Veikiant amilazei burnos ertmėje, jie suskaidomi. Nb! Angliavandenių virškinimas prasideda burnoje. Seilių sudėtis ir funkcijos

Maistas daugeliui žmonių yra vienas iš nedaugelio gyvenimo džiaugsmų. Maistas tikrai turėtų būti malonus, tačiau ... fiziologinė mitybos prasmė yra daug platesnė. Nedaugelis žmonių galvoja apie tai, kaip nuostabiai maistas iš mūsų lėkštės virsta energija ir statybine medžiaga, kuri yra tokia būtina nuolatiniam kūno atsinaujinimui.

Mūsų maistą sudaro įvairūs produktai, kuriuos sudaro baltymai, angliavandeniai, riebalai ir vanduo. Galiausiai viskas, ką valgome ir geriame savo kūne, virškinimo sulčių įtakoje suskaidoma į universalius, mažiausius komponentus (per dieną iš žmogaus išsiskiria iki 10 litrų).

Virškinimo fiziologija yra labai sudėtingas, daug energijos reikalaujantis, nuostabiai organizuotas procesas, susidedantis iš kelių maisto perdirbimo per virškinamąjį traktą etapų. Jį galima palyginti su gerai reguliuojamu konvejeriu, nuo kurio gerai koordinuoto veikimo priklauso mūsų sveikata. O „nesėkmių“ atsiradimas lemia daugelio ligų formavimąsi.

Žinios yra didžiulė galia, padedanti išvengti bet kokių pažeidimų. Žinodami, kaip veikia mūsų virškinimo sistema, turėtume ne tik mėgautis valgymu, bet ir išvengti daugelio ligų.

Aš padėsiu jums įdomioje apžvalginėje ekskursijoje, kuri, tikiuosi, jums bus naudinga.

Taigi, mūsų įvairus augalinės ir gyvūninės kilmės maistas yra labai ilgas, kol (po 30 valandų) galutiniai jo skilimo produktai patenka į kraują ir limfą ir patenka į organizmą. Maisto virškinimo procesą užtikrina unikalios cheminės reakcijos ir jis susideda iš kelių etapų. Panagrinėkime juos išsamiau.

Virškinimas burnoje

Pirmasis virškinimo etapas prasideda burnoje, kur maistas susmulkinamas / sukramtomas ir apdorojamas sekretu, vadinamu seilėmis. (Kasdien pagaminama iki 1,5 litro seilių.) Tiesą sakant, virškinimo procesas prasideda dar prieš maistui paliečiant mūsų lūpas, nes pati mintis apie maistą jau užpildo mūsų burną seilėmis.

Seilės yra paslaptis, kurią išskiria trys suporuotos seilių liaukos. Jame yra 99% vandens ir jame yra fermentų, iš kurių svarbiausia yra alfa-amilazė, dalyvaujanti hidrolizuojant / skaidant angliavandenius. Tai yra, iš visų burnos ertmėje esančių maisto komponentų (baltymų, riebalų ir angliavandenių) hidrolizuojami tik angliavandeniai! Seilių fermentai neveikia riebalų ar baltymų. Angliavandenių skaidymui būtina šarminė aplinka!

Į seilių sudėtį taip pat įeina: lizocimas, kuris turi baktericidinių savybių ir yra vietinis burnos ertmės gleivinės apsaugos veiksnys; ir mucinas, į gleives panaši medžiaga, sudaranti lygų, sukramtytą maisto gabalėlį, kurį lengva nuryti ir per stemplę patekti į skrandį.

Kodėl svarbu gerai sukramtyti maistą? Pirma, norint gerai sumalti ir sudrėkinti seilėmis, ir pradėti virškinimo procesą. Antra, Rytų medicinoje dantys yra susiję su per juos einančiais energijos kanalais (dienovidiniais). Kramtymas suaktyvina energijos judėjimą kanalais. Tam tikrų dantų sunaikinimas rodo atitinkamų organų ir sistemų problemas.

