Ağız boşluğunda yarılma olmaz. İnsan sindirim sistemi. Besinlerin sindiriminde rol oynayan aktif enzimler

Yaşamı sürdürmek için her şeyden önce insanların yiyeceğe ihtiyacı vardır. Ürünler birçok temel madde içerir: mineral tuzlar, organik elementler ve su. Besin bileşenleri, hücreler için yapı malzemesi ve sürekli insan aktivitesi için bir kaynaktır. Bileşiklerin ayrışması ve oksidasyonu sırasında, değerlerini karakterize eden belirli bir miktarda enerji açığa çıkar.

Sindirim süreci başlar ağız boşluğu. Ürün, içerdiği enzimlerin yardımıyla üzerinde hareket eden sindirim suyu tarafından işlenir, çünkü çiğneme sırasında bile kompleks karbonhidratlar, proteinler ve yağlar emilen moleküllere dönüştürülür. Sindirim, vücut tarafından sentezlenen birçok bileşenin ürünlerine maruz kalmayı gerektiren karmaşık bir süreçtir. Doğru çiğneme ve sindirim sağlığın anahtarıdır.

Sindirim sürecinde tükürüğün işlevleri

Sindirim sistemi birkaç ana organ içerir: ağız boşluğu, yemek borusu ile farenks, pankreas ve mide, karaciğer ve bağırsaklar. Tükürük birçok işlevi yerine getirir:

Yiyeceklere ne olur? Substratın ağızdaki ana görevi sindirime katılmaktır. Onsuz, belirli yiyecek türleri vücut tarafından parçalanmayacak veya tehlikeli olacaktır. Sıvı besini ıslatır, müsin onu bir yumruya yapıştırır, onu yutmaya ve sindirim sistemi boyunca hareket etmeye hazırlar. Gıda miktarına ve kalitesine bağlı olarak üretilir: sıvı gıdalar için daha az, kuru gıdalar için daha fazla ve su içerken oluşmaz. Çiğneme ve tükürük, tüketilen üründe ve besinlerin tesliminde bir değişikliğin olduğu her aşamada vücudun en önemli sürecine bağlanabilir.

İnsan tükürüğünün bileşimi

Tükürük renksiz, tatsız ve kokusuzdur (ayrıca bakınız: Amonyak nefesiniz varsa ne yapmalısınız?). Doymuş, viskoz veya çok nadir, sulu olabilir - bileşimi oluşturan proteinlere bağlıdır. Glikoprotein müsin, ona mukus görünümü verir ve yutmayı kolaylaştırır. Mideye girdikten hemen sonra enzimatik özelliklerini kaybeder ve suyuna karışır.

Ağız sıvısı az miktarda gaz içerir: karbondioksit, azot ve oksijenin yanı sıra sodyum ve potasyum (% 0.01). Bazı karbonhidratları sindiren maddeler içerir. Hormonlar, kolesterol, vitaminlerin yanı sıra organik ve inorganik kökenli başka bileşenler de vardır. %98,5 sudur. Tükürüğün aktivitesi, içerdiği çok sayıda element ile açıklanabilir. Her biri hangi işlevleri yerine getiriyor?

organik madde

Ağız içi sıvının en önemli bileşeni proteinlerdir - içerikleri litre başına 2-5 gramdır. Özellikle bunlar glikoproteinler, müsin, A ve B globulinler, albüminlerdir. Karbonhidratlar, lipidler, vitaminler ve hormonlar içerir. Proteinin çoğu müsindir (2-3 g/l) ve %60 karbonhidrat içermesi nedeniyle tükürüğü yapışkan hale getirir.

Karışık sıvıda, glikojenin parçalanmasında ve glikoza dönüştürülmesinde rol oynayan ptyalin de dahil olmak üzere yaklaşık yüz enzim bulunur. Sunulan bileşenlere ek olarak şunları içerir: üreaz, hiyalüronidaz, glikoliz enzimleri, nöraminidaz ve diğer maddeler. Ağız içi maddenin etkisi altında, gıda değişir ve asimilasyon için gerekli forma dönüşür. Ağız mukozasının patolojisi durumunda, iç organların hastalıkları, sıklıkla kullanılır. laboratuvar araştırması hastalığın türünü ve oluşumunun nedenlerini belirlemek için enzimler.

Hangi maddeler inorganik olarak sınıflandırılabilir?

Karışık oral sıvının bileşimi inorganik bileşenler içerir. Bunlar şunları içerir:

Mineral bileşenler, çevrenin gelen yiyeceğe optimal bir reaksiyonu yaratır, asit seviyesini korur. Bu elementlerin önemli bir kısmı bağırsakların, midenin mukoza zarı tarafından emilir ve kana gönderilir. Tükürük bezleri iç ortamın istikrarını ve organların işleyişini korumaya aktif olarak katılır.

Tükürük salgılama süreci

Tükürük üretimi hem ağız boşluğunun mikroskobik bezlerinde hem de büyük: parolingual, submandibular ve parotis çiftlerinde meydana gelir. Parotis bezlerinin kanalları yukarıdan ikinci molar dişin yakınında bulunur, submandibular ve sublingual kanallar bir ağızda dilin altına çıkarılır. Kuru yiyecekler, ıslak yiyeceklerden daha fazla tükürük üretir. Çene ve dilin altındaki bezler, parotis bezlerinden 2 kat daha fazla sıvı sentezler - ürünlerin kimyasal işlenmesinden sorumludurlar.

Bir yetişkin günde yaklaşık 2 litre tükürük üretir. Gün boyunca sıvı salınımı düzensizdir: ürünlerin kullanımı sırasında aktif üretim dakikada 2,3 ml'ye kadar başlar, bir rüyada 0,05 ml'ye düşer. Ağız boşluğunda her bezden elde edilen sır karıştırılır. Mukoza zarını yıkar ve nemlendirir.

Tükürük otonom tarafından kontrol edilir gergin sistem. Artan sıvı sentezi, tat duyularının, koku alma uyaranlarının etkisi altında ve çiğneme sırasında yiyecekler tarafından tahriş edildiğinde meydana gelir. Boşaltım stres, korku ve dehidrasyon ile önemli ölçüde yavaşlar.

Besinlerin sindiriminde rol oynayan aktif enzimler

Sindirim sistemi besinlerdeki besin maddelerini moleküllere dönüştürür. Metabolik işlevleri sürekli olarak yerine getiren dokular, hücreler ve organlar için yakıt haline gelirler. Vitaminlerin ve mikro elementlerin emilimi her seviyede gerçekleşir.

Yiyecekler ağza girdiği andan itibaren sindirilir. Burada enzim içeren ağız sıvısı ile karıştırılarak yemek yağlanır ve mideye gönderilir. Tükürüğün içerdiği maddeler ürünü basit elementlere ayırır ve insan vücudunu bakterilerden korur.

Tükürük enzimleri neden ağızda çalışır da midede çalışmayı bırakır? Sadece alkali bir ortamda hareket ederler ve daha sonra gastrointestinal sistemde asidik hale gelir. Proteolitik elementler burada çalışır ve maddelerin asimilasyon aşamasına devam eder.

Amilaz enzimi veya ptyalin - nişasta ve glikojeni parçalar

Amilaz, nişastayı bağırsaklarda emilen karbonhidrat moleküllerine parçalayan bir sindirim enzimidir. Bileşenin etkisi altında nişasta ve glikojen maltoza dönüştürülür ve ek maddeler yardımıyla glikoza dönüştürülür. Bu etkiyi tespit etmek için bir kraker yiyin - çiğnendiğinde ürün tatlı bir tat verir. Madde sadece yemek borusunda ve ağızda çalışır, glikojeni dönüştürür, ancak midenin asidik ortamında özelliklerini kaybeder.

Ptyalin pankreas ve tükürük bezleri tarafından üretilir. Pankreasın ürettiği enzim tipine pankreatik amilaz denir. Bileşen, karbonhidratların sindirim ve emilim aşamasını tamamlar.

Lingual lipaz - yağların parçalanması için

Enzim, yağların basit bileşiklere dönüşümünü destekler: gliserol ve yağ asitleri. Ağız boşluğunda sindirim süreci başlar ve midede madde çalışmayı durdurur. Mide hücreleri tarafından biraz lipaz üretilir, bileşen özellikle süt yağını parçalar ve özellikle bebekler için önemlidir, çünkü ürünlerin özümsenmesini ve elementlerin emilimini az gelişmiş sindirim sistemleri için kolaylaştırır.

Proteaz çeşitleri - protein bölünmesi için

Proteaz, proteinleri amino asitlere parçalayan enzimler için genel bir terimdir. Vücutta üretilen üç ana tip vardır:

Mide hücreleri, asidik bir ortamla temas ettiğinde pepsine dönüşen aktif olmayan bir bileşen olan pepsikojen üretir. Peptidleri, yani proteinlerin kimyasal bağlarını parçalar. Pankreas, ince bağırsağa giren tripsin ve kimotripsin üretiminden sorumludur. Mide suyu tarafından zaten işlendiğinde ve parçalanmış olarak sindirilmiş yiyecekler mideden bağırsaklara gönderildiğinde, bu maddeler kana emilen basit amino asitlerin oluşumuna katkıda bulunur.

Tükürükte neden enzim eksikliği var?

Uygun sindirim esas olarak enzimlere bağlıdır. Eksiklikleri, yiyeceklerin eksik sindirimine yol açar, mide ve karaciğer hastalıkları oluşabilir. Eksikliklerinin belirtileri mide ekşimesi, şişkinlik ve sık geğirmedir. Bir süre sonra baş ağrıları görünebilir, endokrin sistemin çalışması bozulur. Az miktarda enzim obeziteye yol açar.

Genellikle aktif maddelerin üretim mekanizmaları genetik olarak belirlenir, bu nedenle bezlerin aktivitesinin ihlali doğuştan gelir. Deneyler, bir kişinin doğumda enzim potansiyeli aldığını ve yenilenmeden harcanırsa hızla tükeneceğini göstermiştir.

Vücutta meydana gelen süreçler kontrol edilebilir. Çalışmasını basitleştirmek için fermente gıda tüketmek gerekir: buğulanmış, çiğ, yüksek kalorili (muz, avokado).

Enzim eksikliğinin nedenleri şunlardır:

• doğumdan itibaren küçük arzları;
• enzimler açısından fakir toprakta yetişen yiyecekleri yemek;
• çiğ sebze ve meyve içermeyen aşırı pişmiş, kızarmış yiyecekler yemek;
• stres, hamilelik, organ hastalıkları ve patolojileri.

Enzimlerin çalışması vücutta bir dakika durmaz, her işlemi destekler. Kişiyi hastalıklardan korur, dayanıklılığı arttırır, yağları yok eder ve uzaklaştırır. Küçük miktarlarıyla, ürünlerin eksik parçalanması meydana gelir ve bağışıklık sistemi, yabancı bir cisimde olduğu gibi onlarla savaşmaya başlar. Bu, vücudu zayıflatır ve yorgunluğa yol açar.

Bağırsakta sadece monosakkaritler emilir: glikoz, galaktoz, fruktoz. Bu nedenle gıda ile vücuda giren oligo ve polisakkaritlerin monosakkaritleri oluşturmak için enzim sistemleri tarafından hidrolize edilmesi gerekir. Şek. Şekil 5.11, oral -amilazın etkisiyle ağız boşluğunda başlayan ve daha sonra pankreas -amilaz, sukraz-izomaltaz yardımıyla bağırsağın farklı bölümlerinde devam eden karbonhidratların sindiriminde yer alan enzimatik sistemlerin lokalizasyonunu şematik olarak göstermektedir. , glikoamilaz, -glikosidaz (laktaz), trehalaz kompleksleri.

