хистидинови, лизинови или аргининови остатъци в непосредствена близост до реагиращата аминогрупа, която осъществява киселината - основната катализа на процеса, както и аспартатните остатъци, изтеглящи протон от втория въглероден атом на захарта. Кетоаминът може да свърже друг въглехидратен остатък в имино групата, за да образува двойно гликиран лизин, който се превръща в дикетоамин (виж Фиг. 5.29).

Късен етап на гликиране, включително по-нататъшни трансформации н‑гликозилимин и продукта на Амадори, по-бавен процес, водещ до образуването на стабилни крайни продукти на гликиране (AGE). Наскоро се появиха данни за прякото участие в образуването на AGEs на α-дикарбонилни съединения (глиоксал, метилглиоксал, 3-дезоксиглюкозон), които се образуват в vivoкакто по време на разграждането на глюкозата, така и в резултат на трансформации на базата на Шиф по време на модификацията на лизин в състава на протеини с глюкоза (фиг. 5.30). Специфични редуктази и сулхидрилни съединения (липоева киселина, глутатион) са в състояние да трансформират реактивните дикарбонилни съединения в неактивни метаболити, което се отразява в намаляване на образуването на крайни продукти на гликиране.

Реакциите на α-дикарбонилни съединения с ε-аминогрупи на лизинови остатъци или гуанидиниеви групи на аргининови остатъци в протеини водят до образуването на протеинови кръстосани връзки, които са отговорни за усложненията, причинени от протеиновата гликация при диабет и други заболявания. Освен това, в резултат на последователна дехидратация на продукта на Амадори при С4 и С5, се образуват 1-амино-4-дезокси-2,3-дион и -енедион, които също могат да участват в образуването на вътрешномолекулни и междумолекулни протеинови кръстосани връзки .

Сред AGEs характеризира н ε ‑карбоксиметиллизин (CML) и н ε -карбоксиетиллизин (CEL), бис(лизил)имидазолови адукти (GOLD - глиоксал-лизил-лизил-димер, MOLD - метилглиоксал-лизил-лизил-димер, DOLD - деоксиглюкозон-лизил-лизил-димер), имидазолони (G-H, MG‑ H и 3DG-H), пиралин, арпиримидин, пентозидин, крослин и весперлизин. 5.31 показва някои

Ориз. 5.30. Схема на протеинова гликация в присъствието на D-глюкоза. Кутията показва основните прекурсори на продуктите на AGE, получени в резултат на гликиране (според )

крайни продукти на гликирането. Например, пентозидин и карбоксиметил лизин (CML), крайни продукти на гликиране, образувани при окислителни условия, се намират в дълготрайни протеини: кожен колаген и кристалин на лещата. Карбоксиметиллизинът въвежда в протеина отрицателно заредена карбоксилна група вместо положително заредена аминогрупа, което може да доведе до промяна в заряда на повърхността на протеина, до промяна в пространствената структура на протеина. CML е антиген, разпознат от антитела. Количеството на този продукт нараства линейно с възрастта. Пентозидинът е омрежване (мрежов продукт) между продукта на Амадори и аргининов остатък във всяка позиция на протеина, образува се от аскорбат, глюкоза, фруктоза, рибоза, открити в мозъчните тъкани на пациенти с болестта на Алцхаймер, в кожата и кръвната плазма на пациенти с диабет.

Крайните продукти на гликирането могат да насърчат окисляването на свободните радикали, промяната на заряда на повърхността на протеина, необратимо кръстосано свързване между различни части на протеина, което

нарушава тяхната пространствена структура и функциониране, прави ги устойчиви на ензимна протеолиза. На свой ред свободнорадикалното окисление може да причини неензимна протеолиза или фрагментация на протеини, липидна пероксидация.