Mes negalvojame apie seiles burnoje ir nepastebime jų nebuvimo. Mes dažnai vaikštome ilgą laiką jausdami burnos džiūvimą. O seilėse yra daug chemikalų, būtinų geram virškinimui ir burnos gleivinės priežiūrai. Jo išleidimas priklauso nuo malonių, pažįstamų kvapų ir skonių. Seilės suteikia skonį maistui. Seilėse suskaidytos molekulės ant liežuvio pasiekia iki 10 000 skonio pumpurų, galinčių aptikti ir atskirti saldų, rūgštų, karčią, aštrų ir sūrų skonį net ir naujame maiste. Tai leidžia maistą suvokti kaip malonumą, skonių malonumą. Be drėgmės mes nesame skonio. Jei liežuvis yra sausas, mes nejaučiame, kad valgome. Be seilių negalime nuryti.

Todėl sveikam virškinimui taip svarbu valgyti maistą ramioje aplinkoje, o ne „bėgant“, gražiuose patiekaluose, skaniai išvirtus. Svarbu neskubant ir nesiblaškant skaityti, kalbėti ir žiūrėti televizorių, lėtai kramtyti maistą, mėgautis skonio pojūčių įvairove. Svarbu valgyti tuo pačiu metu, nes tai skatina sekrecijos reguliavimą. Svarbu gerti pakankamai paprasto vandens bent 30 minučių prieš valgį ir valandą po valgio. Vanduo reikalingas seilėms ir kitoms virškinimo sultims susidaryti, fermentams aktyvuoti.

Sunku išlaikyti šarminę pusiausvyrą burnos ertmėje, jei žmogus nuolat valgo ką nors, ypač saldaus, o tai visada lemia aplinkos rūgštėjimą. Po valgio rekomenduojama skalauti burną ir (arba) kramtyti ką nors, kas skanu kartaus, pavyzdžiui, kardamono sėklas ar petražoles.

Taip pat noriu pridurti apie higieną, dantų ir dantenų valymą. Daugelis tautų tradiciškai valė ir vis dar valosi dantis šakelėmis ir šaknimis, dažnai turi kartaus, kartumo sutraukiančio skonio. Ir dantų pudros skonis kartokas. Kartus ir sutraukiantis skonis - valomasis, baktericidinis, didinantis seilėtekį. Saldus skonis, priešingai, skatina bakterijų augimą ir sąstingį. Tačiau šiuolaikinių dantų pastų (ypač saldžiųjų dantų pastų) gamintojai tiesiog prideda antimikrobinių medžiagų ir konservantų, ir mes užmerkiame akis. Mūsų rajone spygliuočių skonis kartokas, aitrus / sutraukiantis. Jei vaikai nėra mokomi skonio saldaus, jie paprastai priima nesaldžią dantų pastą.

Grįžkime prie virškinimo. Kai tik maistas patenka į burną, skrandyje prasideda pasiruošimas virškinimui: išsiskiria druskos rūgštis ir suaktyvėja skrandžio sulčių fermentai.

Virškinimas skrandyje

Maistas ilgai neužsibūna burnoje, o po to, kai jį sutraiškė dantys ir perdirbo seilės, per stemplę patenka į skrandį. Čia jis gali išsilaikyti iki 6–8 valandų (ypač mėsos), virškinamas veikiant skrandžio sultims. Skrandžio tūris paprastai yra apie 300 ml („kumščiu“), tačiau po sunkaus valgio ar dažno persivalgymo, ypač naktį, jo dydis gali daug kartų padidėti.