Pirinç. 5.11. Karbonhidratların enzimatik sindirim sistemlerinin lokalizasyon şeması

5.2.1. Karbonhidratların ağız ve pankreasta sindirimi -amilaz ( -1,4-glikosidaz). Diyet polisakkaritleri, yani nişasta (glukosil kalıntılarının -1,4-glikosidik bağlarla bağlandığı doğrusal bir amiloz polisakaritinden ve -1,6-glikosidik bağların da bulunduğu dallı bir polisakarit olan amilopektin'den oluşur), nişastadaki 1,4-glikosidik bağları parçalayan, ancak etkili olmayan hidrolitik enzim -amilaz (-1,4-glikosidaz) (EC 3.2.1.1) içeren tükürük ile ıslatıldıktan sonra ağız boşluğunda hidrolize olmaya başlar. 1,6-glikosidik bağlar üzerinde.

Ek olarak, enzimin ağız boşluğunda nişasta ile temas süresi kısadır, bu nedenle nişasta kısmen sindirilir, büyük parçalar oluşturur - dekstrinler ve bazı maltoz disakkarit. Disakkaritler tükürük amilazı tarafından hidrolize edilmez.

Asidik bir ortamda mideye girildiğinde, tükürük amilazı inhibe olur, sindirim süreci sadece gıda komasında meydana gelebilir, burada amilaz aktivitesi tüm parçadaki pH asidik hale gelene kadar bir süre devam edebilir. Mide suyunda karbonhidratları parçalayan enzimler yoktur, sadece glikozidik bağların hafif asit hidrolizi mümkündür.

Oligo ve polisakkaritlerin ana hidroliz bölgesi, farklı bölümlerinde belirli glikosidazların salgılandığı ince bağırsaktır.

Duodenumda mide içeriği, bikarbonatlar HCO 3 - içeren ve pH'ı 7.5-8.0 olan pankreas salgısı ile nötralize edilir. Pankreasın sırrında, nişasta ve dekstrinlerdeki -1,4-glikosidik bağları maltoz disakkaritlerin oluşumu ile hidrolize eden pankreas amilaz bulunur (bu karbonhidratta, iki glikoz kalıntısı -1,4-glikosidik ile bağlanır). bağlar) ve izomaltoz (bu karbonhidratta, nişasta molekülündeki dallanma bölgelerinde bulunan ve a-1,6-glikosidik bağlarla bağlanan iki glikoz kalıntısı). Hem -1,4-glikosidik hem de -1,6-glikosidik bağlarla bağlanmış 8-10 glikoz kalıntısı içeren oligosakkaritler de oluşur.

Her iki amilaz da endoglikozidazlardır. Pankreatik amilaz ayrıca nişastadaki -1,6-glikosidik bağları ve selüloz molekülünde glikoz kalıntılarının bağlandığı -1,4-glikosidik bağları hidrolize etmez.

Selüloz değişmeden bağırsaklardan geçer ve bir balast maddesi olarak görev yapar, besine hacim verir ve sindirim sürecini kolaylaştırır. Kalın bağırsakta, bakteriyel mikrofloranın etkisi altında, selüloz, bağırsak hareketliliğinin uyarıcıları olarak hareket edebilen alkoller, organik asitler ve CO2 oluşumu ile kısmen hidrolize edilebilir.

Üst bağırsakta oluşan maltoz, izomaltoz ve trioz şekerleri, ince bağırsakta spesifik glikosidazlar tarafından ayrıca hidrolize edilir. Diyetteki disakkaritler, sakaroz ve laktoz da ince bağırsakta spesifik disakkaridazlar tarafından hidrolize edilir.

Bağırsak lümeninde, oligo- ve disakkaridazların aktivitesi düşüktür, ancak enzimlerin çoğu, bağırsakta parmak benzeri çıkıntılarda bulunan epitel hücrelerinin yüzeyi ile ilişkilidir - villuslar ve sırayla kaplıdır. microvilli, tüm bu hücreler, hidrolitik enzimlerin substratları ile temas yüzeyini artıran bir fırça sınırı oluşturur.

Disakkaritlerdeki glikosidik bağları parçalayan enzimler (disakkaridazlar), enterositlerin sitoplazmik zarının dış yüzeyinde bulunan enzim kompleksleri halinde gruplandırılır: sukraz-izomaltaz, glikoamilaz, -glikosidaz.

5.2.2. Sükraz-izomaltaz kompleksi. Bu kompleks iki polipeptit zincirinden oluşur ve polipeptitin N-terminal kısmında yer alan bir transmembran hidrofobik alan kullanılarak enterositin yüzeyine bağlanır. Sükraz-izomaltaz kompleksi (EC 3.2.1.48 ve 3.2.1.10), sükroz ve izomaltozdaki -1,2- ve -1,6-glikosidik bağları ayırır.

Kompleksin her iki enzimi de maltoz ve maltotriozdaki a-1,4-glikosidik bağları hidrolize edebilir (üç glikoz kalıntısı içeren ve nişastanın hidrolizi sırasında oluşan bir trisakarit).

Kompleksin, oligo ve polisakkaritlerin sindirimi sırasında oluşan maltozun %80'ini hidrolize eden oldukça yüksek bir maltaz aktivitesine sahip olmasına rağmen, ana özgüllüğü hala sakaroz ve izomaltozun hidrolizidir, glikozidik bağların hidroliz hızı aşağıdakilerden daha fazladır. maltoz ve maltotriozdaki bağların hidroliz hızı. Sükroz alt birimi, sükrozu hidrolize eden tek bağırsak enzimidir. Kompleks esas olarak jejunumda lokalizedir, bağırsağın proksimal ve distal kısımlarında sukraz-izomaltaz kompleksinin içeriği önemsizdir.

5.2.3. glikoamilaz kompleksi. Bu kompleks (EC 3.2.1.3 ve 3.2.1.20), oligosakkaritlerdeki glikoz kalıntıları arasındaki -1,4-glikosidik bağları hidrolize eder. Glikoamilaz kompleksinin amino asit dizisi, sukraz-izomaltaz kompleksinin dizisi ile %60 homolojiye sahiptir. Her iki kompleks de 31 glikosil hidrolaz ailesine aittir. Bir ekzoglikozidaz olan enzim, indirgeyici uçtan hareket eder, bu reaksiyonda maltaz görevi görerek maltozu da parçalayabilir (bu durumda, glikoamilaz kompleksi, sindirim sırasında oluşan maltoz oligo- ve polisakkaritlerin kalan %20'sini hidrolize eder) . Kompleks, substrat spesifikliğinde küçük farklılıklar olan iki katalitik alt birim içerir. Kompleks en çok ince bağırsağın alt kısımlarında aktiftir.

5.2.4.  -Glikozidaz kompleksi (laktaz). Bu enzim kompleksi, laktozda galaktoz ve glukoz arasındaki -1,4-glikosidik bağları hidrolize eder.

Glikoprotein, fırça sınırı ile ilişkilidir ve ince bağırsak boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. Yaşla birlikte laktaz aktivitesi azalır: bebeklerde maksimumdur, yetişkinlerde çocuklarda izole edilen enzim aktivitesi seviyesinin% 10'undan azdır.

5.2.5. tregalaz. Bu enzim (EC 3.2.1.28), mantarlarda bulunan ve birinci anomerik karbonlar arasında bir glikosidik bağ ile bağlanan iki glukosil kalıntısından oluşan bir disakkarit olan trehalozdaki monomerler arasındaki bağları hidrolize eden bir glikosidaz kompleksidir.

Glikosilhidrolazların etkisinin bir sonucu olarak, monosakaritler, glikozil hidrolazların etkisinin bir sonucu olarak gıda karbonhidratlarından oluşur: glikoz, fruktoz, galaktoz, daha az miktarda - mannoz, ksiloz, arabinoz tarafından emilir. jejunum ve ileumun epitel hücreleri ve özel mekanizmalar kullanılarak bu hücrelerin zarlarından taşınır.

5.2.6. Monosakkaritlerin bağırsak epitel hücrelerinin zarları boyunca taşınması. Monosakkaritlerin bağırsak mukozasının hücrelerine transferi, kolaylaştırılmış difüzyon ve aktif taşıma ile gerçekleştirilebilir. Aktif taşıma durumunda, glikoz bir taşıyıcı protein tarafından Na + iyonu ile birlikte zardan taşınır ve bu maddeler bu proteinin farklı kısımları ile etkileşime girer (Şekil 5.12). Na + iyonu hücreye konsantrasyon gradyanı boyunca girer ve glikoz  konsantrasyon gradyanına (ikincil aktif taşıma) karşı girer, bu nedenle gradyan ne kadar büyük olursa, enterositlere o kadar fazla glikoz aktarılır. Hücre dışı sıvıdaki Na + konsantrasyonunda bir azalma ile glikoz arzı azalır. Aktif semptomun altında yatan Na + konsantrasyon gradyanı, K + iyonu karşılığında hücreden Na + pompalayan bir pompa olarak çalışan Na + , K + -ATPase'in etkisi ile sağlanır. Aynı şekilde galaktoz, ikincil aktif taşıma mekanizması ile enterositlere girer.

Pirinç. 5.12. Monosakkaritlerin enterositlere girişi. SGLT1 - epitel hücrelerinin zarındaki sodyuma bağımlı glikoz/galaktoz taşıyıcı; Bazolateral membran üzerindeki Na + , K + -ATPase, SGLT1'in çalışması için gerekli olan sodyum ve potasyum iyonlarının konsantrasyon gradyanını oluşturur. GLUT5 esas olarak fruktozu zardan hücreye taşır. Bazolateral zardaki GLUT2, glikoz, galaktoz ve fruktozu hücre dışına taşır (göre)

Aktif taşıma nedeniyle enterositler, bağırsak lümeninde düşük konsantrasyonunda glikozu emebilir. Yüksek konsantrasyonda glikozda, özel taşıyıcı proteinler (taşıyıcılar) yardımıyla kolaylaştırılmış difüzyonla hücrelere girer. Aynı şekilde fruktoz da epitel hücrelerine aktarılır.

Monosakkaritler, esas olarak kolaylaştırılmış difüzyonla enterositlerden kan damarlarına girer. Glikozun yarısı portal damar yoluyla villus kılcal damarları yoluyla karaciğere taşınır, yarısı kan yoluyla diğer dokuların hücrelerine iletilir.

5.2.7. Glikozun kandan hücrelere taşınması. Glikozun kandan hücrelere girişi kolaylaştırılmış difüzyonla gerçekleştirilir, yani glikoz taşıma hızı, zarın her iki tarafındaki konsantrasyonlarının gradyanı ile belirlenir. Kas hücrelerinde ve yağ dokusunda kolaylaştırılmış difüzyon pankreas hormonu insülin tarafından düzenlenir. İnsülinin yokluğunda hücre zarı glikoz taşıyıcıları içermez. Eritrositlerden (GLUT1) glikoz taşıyıcısı (taşıyıcı), Şekil 2'de görüldüğü gibi. 5.13, 492 amino asit kalıntısından oluşan ve bir alan yapısına sahip olan bir transmembran proteindir. Polar amino asit kalıntıları, zarın her iki tarafında bulunur, hidrofobik olanlar, zarın içinde birkaç kez geçerek lokalize olur. Membranın dış tarafında bir glikoz bağlama bölgesi vardır. Glikoz bağlandığında, taşıyıcının yapısı değişir ve monosakkarit bağlanma bölgesi hücre içinde açılır. Glikoz, taşıyıcı proteinden ayrılarak hücreye geçer.

5.2.7.1. Glikoz taşıyıcıları: GLUT 1, 2, 3, 4, 5. Glikoz taşıyıcıları, keşfedilme sırasına göre numaralandırılmış birkaç çeşidi olan tüm dokularda bulunmuştur. Benzer bir birincil yapıya ve etki alanı organizasyonuna sahip beş tür GLUT tanımlanmıştır.

Beyinde, plasentada, böbreklerde, kalın bağırsakta, eritrositlerde lokalize olan GLUT 1, beyne glikoz sağlar.

GLUT 2, glikozu salgılayan organlardan kana taşır: enterositler, karaciğer, onu pankreasın Langerhans adacıklarının β-hücrelerine taşır.

GLUT 3, beyin, plasenta, böbrekler de dahil olmak üzere birçok dokuda bulunur ve sinir dokusu hücrelerine glikoz akışı sağlar.