Образуването на крайни продукти на гликиране върху протеини на базалната мембрана (колаген тип IV, ламинин, хепаран сулфат протеогликан) води до нейното удебеляване, стесняване на капилярния лумен и нарушаване на тяхната функция. Тези нарушения на извънклетъчния матрикс променят структурата и функцията на кръвоносните съдове (намаляване на еластичността на съдовата стена, промяна в отговор на вазодилатиращия ефект на азотния оксид), допринасят за по-ускореното развитие на атеросклеротичния процес.

Крайните продукти на гликирането (AGE) също влияят върху експресията на няколко гена чрез свързване към специфични AGE рецептори, локализирани във фибробласти, Т-лимфоцити, в бъбреците (мезангиални клетки), в съдовата стена (ендотел и гладкомускулни клетки), в мозъка , както и в черния дроб и далака, където те са най-изобилни, т.е. в тъканите, богати на макрофаги, които медиират трансдукцията на този сигнал чрез увеличаване на образуването на свободни кислородни радикали. Последните от своя страна активират транскрипцията на ядрения фактор NF-kB, който регулира експресията на много гени, които отговарят на различни увреждания.

Един от ефективните начини за предотвратяване на нежеланите последици от неензимното гликозилиране на протеини е намаляването на калоричното съдържание на храната, което се отразява в намаляване на концентрацията на глюкоза в кръвта и намаляване на неензимното свързване на глюкоза към дълготрайни протеини, като хемоглобин. Намаляването на концентрацията на глюкоза води до намаляване както на протеиновото гликозилиране, така и на липидната пероксидация. Отрицателният ефект на гликозилирането се дължи както на нарушение на структурата и функциите, когато глюкозата е прикрепена към дълготрайни протеини, така и на полученото окислително увреждане на протеините, причинено от свободните радикали, образувани по време на окисляването на захарите в присъствието на йони на преходни метали . Нуклеотидите и ДНК също претърпяват неензимно гликозилиране, което води до мутации, дължащи се на директно увреждане на ДНК и инактивиране на възстановителните системи, което води до повишена крехкост на хромозомите. Понастоящем се проучват подходи за предотвратяване на ефекта на гликирането върху дълготрайни протеини, като се използват фармакологични и генетични интервенции.

Въглехидратите се усвояват в устата от слюнчените ензими. а-амилаза. Ензимът разцепва вътрешните α(1→4)-гликозидни връзки. В този случай се образуват продукти на непълна хидролиза на нишесте (или гликоген) - декстрини. Малтозата също се образува в малко количество. Активният център на α-амилазата съдържа Ca 2+ йони. Na + йони активират ензима.

В стомашния сок храносмилането на въглехидратите се инхибира, тъй като амилазата се инактивира в кисела среда.

Основното място на храносмилането на въглехидратите е дванадесетопръстникакъдето се екскретира в панкреатичен сок α- амилаза. Този ензим завършва разграждането на нишестето и гликогена, инициирано от слюнчената амилаза, до малтоза. Хидролизата на α(1→6)-гликозидната връзка се катализира от чревните ензими амило-1,6-глюкозидаза и олиго-1,6-глюкозидаза .

Смилането на малтозата и дизахаридите от храната се извършва в областта на четката на епителните клетки (ентероцити) на тънките черва. Дизахаридазите са интегрални протеини на ентероцитните микровили. Те образуват полиензимен комплекс, състоящ се от четири ензима, активните центрове на които са насочени в чревния лумен.

1M алтаза(-глюкозидаза) хидролизира малтозаза две молекули д-глюкоза.

2. Лактаза(-галактозидаза) хидролизира лактозаНа д-галактоза и д-глюкоза.

3. Изомалтаза/захараза(двойно действащ ензим) има два активни центъра, разположени в различни домени. Ензимът се хидролизира захарозапреди д- фруктоза и д-глюкоза, а с помощта на друго активно място ензимът катализира хидролизата изомалтозадо две молекули д-глюкоза.

Непоносимостта към мляко при някои хора, проявяваща се с коремна болка, подуване на корема (метеоризъм) и диария, се дължи на намаляване на активността на лактазата. Има три вида лактазна недостатъчност.