Iš ko gaminamos skrandžio sultys? Visų pirma, iš druskos rūgšties, kuri pradedama gaminti iškart, kai kas nors yra burnos ertmėje (tai svarbu nepamiršti), ir sukuria rūgščią aplinką, reikalingą skrandžio proteolitiniams (baltymus skaidantiems) fermentams suaktyvinti . Rūgštis ėda audinius. Skrandžio gleivinė nuolat gamina gleivių sluoksnį, kuris apsaugo nuo rūgščių poveikio ir nuo mechaninių pažeidimų, kuriuos sukelia rupūs maisto komponentai (kai maistas nepakankamai sukramtomas ir apdorojamas seilėmis, kai jie valgo sausą maistą kelyje, tiesiog praryja). . Gleivių susidarymas, tepimas taip pat priklauso nuo to, ar geriame pakankamai paprasto vandens. Per dieną, priklausomai nuo maisto kiekio ir kokybės, išsiskiria apie 2-2,5 litro skrandžio sulčių. Valgymo metu skrandžio sultys išsiskiria didžiausiu kiekiu ir skiriasi rūgštingumu bei fermentų sudėtimi.

Gryna druskos rūgštis yra galingas agresyvus veiksnys, tačiau be jo virškinimo procesas skrandyje neįvyks. Rūgštis skatina skrandžio sulčių fermento (pepsinogeno) neaktyvios formos perėjimą į aktyvią formą (pepsiną), taip pat denatūruoja (naikina) baltymus, o tai palengvina jų fermentinį apdorojimą.

Taigi skrandyje daugiausia veikia proteolitiniai (baltymus skaidantys) fermentai. Tai fermentų grupė, veikianti įvairiose skrandžio ph aplinkose (virškinimo stadijos pradžioje aplinka yra labai rūgšti, o išeinant iš skrandžio-mažiausiai rūgšti). Dėl hidrolizės sudėtinga baltymų molekulė yra padalinta į paprastesnius komponentus - polipeptidus (molekules, susidedančias iš kelių aminorūgščių grandinių) ir oligopeptidus (kelių aminorūgščių grandinių grandinę). Leiskite priminti, kad galutinis baltymų skilimo produktas yra aminorūgštis - molekulė, galinti įsisavinti kraują. Šis procesas vyksta plonojoje žarnoje, o skrandyje vyksta parengiamasis baltymų suskaidymo į dalis etapas.

Be proteolitinių fermentų, skrandžio sekrecijoje yra fermentas - lipazė, kuri dalyvauja skaidant riebalus. Lipazė veikia tik su emulsintais riebalais, esančiais pieno produktuose, ir yra aktyvi vaikystėje. (Jūs neturėtumėte ieškoti teisingų / emulsintų riebalų piene, jie taip pat yra ghee, kuriame nebėra baltymų).

Skrandyje esantys angliavandeniai nėra virškinami ar perdirbami, nes jie nėra perdirbami. atitinkami fermentai veikia šarminėje aplinkoje!

Ką dar įdomu žinoti? Tik skrandyje, sekreto komponento (pilies faktoriaus) dėka, neaktyvi vitamino B12 forma, kuri ateina su maistu, pereina į asimiliuojamą formą. Šio faktoriaus sekrecija gali sumažėti arba nutrūkti esant uždegiminiams skrandžio pažeidimams. Dabar suprantame, kad svarbus ne maistas, praturtintas vitaminu B12 (mėsa, pienas, kiaušiniai), o skrandžio būklė. Tai priklauso nuo pakankamo gleivių susidarymo (šiam procesui įtakos turi padidėjęs rūgštingumas dėl per didelio baltymų produktų vartojimo ir net kartu su angliavandeniais, kurie, ilgai esant skrandyje, pradeda fermentuotis, o tai sukelia rūgštėjimą); nuo nepakankamo vandens suvartojimo; nuo vaistų vartojimo, mažina rūgštingumą ir išdžiovina skrandžio gleivinę. Šį užburtą ratą galima nutraukti gerai valgant, geriant vandenį ir tinkamai maitinantis.