GLUT 4, glikozu kas hücrelerine (iskelet ve kalp) ve yağ dokusuna taşır ve insüline bağımlıdır.

GLUT 5, ince bağırsak hücrelerinde bulunur ve fruktozu da tolere edebilir.

Tüm taşıyıcılar hem sitoplazmik hem de

Pirinç. 5.13. Eritrositlerden (GLUT1) glikoz taşıyıcı (taşıyıcı) proteinin yapısı (göre)

hücrelerde ve plazma zarında veziküller. İnsülinin yokluğunda GLUT 4 sadece hücrenin içinde bulunur. İnsülinin etkisi altında veziküller plazma zarına taşınır, onunla birleşir ve GLUT 4 zara dahil edilir, ardından taşıyıcı glikozun hücreye difüzyonunu kolaylaştırır. Kandaki insülin konsantrasyonunun azalmasından sonra taşıyıcılar tekrar sitoplazmaya döner ve glikozun hücreye taşınması durur.

Glikoz taşıyıcılarının çalışmasında çeşitli bozukluklar tanımlanmıştır. Taşıyıcı proteinlerde kalıtsal bir kusur ile insüline bağımlı olmayan diabetes mellitus gelişir. Protein kusurlarına ek olarak, aşağıdakilerden kaynaklanan başka bozukluklar da vardır: 1) Taşıyıcının zara hareketi ile ilgili insülin sinyalinin iletiminde bir kusur, 2) Taşıyıcının hareketinde bir kusur, 3) Taşıyıcıda bir kusur. proteinin zara dahil edilmesi, 4) zardan bağlamanın ihlali.

5.2.8. insülin. Bu bileşik, pankreasın Langerhans adacıklarının β-hücreleri tarafından salgılanan bir hormondur. İnsülin iki polipeptit zincirinden oluşan bir polipeptittir: biri 21 amino asit kalıntısı (zincir A), diğeri 30 amino asit kalıntısı (B zinciri) içerir. Zincirler iki disülfid bağı ile birbirine bağlanır: A7-B7, A20-B19. A zincirinin içinde altıncı ve onbirinci artıklar arasında molekül içi bir disülfid bağı vardır. Hormon iki konformasyonda bulunabilir: T ve R (Şekil 5.14).

Pirinç. 5.14. İnsülinin monomerik formunun mekansal yapısı: a domuz insülini, T-konformasyon, b insan insülini, R-konformasyonu (A-zinciri gösterilmiştir kırmızı renk, B zinciri  Sarı) (göre )

Hormon monomer, dimer ve heksamer olarak bulunabilir. Heksamerik formda insülin, altı alt birimin tümünün His10 B zinciri ile koordine olan bir çinko iyonu tarafından stabilize edilir (Şekil 5.15).

Memeli insülinleri, insan insülini ile birincil yapı olarak büyük bir homolojiye sahiptir: örneğin, domuz insülininde sadece bir ikame vardır - B zincirinin karboksil ucunda treonin yerine alanin vardır, sığır insülininde üç amino asit daha vardır. insan insülini ile karşılaştırıldığında kalıntılar. Çoğu zaman, ikameler A zincirinin 8, 9 ve 10. pozisyonlarında meydana gelir, ancak bunlar hormonun biyolojik aktivitesini önemli ölçüde etkilemez.

Disülfid bağlarının pozisyonlarındaki amino asit kalıntılarının, A zincirinin C- ve N-terminal bölgelerindeki hidrofobik kalıntıların ve B-zincirinin C-terminal bölgelerindeki ikameler çok nadirdir, bu da bunların önemini gösterir. insülinin biyolojik aktivitesinin tezahüründeki bölgeler. B-zincirinin Phe24 ve Phe25 artıkları ve A-zincirinin C- ve N-terminal artıkları, hormonun aktif merkezinin oluşumunda yer alır.

Pirinç. 5.15. İnsülin heksamerinin uzaysal yapısı (R 6) ( göre )

5.2.8.1. insülin biyosentezi.İnsülin, kaba endoplazmik retikulumda poliribozomlar üzerinde 110 amino asit kalıntısı içeren preproinsülin prekürsörü olarak sentezlenir. Biyosentez, endoplazmik retikulumun lümenine giren ve büyüyen polipeptidin hareketini yönlendiren bir sinyal peptidinin oluşumu ile başlar. Sentezin sonunda, 24 amino asit kalıntısı uzunluğundaki sinyal peptidi, 86 amino asit kalıntısı içeren proinsülini oluşturmak üzere preproinsülinden ayrılır ve insülinin daha fazla olgunlaşmasının tanklarda meydana geldiği Golgi aygıtına aktarılır. Proinsülinin uzaysal yapısı, Şek. 5.16.

Uzun süreli olgunlaşma sürecinde, serin endopeptidazlar PC2 ve PC1/3'ün etkisi altında, önce Arg64 ve Lys65 arasındaki peptit bağı parçalanır, daha sonra Arg31 ve Arg32 tarafından oluşturulan peptit bağı hidrolize edilir ve C-peptit aşağıdakilerden oluşur: 31 amino asit kalıntısının parçalanması. Proinsülinin 51 amino asit kalıntısı içeren insüline dönüşümü, A zincirinin N-terminalindeki ve B-zincirinin C-terminalindeki arginin kalıntılarının karboksipeptidaz E'nin etkisi altında hidrolizi ile sona erer. karboksipeptidaz B, yani ana amino aside ait olan imino grubu olan peptit bağlarını hidrolize eder (Şekil 5.17 ve 5.18).

Pirinç. 5.16. Proinsülinin proteolizi destekleyen bir konformasyonda önerilen uzamsal yapısı. Kırmızı toplar amino asit kalıntılarını (Arg64 ve Lys65; Arg31 ve Arg32), aralarında proinsülin işleminin bir sonucu olarak hidrolize uğrayan peptit bağlarını gösterir ( göre )

Eşmolar miktarlarda insülin ve C-peptid, çinko iyonu ile etkileşime giren insülinin dimerler ve heksamerler oluşturduğu salgı granüllerine girer. Salgı granülleri, plazma zarı ile birleşerek ekzositoz sonucu hücre dışı sıvıya insülin ve C-peptid salgılar. İnsülinin kan plazmasındaki yarı ömrü 3-10 dakika, C-peptidinki ise yaklaşık 30 dakikadır. İnsülin, insülinaz enziminin etkisiyle parçalanır, bu işlem karaciğer ve böbreklerde gerçekleşir.

5.2.8.2. İnsülin sentezi ve salgılanmasının düzenlenmesi.İnsülin sekresyonunun ana düzenleyicisi, ana enerji taşıyıcılarının metabolizmasında yer alan insülin geninin ve protein genlerinin ekspresyonunu düzenleyen glikozdur. Glikoz, gen ekspresyon hızı üzerinde doğrudan etkisi olan transkripsiyon faktörlerine doğrudan bağlanabilir. Salgı granüllerinden insülin salınımı, insülin mRNA'sının transkripsiyonunu aktive ettiğinde, insülin ve glukagon salgılanması üzerinde ikincil bir etki mümkündür. Ancak insülin salgılanması, Ca2+ iyonlarının konsantrasyonuna bağlıdır ve insülin sentezini aktive eden yüksek bir glikoz konsantrasyonunda bile eksiklikleri ile azalır. Ayrıca  2 reseptöre bağlandığında adrenalin tarafından inhibe edilir. İnsülin sekresyonunun uyarıcıları, büyüme hormonları, kortizol, östrojenler, gastrointestinal sistem hormonlarıdır (sekretin, kolesistokinin, gastrik inhibitör peptid).

Pirinç. 5.17. Preproinsülinin sentezi ve işlenmesi ( göre )

Kandaki glikoz konsantrasyonundaki bir artışa yanıt olarak Langerhans adacıklarının β-hücreleri tarafından insülin salgılanması şu şekilde gerçekleşir:

Pirinç. 5.18. Arg64 ve Lys65 arasındaki peptit bağının hidrolizi, serin endopeptidaz PC2 tarafından katalize edilerek ve Arg31 ve Arg32 arasındaki peptit bağının serin endopeptidaz PC1/3 ile bölünmesiyle proinsülin'in insüline işlenmesi, dönüşüm N'de arginin kalıntılarının bölünmesiyle sona erer. - karboksipeptidaz E'nin etkisi altında A-zincirinin ve C-terminalinin B-zincirlerinin ucu (yarılmış arginin kalıntıları daireler içinde gösterilmiştir). İşleme sonucunda insüline ek olarak bir C-peptid oluşur (göre)

1) glikoz, GLUT 2 taşıyıcı protein tarafından -hücrelerine taşınır;

2) hücrede, glikoz glikolize uğrar ve solunum döngüsünde ATP oluşumu ile daha da oksitlenir; ATP sentezinin yoğunluğu, kandaki glikoz seviyesine bağlıdır;

3) ATP'nin etkisi altında potasyum iyon kanalları kapanır ve zar depolarize olur;

4) membran depolarizasyonu voltaja bağlı kalsiyum kanallarının açılmasına ve kalsiyumun hücre içine girmesine neden olur;

5) hücredeki kalsiyum seviyesindeki bir artış, membran fosfolipidlerinden birini - fosfatidilinositol-4,5-difosfat - inositol-1,4,5-trifosfat ve diasilgliserole ayıran fosfolipaz C'yi aktive eder;

6) endoplazmik retikulumun reseptör proteinlerine bağlanan inositol trifosfat, bağlı hücre içi kalsiyum konsantrasyonunda keskin bir artışa neden olur ve bu, salgı granüllerinde depolanan önceden sentezlenmiş insülinin salınmasına yol açar.

5.2.8.3. İnsülinin etki mekanizması.İnsülinin kas ve yağ hücreleri üzerindeki ana etkisi, glikozun hücre zarı boyunca taşınmasını arttırmaktır. İnsülin ile stimülasyon, hücreye glikoz giriş oranında 20-40 kat artışa yol açar. İnsülin ile uyarıldığında, hücre içi havuzdaki içeriklerinin %50-60'ı kadar eşzamanlı bir azalma ile plazma zarlarındaki glikoz taşıma proteinlerinin içeriğinde 5-10 katlık bir artış olur. ATP formundaki gerekli miktarda enerji, taşıyıcı proteinin fosforilasyonu için değil, esas olarak insülin reseptörünün aktivasyonu için gereklidir. Glikoz taşınmasının uyarılması, enerji tüketimini 20-30 kat artırırken, glikoz taşıyıcılarını hareket ettirmek için sadece az miktarda glikoz gerekir. Glikoz taşıyıcılarının hücre zarına translokasyonu, insülinin reseptör ile etkileşiminden birkaç dakika sonra gözlemlenir ve taşıyıcı proteinlerin döngü sürecini hızlandırmak veya sürdürmek için insülinin daha fazla uyarıcı etkileri gerekir.

İnsülin, diğer hormonlar gibi, hücrelere karşılık gelen reseptör proteini aracılığıyla etki eder. İnsülin reseptörü, iki -alt birimden (130 kDa) ve iki -alt birimden (95 kDa) oluşan karmaşık bir integral hücre zarı proteinidir; birincisi tamamen hücrenin dışında bulunur, yüzeyinde, ikincisi plazma zarına nüfuz eder.