1. наследствена лактазна недостатъчност. Симптомите на нарушен толеранс се развиват много бързо след раждането . Храненето с безлактозна храна води до изчезване на симптомите.

2. Ниска първична лактазна активност(постепенно намаляване на лактазната активност при предразположени лица). При 15% от децата в Европа и 80% от децата в Изтока, Азия, Африка и Япония синтезът на този ензим постепенно спира с израстването им и възрастните развиват непоносимост към млякото, придружена от горните симптоми. Млечните продукти се понасят добре от такива хора.

2. Ниска вторична лактазна активност. Лошото храносмилане на млякото често е резултат от чревни заболявания (тропически и нетропически форми на спру, квашиоркор, колит, гастроентерит).

Симптомите, подобни на описаните при лактазен дефицит, са характерни и за други дизахаридазен дефицит. Лечението е насочено към елиминиране на съответните дизахариди от диетата.

Nb! Глюкозата навлиза в клетките на различни органи по различни механизми.

Основните продукти на пълното разграждане на нишестето и дизахаридите са глюкоза, фруктоза и галактоза. Монозахаридите влизат в кръвта от червата, преодолявайки две бариери: мембраната на четката, обърната към чревния лумен, и базолатералната мембрана на ентероцита.

Известни са два механизма на навлизане на глюкоза в клетките: улеснена дифузия и вторичен активен транспорт, свързан с преноса на Na + йони. Фиг.5.1. Структурата на преносителя на глюкоза

Глюкозните транспортери (GLUTs), осигуряващи механизъм за нейната улеснена дифузия през клетъчните мембрани, образуват семейство от свързани хомоложни протеини, чиято характерна структурна характеристика е дълга полипептидна верига, която образува 12 трансмембранни спирални сегмента (фиг. 5.1). Един от домените, разположени на външната повърхност на мембраната, съдържа олигозахарид. н- и ° С- крайните секции на носача са обърнати вътре в клетката. 3-ти, 5-ти, 7-ми и 11-ти трансмембранни сегменти на транспортера изглежда образуват канал, през който глюкозата навлиза в клетката. Промяната в конформацията на тези сегменти осигурява процеса на преместване на глюкозата в клетката. Носителите от това семейство съдържат 492-524 аминокиселинни остатъка и се различават по афинитета си към глюкозата. Всеки транспортер изглежда изпълнява специфични функции.

Носителите, които осигуряват вторичен, зависим от натриевите йони, активен транспорт на глюкоза от червата и бъбречните тубули (SGLT), се различават значително по аминокиселинен състав от носителите на семейството GLUT, въпреки че те също са изградени от дванадесет трансмембранни домена.

По-долу, в табл. 5.1. дадени са някои свойства на монозахаридните носители.

Преходът на глюкоза и други монозахариди в ентероцита се улеснява от GLUT 5, разположен в апикалната мембрана на ентероцита (улеснена дифузия по концентрационния градиент) и SGLT 1, който осигурява, заедно с натриевите йони, движението (симпорт) на глюкоза в ентероцита. След това натриевите йони се отстраняват активно, с участието на Na + -K + -ATPase, от ентероцита, което поддържа постоянен градиент на тяхната концентрация. Глюкозата напуска ентероцита през базолатералната мембрана с помощта на GLUT 2 по градиент на концентрация.

Абсорбцията на пентози става чрез проста дифузия.

По-голямата част от монозахаридите навлизат в порталната кръвоносна система и черния дроб, малка част - в лимфна системаи белодробна циркулация. Излишната глюкоза се съхранява в черния дроб под формата на гликоген.

NB! Обмяната на глюкоза в клетката започва с нейното фосфорилиране.

П
Навлизането на глюкозата във всяка клетка започва с нейното фосфорилиране. Тази реакция решава няколко проблема, основният от които е "улавянето" на глюкозата за вътреклетъчно използване и нейното активиране.