Skrandžio sulčių gamybą reguliuoja sudėtingi mechanizmai, prie kurių nesigilinu. Tik noriu priminti, kad vieną iš jų (besąlyginį refleksą) galime stebėti, kai sultys pradeda išsiskirti tik iš minties apie pažįstamą skanų maistą, nuo kvapų, nuo įprasto valgymo laiko pradžios. Kai kažkas patenka į burnos ertmę, nedelsiant prasideda didžiausios rūgšties druskos rūgšties išsiskyrimas. Todėl, jei po to, kai šis maistas nepatenka į skrandį, rūgštis suėda gleivinę, o tai sukelia jos dirginimą, erozinius pokyčius, iki opinių procesų. Ar panašūs procesai nevyksta, kai žmonės kramto kramtomąją gumą ar rūko tuščiu skrandžiu, išgėrę kavos ar kito gėrimo ir skubėdami bėga? Mes negalvojame apie savo veiksmus, kol „neužsidega griaustinis“, kol tikrai neskauda, ​​nes rūgštis yra tikra ...

Skrandžio sulčių išsiskyrimui įtakos turi maisto sudėtis:

• riebus maistas slopina skrandžio sekreciją, todėl maistas lieka skrandyje;
• kuo daugiau baltymų, tuo daugiau rūgšties: vartojant asimiliacijai sunkius baltymus (mėsą ir mėsos produktus) padidėja druskos rūgšties sekrecija;
• skrandyje esantys angliavandeniai nėra hidrolizuojami; norint juos suskaidyti, reikia šarminės terpės; angliavandeniai, kurie ilgą laiką yra skrandyje, padidina rūgštingumą dėl fermentacijos proceso (todėl svarbu nevalgyti baltyminio maisto kartu su angliavandeniais).

Mūsų neteisingo požiūrio į mitybą rezultatas yra rūgščių ir šarmų pusiausvyros virškinimo trakte pažeidimas ir skrandžio bei burnos ertmės ligų atsiradimas. Ir čia vėl svarbu suprasti, kad ne priemonės, mažinančios rūgštingumą ar šarminančios organizmą, padės išlaikyti sveikatą ir sveiką virškinimą, o sąmoningas požiūris į tai, ką darome.

Kitame straipsnyje apžvelgsime, kas atsitinka su maistu plonosiose ir storosiose žarnose.

Burnoje angliavandeniai virškinami seilių fermento α-amilazė... Fermentas skaido vidines α (1 → 4) glikozidines jungtis. Tokiu atveju susidaro nepilnos krakmolo (arba glikogeno) hidrolizės produktai - dekstrinai... Maltozė taip pat susidaro nedideliais kiekiais. Aktyviame α-amilazės centre yra Ca 2+ jonų. Fermentą aktyvuoja Na + jonai.

Skrandžio sultyse angliavandenių virškinimas yra slopinamas, nes amilazė inaktyvuojama rūgštinėje terpėje.

Pagrindinė angliavandenių virškinimo vieta yra dvylikapirštė žarna, kur ji išsiskiria kaip kasos sulčių dalis α- amilazė. Šis fermentas užbaigia krakmolo ir glikogeno suskaidymą, kurį inicijuoja seilių amilazė, iki maltozės. Α (1 → 6) glikozidinės jungties hidrolizę katalizuoja žarnyno fermentai amilo-1,6-gliukozidazė ir oligo-1,6-gliukozidazė .

Maltozė ir disacharidai virškinami iš maisto plonosios žarnos epitelio ląstelių (enterocitų) šepetėlio sienos srityje. Disacharidazės yra neatskiriami enterocitų mikrovillių baltymai. Jie sudaro polienzimo kompleksą, susidedantį iš keturių fermentų, kurių aktyvūs centrai nukreipti į žarnyno spindį.

1 mln altaza(-gliukozidazė) hidrolizuojasi maltozė dviem molekulėms D-gliukozė.