İnsülin reseptörü, hormonla etkileşime giren ve sisteinler 524 ile her iki α-alt biriminin Cys682, Cys683, Cys685 üçlüsü arasındaki disülfid köprüleriyle birbirine bağlanan iki hücre dışı a-alt birimden oluşan bir tetramerdir (bkz. Şekil 5.19, a) ve Cys647 () ve Cys872 arasında bir disülfid köprüsü ile bağlanan tirozin kinaz aktivitesi sergileyen iki transmembran -alt birimi. 135 kDa moleküler ağırlığa sahip α-alt biriminin polipeptit zinciri 719 amino-

Pirinç. 5.19. İnsülin reseptörü dimerinin yapısı: a insülin reseptörünün modüler yapısı. Yukarıda - Cys524, Cys683-685 disülfid köprüleri ile bağlanan ve altı alandan oluşan a-alt birimleri: ikisi lösin tekrarları L1 ve L2, sistein açısından zengin bir CR bölgesi ve üç tip III fibronektin alanı Fn o , Fn 1 , ID (giriş) etki alanı) . Aşağıda - Cys647Cys872 disülfid köprüsü tarafından -altbirimi ile ilişkili ve yedi alandan oluşan -alt birimleri: üç fibronektin alanı ID, Fn 1 ve Fn 2, JM alanının zarına bitişik transmembran alanı TM, tirozin kinaz alanı TK, C-terminali ST; b reseptörün uzaysal düzenlemesi, bir dimer renkli, diğeri beyaz, A  hormon bağlama bölgesinin karşısındaki aktive edici döngü, X (kırmızı)  -alt biriminin C-terminal kısmı, X (siyah)  -alt biriminin N-terminal kısmı, sarı toplar 1,2,3 - 524, 683-685, 647-872 pozisyonlarındaki sistein kalıntıları arasındaki disülfid bağları ( göre )

asit kalıntıları ve altı alandan oluşur: lösin tekrarları içeren iki alan L1 ve L2, insülin bağlama merkezinin bulunduğu sistein açısından zengin bir CR bölgesi ve üç tip III fibronektin alanı Fno , Fn 1 , Ins (giriş alanı) ( bkz. Şekil 5.18). -alt birimi 620 amino asit kalıntısı içerir, moleküler ağırlığı 95 kDa'dır ve yedi alandan oluşur: üç fibronektin alanı ID, Fn 1 ve Fn 2, bir transmembran TM alanı, zara bitişik bir JM alanı, bir TK tirozin kinaz alanı ve bir C-terminal CT. Reseptörde iki insülin bağlanma bölgesi bulundu: biri yüksek afiniteli, diğeri düşük afiniteli. Hücreye bir hormon sinyali iletmek için, insülinin yüksek afiniteli bir bölgeye bağlanması gerekir. Bu merkez, insülin bir -alt biriminin L1, L2 ve CR alanlarından ve diğerinin fibronektin alanlarından bağlandığında oluşurken, -alt birimlerinin düzenlenmesi, Şekil 2'de gösterildiği gibi birbirine zıttır. 5.19, İle birlikte.

Reseptörün yüksek afinite merkezi ile insülin etkileşiminin yokluğunda, -alt birimleri, CR alanının bir parçası olan ve aktive edici döngünün (A) temasını önleyen bir çıkıntı (kam) tarafından -alt birimlerden uzaklaştırılır. -loop) bir -alt biriminin tirozin kinaz alanının diğer -alt biriminde fosforilasyon bölgeleriyle (Şekil 5.20, b). İnsülin, insülin reseptörünün yüksek afinite merkezine bağlandığında, reseptörün yapısı değişir, çıkıntı artık - ve -alt birimlerinin yaklaşmasını engellemez, TK alanlarının aktive edici döngüleri, karşı TK üzerindeki tirozin fosforilasyon bölgeleriyle etkileşime girer. alan, -alt birimlerinin transfosforilasyonu yedi tirozin tortusunda meydana gelir: aktivasyon döngüsünün Y1158, Y1162, Y1163 (bu bir kinaz düzenleyici alan), ST alanının Y1328, Y1334, JM alanının Y965, Y972 (Şekil 5.20 , a), reseptörün tirozin kinaz aktivitesinde bir artışa yol açar. TK'nin 1030 konumunda, katalitik aktif merkezde bulunan bir lizin kalıntısı vardır - ATP-bağlama merkezi. Bölgeye yönelik mutajenez yoluyla bu lizinin diğer birçok amino asitle değiştirilmesi, insülin reseptörünün tirozin kinaz aktivitesini ortadan kaldırır, ancak insülin bağlanmasını bozmaz. Ancak böyle bir reseptöre insülin eklenmesinin hücre metabolizması ve proliferasyonu üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Tersine, bazı serin-treonin kalıntılarının fosforilasyonu, insüline olan afiniteyi azaltır ve tirozin kinaz aktivitesini azaltır.

Birkaç insülin reseptörü substratı bilinmektedir: IRS-1 (insülin reseptör substratı), IRS-2, STAT ailesinin proteinleri (sinyal transdüseri ve transkripsiyon aktivatörü - sinyal transdüserleri ve transkripsiyon aktivatörleri, Bölüm 4 "Savunmanın biyokimyasal temeli" bölümünde ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. reaksiyonlar").

IRS-1, SH2 alanı ile insülin reseptörü TK'nin fosforile edilmiş tirozinlerine bağlanan ve insülin stimülasyonundan hemen sonra reseptörün tirozin kinazı tarafından fosforile edilen sitoplazmik bir proteindir. Substratın fosforilasyon derecesi, insüline hücresel yanıttaki artışa veya azalmaya, hücrelerdeki değişikliklerin genliğine ve hormona duyarlılığa bağlıdır. IRS-1 genindeki hasar, insüline bağımlı diyabetin nedeni olabilir. IRS-1 peptit zinciri, yaklaşık 1200 amino asit kalıntısı, 20-22 potansiyel tirozin fosforilasyon merkezi ve yaklaşık 40 serin-treonin fosforilasyon merkezi içerir.

Pirinç. 5.20. İnsülinin insülin reseptörüne bağlanmasındaki yapısal değişikliklerin basitleştirilmiş şeması: a yüksek afinite merkezinde hormon bağlanmasının bir sonucu olarak reseptör yapısındaki değişiklik, çıkıntının yer değiştirmesine, alt birimlerin yakınsamasına ve TK alanlarının transfosforilasyonuna yol açar; b İnsülin reseptörü üzerindeki yüksek afiniteli bağlanma bölgesi ile insülin etkileşimi olmadığında, çıkıntı (kam) - ve -alt birimlerinin yaklaşmasını ve TK alanlarının transfosforilasyonunu engeller. A-döngüsü - TK alanının aktive edici döngüsü, bir daire içinde sayılar 1 ve 2 - alt birimler arasındaki disülfid bağları, TK - tirozin kinaz alanı, C - TK'nin katalitik merkezi, set 1 ve set 2 - -alt birimlerinin amino asit dizileri insülinin reseptöre yüksek afinitesi olan bir yer oluşturan (göre)

IRS-1'in birkaç tirozin kalıntısında fosforilasyonu ona SH2 alanlarını içeren proteinlere bağlanma yeteneği verir: tirozin fosfataz syp, PHI-3-kinazın p85 alt birimi (fosfatidilinositol-3-kinaz), adaptör protein Grb2, protein tirozin fosfataz SH- PTP2, fosfolipaz C , GAP (küçük GTP bağlayıcı proteinlerin aktivatörü). IRS-1'in benzer proteinlerle etkileşiminin bir sonucu olarak, birden fazla aşağı akış sinyali üretilir.

Pirinç. 5.21. İnsülinin etkisi altında kas ve yağ hücrelerinde glukoz taşıyıcı proteinler GLUT 4'ün sitoplazmadan plazma zarına translokasyonu. İnsülinin reseptör ile etkileşimi, fosfatidilinositol-3,4,5-trifosfat fosfolipidin (PtdIns(3, 3, s) sentezini katalize eden PI-3-kinazı (PI3K) bağlayan insülin reseptör substratının (IRS) fosforilasyonuna yol açar. 4,5)P3). İkinci bileşik, plekstrin alanlarını (PH) bağlayarak, protein kinazları PDK1, PDK2 ve PKV'yi hücre zarına mobilize eder. PDK1, Thr308'de RKB'yi fosforile ederek onu aktive eder. Fosforile edilmiş RKV, GLUT4 içeren veziküllerle birleşir ve plazma zarına yer değiştirmelerine neden olarak kas ve yağ hücrelerine artan glikoz taşınmasına yol açar (göre göre)

Fosforillenmiş IRS-1 tarafından uyarılan fosfolipaz C, hücre zarı fosfolipid fosfatidilinositol-4,5-difosfatı hidrolize ederek iki ikinci haberci oluşturur: inositol-3,4,5-trifosfat ve diasilgliserol. Endoplazmik retikulumun iyon kanallarına etki eden inositol-3,4,5-trifosfat, ondan kalsiyum salar. Diasilgliserol, çeşitli substratları fosforile eden kalmodulin ve protein kinaz C'ye etki ederek hücresel sistemlerin aktivitesinde bir değişikliğe yol açar.

Fosforillenmiş IRS-1 ayrıca, fosfatidilinositol-4-fosfatın fosforilasyonunu katalize eden PHI-3-kinazı ve fosfatidilinositol-4,5-difosfatı 3. pozisyonda fosfatidilinositol-3-fosfat, fosfatidilinositol-3,4-difosfat oluşturmak üzere aktive eder, ve sırasıyla fosfatidilinositol -3,4,5-trifosfat.

PHI-3-kinaz, düzenleyici (p85) ve katalitik (p110) alt birimleri içeren bir heterodimerdir. Düzenleyici alt birimin iki SH2 alanı ve bir SH3 alanı vardır, bu nedenle PI-3 kinazı yüksek afinite ile IRS-1'e bağlanır. Membran içinde oluşturulan, 3. pozisyonda fosforile edilmiş fosfatidilinositol türevleri, plekstrin (PH) alanı olarak adlandırılan alanı (alan fosfatidilinositol-3-fosfatlar için yüksek bir afinite sergiler) içeren proteinleri bağlar: protein kinaz PDK1 (fosfatidilinositide bağımlı kinaz), protein kinaz B (PKV).

Protein kinaz B (PKB) üç alandan oluşur: N-terminal plekstrin, merkezi katalitik ve C-terminal düzenleyici. Plectrin alanı, RKV aktivasyonu için gereklidir. PKV, hücre zarına yakın plekstrin alanı yardımıyla bağlanarak protein kinaz PDK1'e yaklaşır.

plekstrin alanı da hücre zarının yakınında lokalizedir. PDK1, PKV kinaz alanının Thr308'ini fosforile ederek PKV aktivasyonu ile sonuçlanır. Aktive edilmiş PKV, glikojen sentaz kinaz 3'ü (Ser9 konumunda) fosforile ederek enzimin inaktivasyonuna ve dolayısıyla glikojen sentezi sürecine neden olur. Phi-3-fosfat-5-kinaz ayrıca, GLUT 4 taşıyıcı proteinlerinin adipositlerin sitoplazmasında depolandığı veziküller üzerinde etki ederek, glikoz taşıyıcılarının hücre zarına hareketine, içine dahil edilmesine ve glikozun transmembran taşınmasına neden olan fosforilasyona uğrar. kas ve yağ hücrelerine (Şekil 5.21).

İnsülin, GLUT 4 taşıyıcı proteinler yardımıyla sadece glikozun hücreye girişini etkilemekle kalmaz, glikoz, yağlar, amino asitler, iyonların metabolizmasının düzenlenmesinde, proteinlerin sentezinde yer alır ve proteinlerin sentezini etkiler. replikasyon ve transkripsiyon.

Hücredeki glikoz metabolizması üzerindeki etki, bu süreçte yer alan enzimlerin aktivitesini artırarak glikoliz sürecini uyararak gerçekleştirilir: glukokinaz, fosfofruktokinaz, piruvat kinaz, heksokinaz. Adenilat siklaz kaskadı yoluyla insülin, glikojen sentezinin aktivasyonuna (Şekil 5.22) ve parçalanma sürecinin inhibisyonuna yol açan glikojen sentazı fosforile eden fosfatazı aktive eder. İnsülin, fosfoenolpiruvat karboksikinazı inhibe ederek glukoneogenez sürecini engeller.

Pirinç. 5.22. Glikojen sentezi diyagramı

Karaciğer ve yağ dokusunda, insülinin etkisi altında, yağların sentezi, enzimlerin aktivasyonu ile uyarılır: asetil-CoA karboksilaz, lipoprotein lipaz. Aynı zamanda, insülin ile aktive olan fosfataz, hormona duyarlı triaçilgliserol lipazın fosforilasyonu, bu enzimi ve kandaki dolaşım konsantrasyonunu inhibe ettiğinden, yağların parçalanması da engellenir. yağ asitleri azalır.