Фосфорилираната форма на глюкозата не преминава през плазмената мембрана, става „собственост“ на клетката и се използва в почти всички пътища на метаболизма на глюкозата. Единственото изключение е пътят за възстановяване (фиг.5.2.).

Реакцията на фосфорилиране се катализира от два ензима: хексокиназа и глюкокиназа. Въпреки че глюкокиназата е един от четирите хесокиназни изоензима ( хексокиназа 4), има важни разлики между хексокиназата и глюкокиназата: 1) хексокиназата е в състояние да фосфорилира не само глюкоза, но и други хексози (фруктоза, галактоза, маноза), докато глюкокиназата активира само глюкоза; 2) хексокиназата присъства във всички тъкани, глюкокиназата - в хепатоцитите; 3) хексокиназата има висок афинитет към глюкозата ( Да сеМ< 0,1 ммоль/л), напротив, глюкокиназа имеет высокую К M (около 10 ммоль/л), т.е. ее сродство к глюкозе мало и фосфорилирование глюкозы возможно только при массивном поступлении ее в клетки, что в физиологических условиях происходит на высоте пищеварения в печеночных клетках. Активирование глюкокиназы препятствует резкому увеличению поступления глюкозы в общий кровоток; в перерывах между приемами пищи для включения глюкозы в обменные процессы вполне достаточно гексокиназной активности. При диабете из-за низкой активности глюкокиназы (синтез и активность которой зависят от инсулина) этот механизм не срабатывает, поэтому глюкоза не задерживается в печени и вызывает гипергликемию.

Глюкозо-6-фосфатът, образуван при реакцията, се счита за алостеричен инхибитор хексокиназа (но не глюкокиназа).

Тъй като глюкокиназната реакция е инсулинозависима, вместо глюкоза, на пациенти с диабет може да се предпише фруктоза (фруктозата се фосфорилира от хексокиназа директно във фруктозо-6-фосфат).

Глюкозо-6-фосфатът се използва в механизмите на синтеза на гликоген, във всички окислителни пътища за превръщане на глюкозата и в синтеза на други монозахариди, необходими за клетката. Мястото, което тази реакция заема в метаболизма на глюкозата, позволява тя да се счита за ключовата реакция на метаболизма на въглехидратите.

Хексокиназната реакция е необратима (G = -16,7 kJ / mol), следователно, за превръщането на глюкозо-6-фосфат в свободна глюкоза в клетките на черния дроб и бъбреците присъства ензимът глюкозо-6-фосфат фосфатаза, катализиращ хидролиза на глюкозо-6-фосфат. По този начин клетките на тези органи могат да доставят глюкоза в кръвта и да доставят глюкоза на други клетки.

Първоначалният процес на обработка на храната протича в устната кухина. В устната кухина се случва: смилане на храната; намокряне със слюнка; образуване на хранителен болус.

Храната остава в устата за 10-15 секунди, след което се изтласква към фаринкса и хранопровода чрез мускулни контракции на езика.

Храната, която влиза в устата, е дразнител на вкусовите, тактилните и температурните рецептори, разположени в лигавицата на езика и разпръснати по цялата устна лигавица.

Импулси от рецептори по протежение на центростремителните влакна на тригеминалния, лицевия и глософарингеалния нерв навлизат в нервните центрове, които рефлексивно възбуждат секрецията слюнчените жлези, жлези на стомаха и панкреаса, жлъчен секрет. Еферентните влияния също променят двигателната активност на хранопровода, стомаха, проксималните тънки черва, влияят на кръвоснабдяването на храносмилателните органи, рефлекторно увеличават потреблението на енергия, необходима за обработка и усвояване на храната.

Тези. въпреки краткия престой на храната в устната кухина (15-18 s), началните въздействия идват от нейните рецептори върху почти целия храносмилателен тракт. Особено важни са дразненията на рецепторите на езика, устната лигавица и зъбите при осъществяване на храносмилателните процеси в самата устна кухина.