2. Laktazė(-galaktozidazė) hidrolizuojasi laktozės ant D-galaktozė ir D-gliukozė.

3. Izomaltazė / sucharazė(dvigubo veikimo fermentas) turi dvi aktyvias vietas, esančias skirtingose ​​srityse. Fermentas hidrolizuojasi sacharozės anksčiau D-fruktozė ir D-gliukozė, o kito aktyvaus centro pagalba fermentas katalizuoja hidrolizę izomaltozės iki dviejų molekulių D-gliukozė.

Kai kuriems žmonėms pieno netoleravimas, pasireiškiantis pilvo skausmu, pilvo pūtimu (vidurių pūtimu) ir viduriavimu, atsiranda dėl laktazės aktyvumo sumažėjimo. Galima išskirti tris laktazės trūkumo tipus.

1. Paveldimas laktazės trūkumas... Sutrikusios tolerancijos simptomai labai greitai atsiranda po gimimo . Maitinant maistą be laktozės simptomai pagerės.

2. Mažas pirminės laktazės aktyvumas(jautriems asmenims palaipsniui mažėja laktazės aktyvumas). 15% vaikų iš Europos šalių ir 80% vaikų iš Rytų, Azijos, Afrikos, Japonijos augant šio fermento sintezė palaipsniui nutrūksta, o suaugusiesiems išsivysto pieno netoleravimas, lydimas aukščiau išvardytų simptomų. Tokie žmonės gerai toleruoja rauginto pieno produktus.

2. Mažas antrinės laktazės aktyvumas... Pieno nevirškinimas dažnai atsiranda dėl žarnyno ligų (atogrąžų ir netropinių formų sprue, kwashiorkor, kolitas, gastroenteritas).

Simptomai, panašūs į aprašytus laktazės trūkumui, būdingi kitiems disacharidazės trūkumams. Gydymas skirtas pašalinti atitinkamus disacharidus iš dietos.

Nb! gliukozė įvairiais mechanizmais patenka į skirtingų organų ląsteles

Pagrindiniai krakmolo ir disacharidų visiško virškinimo produktai yra gliukozė, fruktozė ir galaktozė. Monosacharidai patenka į kraują iš žarnyno, įveikdami du barjerus: šepetėlio sienelės membraną, nukreiptą į žarnyno spindį, ir bazolaterinę enterocitų membraną.

Yra žinomi du gliukozės patekimo į ląsteles mechanizmai: palengvinta difuzija ir antrinis aktyvus transportavimas, susijęs su Na + jonų perkėlimu. 5.1 pav. Gliukozės transporterio struktūra

Gliukozės transporteriai (GLUT), kurie suteikia mechanizmą palengvinti jos difuziją per ląstelių membranas, sudaro susijusių homologinių baltymų šeimą, kurios būdingas struktūros bruožas yra ilga polipeptidinė grandinė, sudaranti 12 transmembraninių sraigtinių segmentų (5.1 pav.). Viename iš domenų, esančių ant išorinio membranos paviršiaus, yra oligosacharidas. N- ir C- galinės nešiklio dalys yra nukreiptos į kameros vidų. 3, 5, 7 ir 11 nešiklio transmembraniniai segmentai, atrodo, sudaro kanalą, per kurį gliukozė patenka į ląstelę. Šių segmentų konformacijos pasikeitimas užtikrina gliukozės judėjimą į ląstelę. Šios šeimos nešiotojai turi 492–524 aminorūgščių liekanas ir skiriasi savo afinitetu gliukozei. Atrodo, kad kiekvienas vežėjas atlieka tam tikras funkcijas.

Transportuotojai, teikiantys antrinį, priklausomą nuo natrio jonų, aktyvų gliukozės transportavimą iš žarnyno ir inkstų kanalėlių (NGLT), labai skiriasi aminorūgščių sudėtimi nuo GLUT transporterių šeimos, nors jie taip pat yra sudaryti iš dvylikos transmembraninių domenų.

Žemiau, skirtuke. 5.1. pateikiamos kai kurios monosacharidų nešėjų savybės.