Karaciğer, yağ dokusu, iskelet kası ve kalpte insülin yüzden fazla genin transkripsiyon hızını etkiler.

5.2.9. glukagon. Kandaki glikoz konsantrasyonundaki azalmaya yanıt olarak, pankreasın Langerhans adacıklarının -hücreleri, 29 amino asitten oluşan 3485 Da moleküler ağırlığa sahip bir polipeptit olan "açlık hormonu" - glukagon üretir. kalıntılar.

Glukagonun etkisi, insülinin etkilerinin tam tersidir. İnsülin glikojenezi, lipogenezi ve protein sentezini uyararak enerji depolanmasını, glukagon ise glikojenoliz ve lipolizi uyararak potansiyel enerji kaynaklarının hızlı mobilizasyonuna neden olur.

Pirinç. 5.23. İnsan proglukagonunun yapısı ve proglukagonun proglukagon türevli peptitlere dokuya özel işlenmesi: pankreasta proglukagondan glukagon ve MPGF (belediye başkanı proglukagon parçası) oluşturulur; bağırsağın nöroendokrin hücrelerinde ve merkezi sinir sisteminin bazı bölümlerinde, glisin, oksintomodulin, GLP-1 (proglukagondan türetilen bir peptit), GLP-2, iki ara peptit (arada bulunan peptit - IP), GRPP - glisentin ile ilgili pankreatik polipeptit (pankreastan polipeptit - glikentinin bir türevi) ( göre )

Hormon, pankreasın Langerhans adacıklarının -hücrelerinin yanı sıra bağırsağın nöroendokrin hücrelerinde ve merkezi sinir sisteminde aktif olmayan bir öncü şeklinde sentezlenir  proglukagon (molekül ağırlığı 9.000 Da), içeren 180 amino asit kalıntısı ve dönüştürücü 2 kullanılarak ve glukagon ve iki glukagon benzeri peptit (glukagon benzeri peptit  GLP-1, GLP-2, glisin) dahil olmak üzere farklı uzunluklarda birkaç peptit oluşturan işleme tabi tutulur (Şekil 5.23). Glukagonun 27 amino asit kalıntısından 14'ü, gastrointestinal sistemin başka bir hormonu olan sekretin molekülündekilerle aynıdır.

Glukagonu yanıt veren hücrelerin reseptörlerine bağlamak için, N-terminalinden 1-27 dizisinin bütünlüğü gereklidir. Hormonun etkilerinin tezahüründe önemli bir rol, N-terminalinde bulunan histidin tortusu ve reseptörlere bağlanmada, 20-27 parçası tarafından oynanır.

Kan plazmasında glukagon herhangi bir taşıyıcı proteine ​​bağlanmaz, yarı ömrü 5 dakikadır, karaciğerde proteinazlar tarafından yok edilirken, yıkım Ser2 ve Gln3 arasındaki bağın bölünmesi ve dipeptitin çıkarılması ile başlar. N-terminalinden.

Glukagon salgılanması glikoz tarafından inhibe edilir, ancak proteinli gıdalar tarafından uyarılır. GLP-1, glukagon salgısını inhibe eder ve insülin salgısını uyarır.

Glukagon, yalnızca plazma zarında kendisi için reseptörleri olan hepatositler ve yağ hücreleri üzerinde etkilidir. Hepatositlerde, glukagon, plazma zarındaki reseptörlere bağlanarak, bir G-proteini vasıtasıyla cAMP oluşumunu katalize eden adenilat siklazı aktive eder, bu da fosforilazın aktivasyonuna yol açar, bu da glikojenin parçalanmasını hızlandırır. ve glikojen sentazın inhibisyonu ve glikojen oluşumunun inhibisyonu. Glukagon, bu süreçte yer alan enzimlerin sentezini indükleyerek glukoneogenezi uyarır: glukoz-6-fosfataz, fosfoenolpiruvat karboksikinaz, fruktoz-1,6-difosfataz. Glukagonun karaciğerdeki net etkisi, glikoz üretimini arttırmaktır.

Yağ hücrelerinde hormon ayrıca, adenilat siklaz kaskadını kullanarak, hormona duyarlı triaçilgliserol lipazı aktive ederek lipolizi uyarır. Glukagon, adrenal medulla tarafından katekolaminlerin salgılanmasını arttırır. Glukagon, "dövüş ya da uçuş" gibi reaksiyonların uygulanmasına katılarak, iskelet kasları için enerji substratlarının (glikoz, serbest yağ asitleri) mevcudiyetini arttırır ve kalbin çalışmasını artırarak iskelet kaslarına kan akışını arttırır.

Glukagon, içlerinde glukagon reseptörlerinin neredeyse tamamen yokluğundan dolayı iskelet kası glikojeni üzerinde hiçbir etkiye sahip değildir. Hormon, pankreas β-hücrelerinden insülin sekresyonunda bir artışa ve insülinaz aktivitesinin inhibisyonuna neden olur.

5.2.10. Glikojen metabolizmasının düzenlenmesi. Vücutta glikojen şeklinde glikoz birikmesi ve parçalanması vücudun enerji ihtiyaçları ile tutarlıdır. Glikojen metabolizması süreçlerinin yönü, hormonların etkisine bağlı mekanizmalar tarafından düzenlenir: karaciğerde, insülin, glukagon ve adrenalinde; kaslarda, insülin ve adrenalinde. Glikojenin sentezi veya parçalanması süreçlerinin değiştirilmesi, emilim döneminden posta emilim dönemine geçiş sırasında veya dinlenme durumu fiziksel çalışmaya değiştiğinde meydana gelir.

5.2.10.1. Glikojen fosforilaz ve glikojen sentaz aktivitesinin düzenlenmesi. Kandaki glikoz konsantrasyonu değiştiğinde, insülin ve glukagon sentezi ve salgılanması meydana gelir. Bu hormonlar, fosforilasyon-defosforilasyon yoluyla glikojen sentaz ve glikojen fosforilaz enzimlerinin aktivitesini etkileyerek glikojen sentezi ve parçalanma süreçlerini düzenler.

Pirinç. 5.24 Ser14 kalıntısının glikojen fosforilaz kinaz tarafından fosforilasyonu ile glikojen fosforilazın aktivasyonu ve serin kalıntısının fosforilasyonunu katalize eden fosfataz ile inaktivasyon ( göre )

Her iki enzim de iki biçimde bulunur: fosforile edilmiş (aktif glikojen fosforilaz a ve inaktif glikojen sentaz) ve defosforile (inaktif fosforilaz) b ve aktif glikojen sentaz) (Şekil 5.24 ve 5.25). Fosforilasyon, bir fosfat kalıntısının ATP'den bir serin kalıntısına transferini katalize eden bir kinaz tarafından gerçekleştirilir ve defosforilasyon, fosfoprotein fosfataz tarafından katalize edilir. Kinaz ve fosfataz aktiviteleri de fosforilasyon-defosforilasyon tarafından düzenlenir (bakınız Şekil 5.25).

Pirinç. 5.25. Glikojen sentaz aktivitesinin düzenlenmesi. Enzim, glikojen sentazda C-terminaline yakın üç fosfoserin kalıntısını defosforile eden fosfoprotein fosfatazın (PP1) etkisiyle aktive edilir. Glikojen sentazdaki üç serin tortusunun fosforilasyonunu katalize eden glikojen sentaz kinaz 3 (GSK3), glikojen sentezini inhibe eder ve kazein kinaz (CKII) fosforilasyonu ile aktive edilir. İnsülin, glukoz ve glukoz-6-fosfat, fosfoprotein fosfatazı aktive ederken, glukagon ve epinefrin (epinefrin) onu inhibe eder. İnsülin, glikojen sentaz kinaz 3'ün etkisini inhibe eder (göre)

cAMP'ye bağlı protein kinaz A (PKA), fosforilaz kinazı fosforile eder, onu aktif bir duruma dönüştürür, bu da glikojen fosforilazı fosforile eder. cAMP sentezi adrenalin ve glukagon tarafından uyarılır.

Ras proteinini (Ras sinyal yolu) içeren bir kaskad yoluyla insülin, fosforile olan ve böylece fosfoprotein fosfatazı aktive eden protein kinaz pp90S6'yı aktive eder. Aktif fosfataz, fosforilaz kinazı ve glikojen fosforilazı fosforilaz ve inaktive eder.

Glikojen sentazın PKA tarafından fosforilasyonu, inaktivasyonuna yol açar ve fosfoprotein fosfataz tarafından fosforilasyon, enzimi aktive eder.

5.2.10.2. Karaciğerde glikojen metabolizmasının düzenlenmesi. Kandaki glikoz konsantrasyonundaki bir değişiklik, hormonların göreli konsantrasyonlarını da değiştirir: insülin ve glukagon. İnsülin konsantrasyonunun kandaki glukagon konsantrasyonuna oranına "insülin-glukagon indeksi" denir. Emilim sonrası dönemde indeks azalır ve kan şekeri konsantrasyonunun düzenlenmesi glukagon konsantrasyonundan etkilenir.

Glukagon, yukarıda bahsedildiği gibi, glikojenin parçalanması (glikojen fosforilazın aktivasyonu ve glikojen sentazın inhibisyonu) veya diğer maddelerden sentez - glukoneogenez nedeniyle kana glikoz salınımını aktive eder. Glikojenden, hücreyi kana bırakabilen serbest glikoz oluşturmak üzere glikoz-6-fosfatazın etkisiyle hidrolize edilen glikoz-6-fosfata izomerize olan glikoz-1-fosfat oluşur (Şekil 5.26).

Adrenalinin hepatositler üzerindeki etkisi,  2 reseptörlerinin kullanılması durumunda glukagonun etkisine benzer ve glikojen fosforilazın fosforilasyonu ve aktivasyonundan kaynaklanır. Adrenalinin plazma zarının  1 reseptörleri ile etkileşimi durumunda, hormonal sinyalin transmembran iletimi inositol fosfat mekanizması kullanılarak gerçekleştirilir. Her iki durumda da, glikojen parçalanma süreci aktive edilir. Bir veya başka tipte reseptörün kullanımı, kandaki adrenalin konsantrasyonuna bağlıdır.

Pirinç. 5.26. Glikojen fosforoliz şeması

Sindirim sırasında insülin-glukagon indeksi yükselir ve insülinin etkisi baskındır. İnsülin kandaki glikoz konsantrasyonunu azaltır, Ras yolu yoluyla fosforilasyon yoluyla cAMP fosfodiesterazı aktive eder ve bu ikinci haberciyi AMP oluşumu ile hidrolize eder. İnsülin ayrıca, glikojen sentazı defosforile eden ve aktive eden ve fosforilaz kinazı ve glikojen fosforilazın kendisini inaktive eden, glikojen granüllerinin Ras yolu fosfoprotein fosfatazı yoluyla da aktive olur. İnsülin, hücrede glikozun fosforilasyonunu ve glikojene dahil edilmesini hızlandırmak için glukokinaz sentezini indükler. Böylece insülin, glikojen sentezi sürecini aktive eder ve parçalanmasını engeller.

5.2.10.3. Kaslarda glikojen metabolizmasının düzenlenmesi. Yoğun kas çalışması durumunda, glikojenin parçalanması,  2 reseptöre bağlanan adrenalin tarafından hızlandırılır ve adenilat siklaz sistemi aracılığıyla fosforilaz kinaz ve glikojen fosforilazın fosforilasyonuna ve aktivasyonuna ve glikojen sentazın inhibisyonuna yol açar (Şekil 5.27 ve 5.28). Glikojenden oluşan glikoz-6-fosfatın daha fazla dönüştürülmesinin bir sonucu olarak, yoğun kas çalışmasının uygulanması için gerekli olan ATP sentezlenir.