Дъвченето е една от началните фази на процеса на усвояване на храната, състоящ се в смилане, триене и смесване на храната със слюнката, т.е. при образуването на хранителния болус.

Намокрянето и смесването със слюнка е необходимо за разтваряне, без което е невъзможно да се оцени вкусът на храната и нейната хидролиза.

Дъвченето възниква поради контракции на дъвкателните мускули, които движат долната челюст спрямо горната челюст. В процеса участват и лицевите мускули и мускулите на езика.

Хората имат 2 реда зъби. Всеки има резци (2), кучешки зъби (2), малки (2) и големи (3) кътници. Резците и зъбите отхапват храната, малките кътници я смачкват, големите кътници я смилат. Резците могат да развият натиск върху храната от 11-25 kg / cm 2, кътниците - 29-90. Актът на дъвчене се извършва рефлексивно, има верижен характер, автоматизирани и произволни компоненти.

В регулацията на дъвченето участват двигателните ядра на продълговатия мозък, червеното ядро, черното вещество, подкоровите ядра и кората на главния мозък. Наборът от неврони, контролиращи дъвченето, се нарича дъвкателен център. Импулсите от него се изпращат по двигателните влакна на тригеминалния нерв към дъвкателните мускули. Правят движения долна челюстнадолу, нагоре, напред, назад и настрани. Мускулите на езика, бузите, устните движат хранителния болус в устната кухина, сервират и задържат храната между дъвкателните повърхности на зъбите. В координацията на дъвченето важна роля играят импулси от проприорецепторите на дъвкателните мускули и механорецепторите на устната кухина и зъбите.

Изследването на процеса на дъвчене е трудно: кинематографски метод, електромиографски. Графичният метод на регистрация се нарича: мастикатиография.

Дъвкателят се състои от гумен балон, поставен в специална пластмасова кутия, която се прикрепя към долната челюст. Балонът е свързан с капсулата Marey, чиято писалка записва движенията на челюстта върху барабана на кимографа. Дъвченето разграничава фазите: почивка, въвеждане на храна в устата, индикативна, основна, образуване на хранителен болус.

Слюнчените жлези.

Слюнката се произвежда от три чифта големи жлези ( паротидна, субмандибуларна и сублингвална) и много малки жлези на езика, лигавицата на небцето и бузите . Чрез отделителните канали слюнката навлиза в устната кухина.

Слюнката на жлезите има различна консистенция: сублингвалните и субмандибуларните жлези отделят по-вискозна и по-дебела слюнка от паротидната жлеза. Тази разлика се определя от наличието на протеинова субстанция - муцин.

Смесен секрет (с муцин) излъчва:

подмандибуларни жлези

подезични жлези

жлези в лигавицата на корена на езика и небцето.

Отделя се серозен секрет (течна слюнка с висока концентрация на натрий, калий и висока амилазна активност).

околоушна

малки жлези на страничните повърхности на езика.

Смесената слюнка има рН 5,8-7,4 (паротидната слюнка има рН<5,81). С увеличением скорости секреции рН слюны повышается до 7,8.

Муцинът придава на слюнката особен лигав вид и хлъзгавост, което прави напоената със слюнка храна по-лесна за преглъщане.

Слюнката съдържа няколко ензима: -амилаза, -глюкозидаза.

Ензимите на слюнката са силно активни, но пълното разграждане на въглехидратите не настъпва поради краткия престой на храната в устата. Хидролизата на въглехидратите с помощта на тези ензими продължава вътре в хранителния болус вече в стомаха. На повърхността на хранителния болус киселинната среда (HCl0,01%) спира действието на ензимите.

Протеолитичните ензими на слюнката са важни за санирането на устната кухина. Например, лизозим - висока бактерицидност; протеинази - дезинфекциращо действие.