Gliukozės ir kitų monosacharidų perkėlimą į enterocitą palengvina GLUT 5, esantis enterocitų viršūninėje membranoje (palengvinta difuzija pagal koncentracijos gradientą), ir NGLT 1, kuris užtikrina gliukozės judėjimą (simportą) į enterocitą kartu su natrio jonai. Tada natrio jonai aktyviai pašalinami iš enterocitų, dalyvaujant Na + -K + -ATPazei, kuri palaiko pastovų koncentracijos gradientą. Gliukozė palieka enterocitą per bazolaterinę membraną, naudojant GLUT 2 išilgai koncentracijos gradiento.

Pentozės absorbuojamos paprasčiausios difuzijos būdu.

Didžioji dalis monosacharidų patenka į vartų kraujotakos sistemą ir kepenis, nedidelė dalis - į limfinę sistemą ir plaučių kraujotaką. Kepenyse gliukozės perteklius kaupiamas „atsargoje“ glikogeno pavidalu.

NB! Gliukozės mainai ląstelėje prasideda nuo jos fosforilinimo

NS
Gliukozės išsiskyrimas į bet kurią ląstelę prasideda nuo jos fosforilinimo. Ši reakcija išsprendžia keletą problemų, iš kurių pagrindinė yra gliukozės „sugavimas“ ląstelėms ir jos aktyvinimas.

Fosforilinta gliukozės forma nepraeina per plazmos membraną, tampa ląstelės „nuosavybe“ ir yra naudojama beveik visuose gliukozės metabolizmo keliuose. Vienintelė išimtis yra atkūrimo kelias (5.2 pav.).

Fosforilinimo reakciją katalizuoja du fermentai: heksokinazė ir gliukokinazė. Nors gliukokinazė yra vienas iš keturių hesokinazės izofermentų ( heksokinazė 4), yra svarbių skirtumų tarp heksokinazės ir gliukokinazės: 1) heksokinazė gali fosforilinti ne tik gliukozę, bet ir kitas heksozes (fruktozę, galaktozę, manozę), tuo tarpu gliukokinazė aktyvina tik gliukozę; 2) heksokinazės yra visuose audiniuose, gliukokinazės - hepatocituose; 3) heksokinazė turi didelį afinitetą gliukozei ( Į 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.

Gautas gliukozės-6-fosfatas laikomas alosteriniu inhibitoriumi heksokinazė (bet ne gliukokinazės).

Kadangi gliukokinazės reakcija priklauso nuo insulino, diabetu sergantiems pacientams galima vietoj gliukozės skirti fruktozę (heksokinazė fruktozę iš karto fosforilina į fruktozės-6-fosfatą).

Gliukozės-6-fosfatas naudojamas glikogeno sintezės mechanizmuose, visuose oksidaciniuose gliukozės konversijos keliuose ir kitų ląstelėje būtinų monosacharidų sintezėje. Šios reakcijos vieta gliukozės metabolizme leidžia ją laikyti pagrindine angliavandenių apykaitos reakcija.

Heksokinazės reakcija yra negrįžtama (G = -16,7 kJ / mol), todėl, norint paversti gliukozės-6-fosfatą į laisvą gliukozę, kepenyse ir inkstų ląstelėse yra fermento gliukozės-6-fosfato, kuris katalizuoja hidrolizę. gliukozės-6-fosfato. Šių organų ląstelės gali tiekti gliukozę į kraują ir aprūpinti kitas ląsteles gliukoze.

Burnos ertmė apima prieškambarį ir pačią burną. Prieškambarį sudaro lūpos, skruostų išorė, dantys ir dantenos. Lūpos išorėje yra padengtos plonu epitelio sluoksniu, o iš vidaus yra išklotos gleivine, kuri yra vidinės skruostų pusės tęsinys. Jie tvirtai dengia dantis, yra pritvirtinti prie dantenų viršutinio ir apatinio frenumo pagalba.

Burną sudaro:

• skruostų gleivinė;
• smilkiniai, dantys, dideli ir maži krūminiai dantys;
• dantenos;
• kalba;
• minkštas ir kietas gomurys.