Pirinç. 5.27. Kaslarda glikojen fosforilaz aktivitesinin düzenlenmesi (göre)

Dinlenme durumunda, defosforile halde olduğu için kas glikojen fosforilaz inaktiftir, ancak ATP hidrolizi sırasında oluşan AMP ve ortofosfat yardımıyla glikojen fosforilaz b'nin allosterik aktivasyonu nedeniyle glikojen parçalanması meydana gelir.

Pirinç. 5.28. Kaslarda glikojen sentaz aktivitesinin düzenlenmesi (göre)

Orta derecede kas kasılmaları ile fosforilaz kinaz allosterik olarak (Ca2+ iyonları ile) aktive edilebilir. Bir motor sinir sinyaline yanıt olarak kas kasılması ile Ca2+ konsantrasyonu artar. Sinyal zayıflatıldığında, Ca2+ konsantrasyonundaki bir azalma aynı anda kinaz aktivitesini "kapatır", böylece

Ca2+ iyonları sadece kas kasılmasında değil, aynı zamanda bu kasılmalar için enerji sağlanmasında da görev alır.

Ca2+ iyonları, bu durumda kinaz alt birimlerinden biri olarak hareket ederek kalmodulin proteinine bağlanır. Kas fosforilaz kinaz  4  4  4  4 yapısına sahiptir. Sadece -alt birimi katalitik özelliklere sahiptir, düzenleyici olan - ve -alt birimleri, PKA kullanılarak serin kalıntılarında fosforile edilir, -alt birimi kalmodulin proteini ile aynıdır (Bölüm 2.3.2, Bölüm 2'de ayrıntılı olarak tartışılmıştır) Hareket Biyokimyası"), dört Ca2+ iyonunu bağlar, bu da konformasyonel değişikliklere, katalitik -alt biriminin aktivasyonuna yol açar, ancak kinaz defosforile bir durumda kalır.

Dinlenme sırasında sindirim sırasında kas glikojen sentezi de gerçekleşir. Glikoz, GLUT 4 taşıyıcı proteinlerin yardımıyla kas hücrelerine girer (insülin etkisi altında hücre zarına mobilizasyonları, Bölüm 5.2.4.3 ve Şekil 5.21'de ayrıntılı olarak tartışılmaktadır). İnsülinin kaslardaki glikojen sentezi üzerindeki etkisi, glikojen sentaz ve glikojen fosforilazın fosforilasyonu yoluyla da gerçekleştirilir.

5.2.11. Proteinlerin enzimatik olmayan glikozilasyonu. Proteinlerin translasyon sonrası modifikasyon tiplerinden biri, glikosiltransferazlar kullanılarak serin, treonin, asparagin ve hidroksilizin kalıntılarının glikosilasyonudur. Sindirim sırasında kanda yüksek konsantrasyonda karbonhidratlar (indirgeyici şekerler) oluştuğundan, glikasyon adı verilen proteinlerin, lipidlerin ve nükleik asitlerin enzimatik olmayan glikozilasyonu mümkündür. Şekerlerin proteinlerle çok aşamalı etkileşiminden kaynaklanan ürünlere gelişmiş glikasyon son ürünleri (AGE'ler) denir ve birçok insan proteininde bulunur. Bu ürünlerin yarı ömrü, proteinlerinkinden daha uzundur (birkaç aydan birkaç yıla kadar) ve oluşum hızları, indirgeyici şekere maruz kalma düzeyine ve süresine bağlıdır. Diyabet, Alzheimer hastalığı ve katarakttan kaynaklanan birçok komplikasyonun oluşumu ile ilişkili olduğu varsayılmaktadır.

Glikasyon süreci iki aşamaya ayrılabilir: erken ve geç. Glikasyonun ilk aşamasında, lizinin -amino grubu veya argininin guanidinyum grubu tarafından glikozun karbonil grubuna nükleofilik bir saldırı meydana gelir ve bu da kararsız bir Schiff bazının oluşumuna neden olur - N-glikosilimin (Şekil 5.29) Schiff bazının oluşumu nispeten hızlı ve geri dönüşümlü bir süreçtir.

Ardından yeniden düzenleme geliyor N Amadori ürünü - 1-amino-1-deoksifruktoz oluşumu ile -glikozilimin. Bu işlemin hızı, glikosilimin oluşum oranından daha düşüktür, ancak Schiff bazının hidroliz hızından önemli ölçüde yüksektir,

Pirinç. 5.29. Protein glikasyonu diyagramı. Açık karbonhidrat formu (glikoz), lizinin -amino grubu ile reaksiyona girerek bir Schiff bazı oluşturur, bu da Amadori'nin ara enolamin oluşumu yoluyla ketoamine yeniden düzenlenmesine maruz kalır. Aspartat ve arginin kalıntıları lizin kalıntısının yakınında bulunuyorsa, Amadori yeniden düzenlenmesi hızlanır. Ketoamin daha sonra çeşitli ürünler verebilir (glikasyon son ürünleri - AGE). Diyagram, diketoamin oluşturmak için ikinci karbonhidrat molekülü ile reaksiyonu gösterir ( göre )

bu nedenle, 1-amino-1-deoksifruktoz kalıntıları içeren proteinler kanda birikir.Glikasyonun erken bir aşamasında proteinlerdeki lizin kalıntılarının modifikasyonları, görünüşe göre, hemen yakınında histidin, lizin veya arginin kalıntılarının varlığı ile kolaylaştırılır. asidi gerçekleştiren reaksiyona giren amino grubu- işlemin ana katalizinin yanı sıra aspartat kalıntıları, şekerin ikinci karbon atomundan bir proton çeker. Ketoamin, diketoamine dönüşen çift glikasyonlu bir lizin oluşturmak için imino grubundaki başka bir karbonhidrat kalıntısını bağlayabilir (bkz. Şekil 5.29).

Daha ileri dönüşümler de dahil olmak üzere glikasyonun geç aşaması N‑glikosilimin ve Amadori ürünü, stabil glikasyon son ürünlerinin (AGE'ler) oluşumuna yol açan daha yavaş bir süreç. Son zamanlarda, oluşan α‑dikarbonil bileşiklerinin (glioksal, metilglioksal, 3-deoksiglukozon) AGE'lerinin oluşumuna doğrudan katılım hakkında veriler ortaya çıkmıştır. içinde canlı hem glikozun parçalanması sırasında hem de proteinlerin glikoz ile bileşimindeki lizinin modifikasyonu sırasında Schiff bazının dönüşümlerinin bir sonucu olarak (Şekil 5.30). Spesifik redüktazlar ve sülhidril bileşikleri (lipoik asit, glutatyon), reaktif dikarbonil bileşiklerini, glikasyon son ürünlerinin oluşumunda bir azalmaya yansıyan inaktif metabolitlere dönüştürebilir.

α-dikarbonil bileşiklerinin proteinlerdeki lizin kalıntılarının ε-amino grupları veya arginin kalıntılarının guanidinyum grupları ile reaksiyonları, diyabet ve diğer hastalıklarda protein glikasyonunun neden olduğu komplikasyonlardan sorumlu olan protein çapraz bağlarının oluşumuna yol açar. Ek olarak, Amadori ürününün C4 ve C5'te sıralı dehidrasyonunun bir sonucu olarak, molekül içi ve moleküller arası protein çapraz bağlarının oluşumuna da katılabilen 1-amino-4-deoksi-2,3-dion ve -endion oluşur. .

karakterize edilen AGE'ler arasında N ε ‑karboksimetillisin (CML) ve N ε -karboksietillisin (CEL), bis(lisil)imidazol eklentileri (ALTIN ​​- glioksal-lisil-lisil-dimer, MOLD - metilglioksal-lisil-lisil-dimer, DOLD - deoksiglukoson-lisil-lisil-dimer), imidazolonlar (G-H, H ve 3DG‑H), pirralin, argpirimidin, pentosidin, crosslin ve vesperlisin. 5.31 bazılarını gösteriyor

Pirinç. 5.30. D‑glukoz varlığında protein glikasyonu şeması. Kutu, glikasyondan kaynaklanan AGE ürünlerinin ana öncülerini gösterir ( göre )

glikasyonun son ürünleri. Örneğin, oksidatif koşullar altında oluşan glikasyon son ürünleri olan pentosidin ve karboksimetil lisin (CML), uzun ömürlü proteinlerde bulunur: cilt kollajeni ve lens kristalini. Karboksimetillisin, pozitif yüklü bir amino grubu yerine proteine ​​negatif yüklü bir karboksil grubunu sokar, bu da protein yüzeyindeki yükte bir değişikliğe, proteinin uzamsal yapısında bir değişikliğe yol açabilir. KML, antikorlar tarafından tanınan bir antijendir. Bu ürünün miktarı yaşla birlikte doğrusal olarak artar. Pentosidin, Amadori ürünü ile proteinin herhangi bir pozisyonundaki bir arginin kalıntısı arasında bir çapraz bağ (çapraz bağlama ürünü) olup, Alzheimer hastalığı olan hastaların beyin dokularında bulunan askorbat, glukoz, fruktoz, ribozdan oluşur, diyabetik hastaların deri ve kan plazmasında.

Glikasyon son ürünleri, serbest radikal oksidasyonu, protein yüzeyindeki sorumlu değişikliği, proteinin farklı kısımları arasında geri dönüşü olmayan çapraz bağlanmayı teşvik edebilir.

uzaysal yapılarını ve işleyişini bozar, enzimatik proteolize karşı dirençli hale getirir. Buna karşılık, serbest radikal oksidasyon, enzimatik olmayan proteolize veya proteinlerin parçalanmasına, lipid peroksidasyonuna neden olabilir.

Bazal membran proteinlerinde (kollajen tip IV, laminin, heparan sülfat proteoglikan) glikasyon son ürünlerinin oluşumu, kalınlaşmasına, kılcal lümenin daralmasına ve işlevlerinin bozulmasına yol açar. Hücre dışı matrisin bu ihlalleri, kan damarlarının yapısını ve işlevini değiştirir (vasküler duvarın esnekliğinde azalma, nitrik oksidin vazodilatör etkisine yanıt olarak değişir), aterosklerotik sürecin daha hızlı gelişmesine katkıda bulunur.

Glikasyon son ürünleri (AGE'ler) ayrıca fibroblastlarda, T-lenfositlerde, böbreklerde (mezangial hücreler), vasküler duvarda (endotel ve düz kas hücreleri), beyinde lokalize olan spesifik AGE reseptörlerine bağlanarak birkaç genin ekspresyonunu etkiler. , karaciğer ve dalakta olduğu gibi, en bol oldukları yerde, yani serbest oksijen radikallerinin oluşumunu artırarak bu sinyalin iletilmesine aracılık eden makrofajlar açısından zengin dokularda. İkincisi, çeşitli hasarlara yanıt veren birçok genin ekspresyonunu düzenleyen nükleer faktör NF-kB'nin transkripsiyonunu aktive eder.

Proteinlerin enzimatik olmayan glikosilasyonunun istenmeyen sonuçlarını önlemenin etkili yollarından biri, kandaki glikoz konsantrasyonunda bir azalmaya ve enzimatik olmayan bağlanmada bir azalmaya yansıyan gıdanın kalori içeriğini azaltmaktır. glukozu hemoglobin gibi uzun ömürlü proteinlere dönüştürür. Glikoz konsantrasyonundaki bir azalma, hem protein glikozilasyonunda hem de lipid peroksidasyonunda bir azalmaya yol açar. Glikozilasyonun olumsuz etkisi, hem glikoz uzun ömürlü proteinlere bağlandığında yapı ve işlevlerin ihlalinden hem de geçiş metal iyonlarının varlığında şekerlerin oksidasyonu sırasında oluşan serbest radikallerin neden olduğu proteinlerde meydana gelen oksidatif hasardan kaynaklanmaktadır. . Nükleotidler ve DNA ayrıca enzimatik olmayan glikosilasyona uğrar, bu da doğrudan DNA hasarı ve onarım sistemlerinin inaktivasyonu nedeniyle mutasyonlara yol açarak kromozomların kırılganlığının artmasına neden olur. Şu anda, farmakolojik ve genetik müdahaleler kullanılarak glikasyonun uzun ömürlü proteinler üzerindeki etkisini önlemek için yaklaşımlar araştırılmaktadır.