Количеството и съставът на слюнката са съобразени с вида на приеманата храна и диетата, консистенцията на храната.

За хранителни вещества се отделя по-вискозна слюнка и колкото по-суха е храната, толкова повече е тя. За отхвърлени вещества и горчивина - значително количество течна слюнка.

Слюнката, отделяна от повечето хранителни вещества, съдържа 4 пъти повече муцин от слюнката, отделена при въвеждането в устата на така наречените отхвърлени вещества (солна киселина, горчивина и др.).

Методи за изследване на слюноотделянето.

При кучета: фистула на отделителния канал на паротидната или субмандибуларната жлеза с парче лигавица.

При хора: с помощта на капсула - фунията Lashley-Krasnogorsky, която се наслагва върху отделителния канал на слюнчената жлеза.

Регулиране на слюноотделянето.

Извън приема на храна слюнката се отделя със скорост 0,24 ml / min, докато дъвче - 3-3,5 ml / min, с въвеждането на лимонена киселина (0,5 mmol) - 7,4 ml / min.

Храненето стимулира слюноотделянето като условен и безусловен рефлекс.

Дразнителят на безусловните слюнчени рефлекси е храна или отхвърлени вещества, които действат върху рецепторите на устната кухина.

Времето между (поглъщане на храна) излагане на стимул до началото на слюноотделянето се нарича латентен период. (1-30 сек.)

Импулсите от рецепторите навлизат в центъра на слюноотделяне, разположен в областта на продълговатия мозък (в областта на ядрата на глософарингеалния нерв). Ако тази област е раздразнена, можете да получите обилна секреция на слюнка с различен качествен състав.

Към слюнчените жлези импулсите следват по еферентните парасимпатикови и симпатикови нервни влакна.

парасимпатикови влияния. Под въздействието на ацетилхолина, освободен от окончанията на постганглионарните неврони, се отделя голямо количество течна слюнка с висока концентрация на електролити и нисък муцин. Те стимулират слюноотделянето и кинините, които разширяват кръвоносните съдове на слюнчените жлези.

симпатични влияния. Норепинефринът, секретиран от окончанията на постганглионарните неврони, предизвиква отделянето на малко количество гъста слюнка, повишава образуването на муцин и ензими в жлезите.

Едновременното стимулиране на парасимпатиковите нерви засилва секреторния ефект. Разликите в секрецията в отговор на приема на различни храни се обясняват с промените в честотите на импулсите по парасимпатиковите и симпатиковите нервни влакна. Тези промени могат да бъдат еднопосочни или многопосочни.

Фактори, водещи до инхибиране на слюноотделянето: отрицателни емоции; дехидратация на тялото; болкови стимули и др.

Намалена секреция на слюнчените жлези - хипосаливация.

Прекомерно слюноотделяне - хиперсаливация.

преглъщане.

Дъвченето завършва с преглъщане - преминаването на хранителния болус от устната кухина към стомаха.

Според теорията на Magendie актът на преглъщане се разделя на 3 фази – произволна орална; фаринкса неволно (бързо); езофагеален неволев - дълъг, бавен.

1) От натрошената и навлажнена със слюнка хранителна маса в устата се отделя хранителна бучка с обем 5-15 cm 3. Тази бучка се притиска към твърдото небце чрез произволни движения на предната и след това на средната част на езика и се прехвърля към корена на езика чрез предните дъги.

2) Веднага щом хранителният болус достигне корена на езика, актът на преглъщане преминава в бърза неволна фаза, която продължава ~ 1 сек. Този акт е сложен рефлекторен и се регулира от центъра за преглъщане в продълговатия мозък. Информацията към центъра за преглъщане преминава по аферентните влакна на тригеминалния нерв, ларингеалните нерви и глософарингеалния нерв. От него импулси по еферентните влакна на тригеминалния, глософарингеалния, хипоглосалния и блуждаещия нерв отиват към мускулите, които осигуряват преглъщане. Ако третирате корена на езика и гърлото с разтвор на кокаин (изключете рецепторите), тогава преглъщането няма да работи.