Ryžiai. 1. Burnos ertmės sandara.

Daugiau informacijos apie burnos ertmės struktūrą pateikta lentelėje.

Ryžiai. 2. Vidinė danties sandara.

Funkcijos

Pagrindinės burnos ertmės funkcijos virškinimo metu:

TOP-1 straipsniskurie skaitė kartu su tuo

• skonio atpažinimas;
• kieto maisto malimas;
• kūno temperatūros suteikimas gaunamiems produktams;
• maisto gabalėlių susidarymas;
• cukrų skaidymas;
• apsauga nuo patogeninių mikroorganizmų įsiskverbimo.

Pagrindinę žmogaus virškinimo funkciją burnos ertmėje atlieka seilės. Seilių liaukos, esančios gleivinėje, išskiriamų seilių ir liežuvio pagalba sudrėkina maistą, sudarydamos maisto gabalėlį.
Yra trys poros didelių liaukų:

• parotidinė;
• submandibulinis;
• liežuvis.

Ryžiai. 3. Seilių liaukų vieta.

Seilės yra 99% vandens. Likęs procentas yra biologiškai aktyvios medžiagos, pasižyminčios skirtingomis savybėmis.
Seilėse yra:

• lizocimas - antibakterinis fermentas;
• mucin - klampi baltymų medžiaga, kuri suriša maisto daleles į vieną gabalėlį;
• amilazė ir maltazė - fermentai, kurie skaido krakmolą ir kitus sudėtingus cukrus.

Fermentai yra baltymų junginiai, kurie pagreitina chemines reakcijas. Jie yra maisto skilimo katalizatorius.

Kiti fermentai-katalizatoriai, taip pat organinės druskos ir mikroelementai nedideliais kiekiais randami seilėse.

Virškinimas

Trumpai apibūdinkite, kaip virškinimas vyksta burnos ertmėje, taip:

• maisto gabalas patenka į ertmę per smilkinius;
• dėl kramtomųjų raumenų, laikančių žandikaulį, prasideda kramtymo procesas;
• krūminiai dantys mala maistą, kuris gausiai sudrėkintas seilėmis;
• skruostai, liežuvis ir kietasis gomurys susuka maisto gabalėlį;
• minkštas gomurys ir liežuvis stumia paruoštą maistą į gerklę.

Maistas, patekęs į burnos ertmę, dirgina įvairių tikslų (temperatūros, lytėjimo, uoslės) receptorius, kurie reaguoja į seilių, skrandžio sulčių, tulžies gamybą.

Ko mes išmokome?

Burnos ertmė yra labai svarbi virškinimo procese. Per skruostus, dantis, liežuvį gaunamas maistas susmulkinamas ir perkeliamas į ryklę. Seilėmis sudrėkintas maistas suminkštėja ir sulimpa į vieną maisto gabalėlį. Seilėse esantys fermentai pradeda virškinti skaidydami krakmolą ir kitus cukrus.

Testas pagal temą

Ataskaitos vertinimas

Vidutinis reitingas: 4. Bendras įvertinimas: 440.

Žarnyne absorbuojami tik monosacharidai: gliukozė, galaktozė, fruktozė. Todėl oligo- ir polisacharidai, patenkantys į organizmą su maistu, turi būti hidrolizuojami fermentų sistemomis, kad susidarytų monosacharidai. Fig. 5.11 schematiškai parodyta fermentinių sistemų, dalyvaujančių angliavandenių virškinime, lokalizacija, kuri prasideda burnos ertmėje veikiant geriamajai -amilazei, o paskui tęsiasi skirtingose ​​žarnyno dalyse, pasitelkiant kasos am-amilazę, sacharazę-izomaltazę , glikoamilazės, -glikozidazės, (laktazės) trehalazės kompleksų.