Karbonhidratlar ağızda tükürük enzimleri tarafından sindirilir. a-amilaz. Enzim, iç α(1→4)-glikosidik bağları parçalar. Bu durumda, nişastanın (veya glikojenin) eksik hidroliz ürünleri oluşur - dekstrinler. Maltoz da az miktarda oluşur. α-amilazın aktif merkezi Ca2+ iyonları içerir. Na+ iyonları enzimi aktive eder.

Mide suyunda, asidik bir ortamda amilaz inaktive edildiğinden, karbonhidratların sindirimi engellenir.

Karbonhidrat sindiriminin ana yeri on iki parmak bağırsağı pankreas suyunda nerede atılır α- amilaz. Bu enzim, tükürük amilazının başlattığı nişasta ve glikojenin maltoza parçalanmasını tamamlar. α(1→6)-glikosidik bağın hidrolizi, bağırsak enzimleri amilo-1,6-glukosidaz ve oligo-1,6-glukosidaz tarafından katalize edilir. .

Gıdalardan maltoz ve disakkaritlerin sindirimi, ince bağırsağın epitel hücrelerinin (enterositler) fırça sınırı alanında gerçekleştirilir. Disakkaridazlar, enterosit mikrovilluslarının ayrılmaz proteinleridir. Aktif merkezleri bağırsak lümenine yönlendirilmiş dört enzimden oluşan bir polienzimatik kompleks oluştururlar.

1 milyon altaz(-glukozidaz) hidrolize olur maltoz iki molekül için D-glikoz.

2. laktaz(-galaktosidaz) hidrolize olur laktozüzerinde D-galaktoz ve D-glikoz.

3. İzomaltaz / Şekeraz(çift etkili enzim) farklı alanlarda bulunan iki aktif merkeze sahiptir. Enzim hidrolize olur sakarozönceki D-fruktoz ve D-glikoz ve başka bir aktif bölge yardımıyla enzim hidrolizi katalize eder. izomaltoz iki moleküle kadar D-glikoz.

Bazı insanlarda karın ağrısı, şişkinlik (şişkinlik) ve ishal ile kendini gösteren süt intoleransı, laktaz aktivitesindeki azalmaya bağlıdır. Üç tip laktaz eksikliği vardır.

1. kalıtsal laktaz eksikliği. Bozulmuş tolerans semptomları doğumdan sonra çok hızlı gelişir . Laktozsuz besinlerle beslenmek semptomların kaybolmasına neden olur.

2. Düşük birincil laktaz aktivitesi(predispoze bireylerde laktaz aktivitesinde kademeli azalma). Avrupa'daki çocukların %15'inde ve Doğu, Asya, Afrika ve Japonya'daki çocukların %80'inde bu enzimin sentezi büyüdükçe yavaş yavaş durur ve yetişkinlerde yukarıdaki semptomlarla birlikte süt intoleransı gelişir. Süt ürünleri bu tür insanlar tarafından iyi tolere edilir.

2. Düşük ikincil laktaz aktivitesi. Sütün hazımsızlığı genellikle bağırsak hastalıklarının sonucudur (tropik ve tropikal olmayan ladin formları, kwashiorkor, kolit, gastroenterit).

Laktaz eksikliği için tarif edilenlere benzer semptomlar, diğer disakkaridaz eksikliğinin karakteristiğidir. Tedavi, ilgili disakkaritleri diyetten çıkarmayı amaçlar.

Hayır! Glikoz, farklı organların hücrelerine farklı mekanizmalarla girer.

Nişasta ve disakkaritlerin tam sindiriminin ana ürünleri glikoz, fruktoz ve galaktozdur. Monosakkaritler, bağırsaktan kana girer ve iki engeli aşar: bağırsak lümenine bakan fırça kenar membranı ve enterositin bazolateral membranı.

Hücrelere glukoz girişinin iki mekanizması bilinmektedir: Na + iyonlarının transferi ile bağlantılı kolaylaştırılmış difüzyon ve ikincil aktif taşıma. Şekil 5.1. Glikoz taşıyıcının yapısı

Hücre zarları boyunca kolaylaştırılmış difüzyonu için bir mekanizma sağlayan glikoz taşıyıcıları (GLUT'ler), karakteristik bir yapısal özelliği 12 transmembran sarmal segment oluşturan uzun bir polipeptit zinciri olan ilgili homolog proteinlerin bir ailesini oluşturur (Şekil 5.1). Membranın dış yüzeyinde bulunan alanlardan biri bir oligosakkarit içerir. N- ve C- Taşıyıcının terminal bölümleri hücre içinde döndürülür. Taşıyıcının 3., 5., 7. ve 11. transmembran segmentleri, glikozun hücreye girdiği bir kanal oluşturuyor gibi görünmektedir. Bu segmentlerin yapısındaki bir değişiklik, glikozun hücreye taşınması sürecini sağlar. Bu ailenin taşıyıcıları, 492-524 amino asit kalıntısı içerir ve glikoza afiniteleri bakımından farklılık gösterir. Her taşıyıcının belirli işlevleri yerine getirdiği görülüyor.

Bağırsaktan ve böbrek tübüllerinden (SGLT) ikincil, sodyum iyonuna bağımlı, aktif glikoz taşınmasını sağlayan taşıyıcılar, amino asit bileşiminde GLUT ailesi taşıyıcılarından önemli ölçüde farklıdır, ancak bunlar aynı zamanda on iki transmembran alanından yapılmıştır.

Aşağıda, sekmede. 5.1. monosakkarit taşıyıcıların bazı özellikleri verilmiştir.

Glikoz ve diğer monosakkaritlerin enterosit içine geçişi, enterositin apikal zarında bulunan GLUT 5 (konsantrasyon gradyanı boyunca kolaylaştırılmış difüzyon) ve sodyum iyonları ile birlikte hareketini (semport) sağlayan SGLT 1 tarafından kolaylaştırılır. enterosit içine glikoz. Sodyum iyonları daha sonra Na + -K + -ATPase'in katılımıyla aktif olarak enterositten çıkarılır, bu da konsantrasyonlarının sabit bir gradyanını korur. Glikoz, bir konsantrasyon gradyanı boyunca GLUT 2'nin yardımıyla bazolateral membrandan enterositi terk eder.

Pentozların absorpsiyonu basit difüzyonla gerçekleşir.

Monosakkaritlerin büyük çoğunluğu portal dolaşım sistemine ve karaciğere girer, küçük bir kısmı - lenf sistemi ve pulmoner dolaşım. Fazla glikoz karaciğerde glikojen şeklinde depolanır.

not! Hücredeki glikoz değişimi fosforilasyonu ile başlar.

P
Glikozun herhangi bir hücreye girişi fosforilasyonu ile başlar. Bu reaksiyon, ana hücre içi kullanım ve aktivasyonu için glikozun "yakalanması" olan birkaç sorunu çözer.

Fosforile edilmiş glikoz formu plazma zarından geçmez, hücrenin “özelliği” haline gelir ve hemen hemen tüm glikoz metabolizması yollarında kullanılır. Tek istisna kurtarma yoludur (Şekil 5.2.).

Fosforilasyon reaksiyonu iki enzim tarafından katalize edilir: heksokinaz ve glukokinaz. Glukokinaz, dört hesokinaz izoenziminden biri olmasına rağmen ( heksokinaz 4), heksokinaz ve glukokinaz arasında önemli farklılıklar vardır: 1) heksokinaz sadece glikozu değil, aynı zamanda diğer heksozları da (fruktoz, galaktoz, mannoz) fosforile edebilir, glukokinaz ise sadece glikozu aktive eder; 2) heksokinaz tüm dokularda bulunur, glukokinaz - hepatositlerde; 3) heksokinaz, glikoz için yüksek bir afiniteye sahiptir ( İle M< 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.

Reaksiyonda oluşan glukoz-6-fosfat bir allosterik inhibitör olarak kabul edilir. heksokinaz (ama glukokinaz değil).

Glikokinaz reaksiyonu insüline bağımlı olduğundan, glikoz yerine diyabet hastalarına fruktoz reçete edilebilir (fruktoz, heksokinaz tarafından doğrudan fruktoz-6-fosfata fosforile edilir).

Glikoz-6-fosfat, glikojen sentezi mekanizmalarında, glikozun dönüştürülmesi için tüm oksidatif yollarda ve hücre için gerekli olan diğer monosakkaritlerin sentezinde kullanılır. Bu reaksiyonun glikoz metabolizmasında kapladığı yer, karbonhidrat metabolizmasının anahtar reaksiyonu olarak kabul edilmesini sağlar.

Heksokinaz reaksiyonu geri döndürülemez (G = -16,7 kJ / mol), bu nedenle, karaciğer ve böbrek hücrelerinde glikoz-6-fosfatı serbest glikoza dönüştürmek için, glikoz-6-fosfat fosfataz enzimi mevcuttur ve bu enzimi katalize eder. glukoz-6-fosfatın hidrolizi. Bu organların hücreleri böylece kana glikoz sağlayabilir ve diğer hücrelere glikoz sağlayabilir.

Gıda işlemenin ilk süreci ağız boşluğunda gerçekleşir. Ağız boşluğunda oluşur: gıda öğütme; tükürük ile ıslatmak; bir gıda bolusu oluşumu.

Yiyecekler ağızda 10-15 saniye kalır, ardından dilin kas kasılmaları ile yutak ve yemek borusuna itilir.

Ağıza giren yiyecekler, dilin mukoza zarında bulunan ve ağız mukozasına dağılmış tat, dokunma ve sıcaklık reseptörlerini tahriş eder.

Trigeminal, fasiyal ve glossofaringeal sinirlerin merkezcil lifleri boyunca reseptörlerden gelen impulslar sinir merkezlerine girerek tükürük bezlerinin, mide ve pankreas bezlerinin salgılanmasını, safra salgısını refleks olarak uyarır. Efferent etkiler ayrıca yemek borusu, mide, proksimal ince bağırsağın motor aktivitesini değiştirir, sindirim organlarına kan akışını etkiler, gıdaların işlenmesi ve özümlenmesi için gerekli enerji tüketimini refleks olarak arttırır.

Şunlar. yiyeceklerin ağız boşluğunda kısa süre kalmasına rağmen (15-18 s), başlangıç ​​etkileri hemen hemen tüm sindirim sistemi üzerindeki reseptörlerinden gelir. Ağız boşluğunun kendisinde sindirim süreçlerinin uygulanmasında dil, ağız mukozası ve diş reseptörlerinin tahrişleri özellikle önemlidir.

Çiğneme, gıdanın tükürük ile öğütülmesi, ovalanması ve karıştırılmasından oluşan gıda emilim sürecinin ilk aşamalarından biridir, yani. gıda bolusu oluşumunda.

Çözünme için tükürük ile ıslatma ve karıştırma gereklidir, bu olmadan gıdanın tadını ve hidrolizini değerlendirmek imkansızdır.

Çiğneme, alt çeneyi üst çeneye göre hareket ettiren çiğneme kaslarının kasılmaları nedeniyle oluşur. Dilin yüz kasları ve kasları da süreçte yer alır.

İnsanlarda 2 sıra diş vardır. Her birinin kesici dişleri (2), köpek dişleri (2) küçük (2) ve büyük (3) azı dişleri vardır. Kesici dişler ve dişler yiyeceği ısırır, küçük azı dişleri ezer, büyük azı dişleri öğütür. Kesici dişler, gıda üzerinde 11-25 kg / cm2, azı dişleri - 29-90 arasında baskı geliştirebilir. Çiğneme eylemi refleks olarak gerçekleştirilir, zincirleme bir karaktere, otomatik ve keyfi bileşenlere sahiptir.