Центърът на преглъщане се намира в продълговатия мозък, в областта на дъното на IV вентрикула, малко над центъра на дишането. Свързан е с центъра на дишането, вазомоторния и центровете, регулиращи дейността на сърцето. По време на акта на преглъщане има забавяне на дишането и увеличаване на сърдечната честота.

Има рефлексно свиване на мускулите, които повдигат мекото небце (което предотвратява навлизането на храна в носната кухина). С движенията на езика хранителният болус се изтласква в гърлото. В същото време има свиване на мускулите, които изместват хиоидната кост и предизвикват повдигане на ларинкса, в резултат на което се затваря входът на дихателните пътища, което предотвратява навлизането на храна в тях.

Прехвърлянето на хранителния болус във фаринкса се улеснява от повишаване на налягането в устната кухина и намаляване на налягането във фаринкса. Повдигнатият корен на езика и дъгите, които са плътно прилежащи към него, предотвратяват обратното движение на храната в устната кухина.

След навлизането на хранителния болус във фаринкса се получава мускулна контракция, стесняване на лумена му над хранителния болус, в резултат на което той се придвижва в хранопровода. Това се улеснява от разликата в налягането в кухините на фаринкса и хранопровода. Преди преглъщане фарингеално-езофагеалният сфинктер е затворен, по време на преглъщане налягането във фаринкса се повишава до 45 mm Hg. Чл., Сфинктерът се отваря и хранителният болус навлиза в началото на хранопровода, където налягането е не повече от 30 mm Hg. Изкуство.

Първите две фази на акта на преглъщане продължават около 1 s.

3) Движение на храната през хранопровода.

Движението на хранителния болус през хранопровода става (веднага, веднага) след преглъщането (автоматично, рефлекторно).

Времето за преминаване на твърда храна е 8-9 секунди.

Времето за преминаване на течната храна е 1-2 секунди.

Свиването на мускулите на хранопровода има характер на вълна, която се появява в горната част на хранопровода и по-нататък по цялата дължина (перисталтични контракции). В същото време пръстеновидно разположените мускули на хранопровода последователно се свиват, премествайки хранителния болус. Пред него се движи вълна с понижен тонус (релаксация). Скоростта на движението му е по-голяма от контракционните вълни и достига до стомаха за 1-2 s.

Първичната перисталтична вълна, причинена от преглъщането, достига стомаха. На нивото на пресичане на хранопровода с аортната дъга възниква вторична вълна. Вторичната вълна също задвижва хранителния болус към кардията на стомаха. Средната скорост на разпространение е 2-5 cm/s, обхваща площ от хранопровода 10-30 cm за 3-7 s.

Мотилитетът на хранопровода се регулира от еферентни влакна на блуждаещия и симпатиковия нерв; интрамуралната нервна система играе важна роля.

Извън преглъщащите движения входът на стомаха е затворен от долния езофагеален сфинктер. Когато релаксиращата вълна достигне края на хранопровода, сфинктерът се отпуска и перисталтичната вълна пренася хранителния болус в стомаха.

Когато стомахът е пълен, тонусът на кардията се повишава, което предотвратява изхвърлянето на съдържанието в хранопровода.

Парасимпатиковите влакна на блуждаещия нерв стимулират перисталтиката на хранопровода и отпускат кардията; симпатиковите влакна инхибират подвижността на хранопровода и повишават тонуса на кардията.

При някои патологични състояния тонусът на кардията намалява, перисталтиката на хранопровода се нарушава - съдържанието на стомаха може да бъде изхвърлено в хранопровода (киселини).

Нарушението на преглъщането е аерофагия - прекомерно поглъщане на въздух. Това прекомерно повишава вътрестомашното налягане и човекът изпитва дискомфорт. Въздухът се изтласква от стомаха и хранопровода, често с характерен звук (регургитация).