Medulla oblongata'nın motor çekirdekleri, kırmızı çekirdek, siyah madde, subkortikal çekirdekler ve serebral korteks çiğnemenin düzenlenmesinde yer alır. Çiğnemeyi kontrol eden nöron grubuna çiğneme merkezi denir. Ondan gelen dürtüler, trigeminal sinirin motor lifleri boyunca çiğneme kaslarına gönderilir. hareketler yaparlar mandibula aşağı, yukarı, ileri, geri ve yanlara. Dilin, yanakların, dudakların kasları, ağız boşluğunda yiyecek bolusunu hareket ettirir, dişlerin çiğneme yüzeyleri arasında yiyecek servis eder ve tutar. Çiğnemenin koordinasyonunda çiğneme kaslarının proprioreseptörlerinden ve ağız boşluğu ve dişlerin mekanoreseptörlerinden gelen uyarılar önemli bir rol oynar.

Çiğneme sürecinin incelenmesi zordur: sinematografik yöntem, elektromiyografik. Grafik kayıt yöntemine denir: çiğneme.

Mastikatör, alt çeneye takılan özel bir plastik kutuya yerleştirilmiş kauçuk bir balondan oluşur. Balon, kalemi kymograph tamburu üzerindeki çene hareketlerini kaydeden Marey kapsülüne bağlanır. Çiğneme aşamaları ayırt eder: dinlenme, yiyeceğin ağza girmesi, gösterge, ana, bir yiyecek bolusu oluşumu.

Tükürük bezleri.

Tükürük, üç çift büyük bez tarafından üretilir ( parotis, submandibular ve sublingual) ve dilin birçok küçük bezi, damak ve yanakların mukoza zarı . İle boşaltım kanalları tükürük ağza girer.

Bezlerin tükürüğü farklı bir kıvama sahiptir: dilaltı ve submandibular bezler parotis bezinden daha viskoz ve daha kalın tükürük salgılar. Bu fark, bir protein maddesi - müsin varlığı ile belirlenir.

Karışık sır (müsin ile) yayar:

submandibular bezler

dil altı bezleri

dil ve damak kökünün mukoza zarındaki bezler.

Seröz salgı (yüksek konsantrasyonda sodyum, potasyum ve yüksek amilaz aktivitesine sahip sıvı tükürük) salgılanır.

parotis

dilin yan yüzeylerinin küçük bezleri.

Karışık tükürüğün pH'ı 5.8-7.4'tür (parotis tükürüğünün pH'ı<5,81). С увеличением скорости секреции рН слюны повышается до 7,8.

Müsin, tükürüğe tuhaf bir sümüksü görünüm ve kayganlık vererek tükürükle ıslanmış gıdaların yutulmasını kolaylaştırır.

Tükürük birkaç enzim içerir: -amilaz, -glukozidaz.

Tükürük enzimleri oldukça aktiftir, ancak yiyeceklerin ağızda kısa kalması nedeniyle karbonhidratların tamamen parçalanması gerçekleşmez. Bu enzimlerin yardımıyla karbonhidratların hidrolizi, midede zaten bulunan besin bolusu içinde devam eder. Yiyecek bolusunun yüzeyinde asidik bir ortam (HCl0.01%) enzimlerin etkisini durdurur.

Tükürüğün proteolitik enzimleri ağız boşluğunun sanitasyonu için önemlidir. Örneğin, lizozim - yüksek bakterisit; proteinazlar - dezenfektan etkisi.

Tükürüğün miktarı ve bileşimi, alınan gıdanın türüne ve diyete, gıda kıvamına göre uyarlanır.

Gıda maddeleri için daha viskoz tükürük salgılanır ve gıda ne kadar kuruysa o kadar fazladır. Reddedilen maddeler ve acılık için - önemli miktarda sıvı tükürük.

Çoğu gıda maddesi tarafından salgılanan tükürük, reddedilen maddeler (hidroklorik asit, acılık vb.) ağza verildiğinde salgılanan tükürükten 4 kat daha fazla müsin içerir.

Tükürük çalışması için yöntemler.

Köpeklerde: parotis veya submandibular bezin boşaltım kanalının bir parça mukoza zarı ile fistülü.

İnsanlarda: bir kapsül yardımıyla - tükürük bezinin boşaltım kanalına bindirilen Lashley-Krasnogorsky hunisi.

Tükürük salgısının düzenlenmesi.

Gıda alımının dışında, tükürük 0.24 ml/dk hızında salgılanır, çiğneme sırasında - 3-3.5 ml/dk, sitrik asit (0.5 mmol) girişi ile - 7.4 ml/dk.

Yemek yemek, tükürük salgısını koşullu ve koşulsuz bir refleks olarak uyarır.

Koşulsuz tükürük reflekslerinin tahriş edicisi, ağız boşluğunun reseptörleri üzerinde hareket eden yiyecek veya reddedilen maddelerdir.

Bir uyarana maruz kalma (yiyeceklerin alınması) ile tükürük salgısının başlaması arasındaki süreye latent dönem denir. (1-30 sn.)

Reseptörlerden gelen dürtüler, medulla oblongata bölgesinde (glossofaringeal sinirin çekirdeği bölgesinde) bulunan tükürük merkezine girer. Bu alan tahriş olursa, farklı bir niteliksel bileşime sahip bol miktarda tükürük salgısı elde edebilirsiniz.

Tükürük bezlerine, impulslar efferent parasempatik ve sempatik sinir lifleri boyunca gelir.

parasempatik etkiler. Postganglionik nöronların uçlarından salınan asetilkolinin etkisi altında, yüksek konsantrasyonda elektrolit ve düşük müsin içeren büyük miktarda sıvı tükürük salınır. Tükürük bezlerinin kan damarlarını genişleten tükürük salgısını ve kininleri uyarırlar.

sempatik etkiler. Postganglionik nöronların uçlarından salgılanan norepinefrin, az miktarda kalın tükürüğün salınmasına neden olur, bezlerde müsin ve enzim oluşumunu arttırır.

Parasempatik sinirlerin aynı anda uyarılması, salgı etkisini arttırır. Çeşitli gıdaların alımına yanıt olarak salgılamadaki farklılıklar, parasempatik ve sempatik sinir lifleri boyunca uyarıların frekanslarındaki değişikliklerle açıklanır. Bu değişiklikler tek yönlü veya çok yönlü olabilir.

Tükürüğün inhibisyonuna yol açan faktörler: olumsuz duygular; vücut dehidrasyonu; ağrı uyaranları vb.

Tükürük bezlerinin azalan salgılanması - hiposalivasyon.

Aşırı tükürük - hipersalivasyon.

yutma.

Çiğneme, yutma ile sona erer - yiyecek bolusunun ağız boşluğundan mideye geçişi.

Magendie'nin teorisine göre, yutma eylemi 3 aşamaya ayrılır - gönüllü sözlü; faringeal istemsiz (hızlı); özofagus istemsiz - uzun, yavaş.

1) Ağızdaki ezilmiş ve tükürükle nemlendirilmiş yiyecek kütlesinden 5-15 cm3 hacimli bir yiyecek yumrusu ayrılır. Bu yumru, dilin ön ve daha sonra orta kısmının keyfi hareketleriyle sert damağa bastırılır ve ön kavislerle dilin köküne aktarılır.

2) Bolus, dil köküne çarpar vurmaz, yutma eylemi ~ 1 saniye süren hızlı istemsiz bir aşamaya geçer. Bu hareket karmaşık bir reflekstir ve medulla oblongata'daki yutma merkezi tarafından düzenlenir. Yutma merkezine giden bilgi, trigeminal sinirin afferent lifleri, laringeal sinirler ve glossofaringeal sinir boyunca gider. Ondan, trigeminal, glossofaringeal, hipoglossal ve vagus sinirlerinin efferent lifleri boyunca dürtüler, yutmayı sağlayan kaslara gider. Dilin ve boğazın kökünü bir kokain solüsyonuyla tedavi ederseniz (alıcıları kapatın), yutma çalışmayacaktır.

Yutma merkezi, IV ventrikülün alt bölgesinde, solunum merkezinin biraz üzerinde medulla oblongata'da bulunur. Solunum merkezi, vazomotor ve kalbin aktivitesini düzenleyen merkezlerle bağlantılıdır. Yutma eylemi sırasında, nefes almada bir gecikme ve kalp hızında bir artış olur.

Yumuşak damağı kaldıran (gıdanın burun boşluğuna girmesini engelleyen) kaslarda refleks kasılma vardır. Dilin hareketleri ile yiyecek bolusu boğaza itilir. Aynı zamanda, hyoid kemiğini yerinden eden ve gırtlağın yükselmesine neden olan kasların kasılması vardır, bunun sonucunda solunum yollarına giriş kapanır, bu da yiyeceklerin onlara girmesini önler.

Yiyecek bolusunun farinks içine transferi, ağız boşluğundaki basınçtaki bir artış ve farinksteki basınçtaki bir azalma ile kolaylaştırılır. Dilin yükseltilmiş kökü ve ona sıkıca bitişik olan kemerler, yiyeceklerin ağız boşluğuna ters hareketini engeller.

Besin bolusunun farinkse girmesini takiben, kas kasılması meydana gelir ve yemek bolusunun üzerindeki lümenini daraltır ve bunun sonucunda yemek borusuna doğru hareket eder. Bu, farinks ve yemek borusu boşluklarındaki basınç farkı ile kolaylaştırılır. Yutmadan önce faringeal-özofagus sfinkteri kapanır, yutma sırasında farinksteki basınç 45 mm Hg'ye yükselir. Art., sfinkter açılır ve yemek bolusu, basıncın 30 mm Hg'den fazla olmadığı yemek borusunun başlangıcına girer. Sanat.

Yutma eyleminin ilk iki aşaması yaklaşık 1 saniye sürer.

3) Yiyeceklerin yemek borusu yoluyla hareketi.

Yemek bolusunun yemek borusu boyunca hareketi (hemen, hemen) yutma hareketini takiben (otomatik, refleks olarak) gerçekleşir.

Katı gıdanın geçiş süresi 8-9 saniyedir.

Sıvı gıdaların geçiş süresi 1-2 saniyedir.

Yemek borusu kaslarının kasılması, yemek borusunun üst kısmında ve ayrıca tüm uzunluk boyunca (peristaltik kasılmalar) meydana gelen bir dalga karakterine sahiptir. Aynı zamanda, yemek borusunun halka şeklinde yerleşmiş kasları sırayla kasılarak yiyecek bolusunu hareket ettirir. Önünde azaltılmış bir ton dalgası (gevşeme) hareket eder. Hareket hızı kasılma dalgalarından daha fazladır ve 1-2 saniyede mideye ulaşır.

Yutmanın neden olduğu birincil peristaltik dalga mideye ulaşır. Yemek borusunun aortik ark ile kesiştiği seviyede ikincil bir dalga meydana gelir. İkincil dalga ayrıca yiyecek bolusunu midenin kardiyasına doğru iter. Ortalama yayılma hızı 2-5 cm/s'dir, yemek borusu alanını 3-7 s'de 10-30 cm kaplar.

Özofagus motilitesi vagusun efferent lifleri ve sempatik sinirler tarafından düzenlenir; intramural sinir sistemi önemli bir rol oynar.

Yutma hareketleri dışında mideye giriş alt yemek borusu sfinkteri tarafından kapatılır. Gevşeme dalgası yemek borusunun sonuna ulaştığında sfinkter gevşer ve peristaltik dalga yiyecek bolusunu mideye taşır.

Mide dolduğunda, içeriğin yemek borusuna atılmasını engelleyen kardiya tonusu artar.

Vagus sinirinin parasempatik lifleri yemek borusunun peristaltizmini uyarır ve kardiyayı gevşetir; sempatik lifler yemek borusunun hareketliliğini engeller ve kardiya tonunu arttırır.

Bazı patolojik durumlarda, kardia tonu azalır, yemek borusunun peristalsisi bozulur - midenin içeriği yemek borusuna atılabilir (mide ekşimesi).

Yutma bozukluğu aerofajidir - aşırı hava yutulması. Bu durum intragastrik basıncı aşırı derecede artırır ve kişi rahatsızlık hisseder. Hava, genellikle karakteristik bir sesle (yetersizlik) mide ve yemek borusundan dışarı itilir.