Ryžiai. 5.11. Angliavandenių virškinimo fermentų sistemų lokalizavimo schema

5.2.1. Angliavandenių virškinimas per burną ir kasą -amilazas ( -1,4-glikozidazės). Polisacharidai, nuryti su maistu, būtent krakmolas (susideda iš linijinio amilozės polisacharido, kuriame gliukozilo liekanos yra susietos β-1,4-glikozidinėmis jungtimis, ir amilopektino, šakoto polisacharido, kuriame taip pat yra β-1,6-glikozidinių jungčių rasti), pradėti hidrolizuotis jau burnos ertmėje, sušlapinus seilėmis, kuriose yra hidrolizinio fermento -amilazės (-1,4-glikozidazės) (KF 3.2.1.1), kuris krakmole skaido 1,4-glikozidines jungtis, tačiau neveikia 1,6-glikozidinių jungčių.

Be to, fermento sąlyčio su krakmolu burnos ertmėje laikas yra trumpas, todėl krakmolas iš dalies virškinamas, susidaro dideli  dekstrino fragmentai ir šiek tiek maltozės disacharido. Disacharidai nėra hidrolizuojami seilių amilazės.

Patekus į skrandį rūgštinėje aplinkoje, seilių amilazė slopinama, virškinimo procesas gali įvykti tik maisto komos viduje, kur amilazės aktyvumas gali išlikti tam tikrą laiką, kol viso gabalo pH tampa rūgštus. Skrandžio sultyse nėra fermentų, kurie skaido angliavandenius, galima tik silpna rūgštinė glikozidinių jungčių hidrolizė.

Pagrindinė oligo- ir polisacharidų hidrolizės vieta yra plonoji žarna, kurios skirtingose ​​dalyse išsiskiria tam tikros glikozidazės.

Dvylikapirštėje žarnoje skrandžio turinys neutralizuojamas kasos sekrecija, kurioje yra bikarbonatų HCO 3  ir kurių pH yra 7,5 - 8,0. Kasos paslaptyje randama kasos amilazės, kuri hidrolizuoja -1,4-glikozidines jungtis krakmole ir dekstrinuose, sudarydama maltozės disacharidus (šiame angliavandenyje dvi gliukozės liekanos yra susietos -1,4- glikozidinė jungtis) ir izomaltozės (šiame angliavandenyje yra dvi likusios gliukozės dalys, esančios krakmolo molekulės išsišakojimo vietose ir susietos β-1,6-glikozidinėmis jungtimis). Oligosacharidai taip pat susidaro su 8–10 gliukozės liekanų, sujungtų -1,4-glikozidinėmis ir -1,6-glikozidinėmis jungtimis.

Abi amilazės yra endoglikozidazės. Kasos amilazė taip pat nehidrolizuoja krakmolo -1,6-glikozidinių jungčių ir -1,4-glikozidinių jungčių, kuriomis celiuliozės molekulėje sujungiamos gliukozės liekanos.

Celiuliozė praeina per žarnyną nepakitusi ir tarnauja kaip balastas, suteikianti masę ir palengvinanti virškinimą. Storojoje žarnoje, veikiant bakterinei mikroflorai, celiuliozė gali būti iš dalies hidrolizuota, kad susidarytų alkoholiai, organinės rūgštys ir CO 2, kurie gali veikti kaip žarnyno judrumo stimuliatoriai.

Susidarę viršutinėje žarnoje, maltozė, izomaltozė ir trioseosacharidai toliau hidrolizuojami plonojoje žarnoje, veikiant specifinėms glikozidazėms. Maisto disacharidus, sacharozę ir laktozę, taip pat hidrolizuoja specifinės disacharidozės plonojoje žarnoje.

Žarnyno ertmėje oligo- ir disacharidozių aktyvumas yra mažas, tačiau dauguma fermentų yra susiję su epitelio ląstelių, kurios žarnyne yra ant pirštų panašių išaugų, paviršiumi- villi ir jie, savo ruožtu, yra padengti. naudojant mikrovilius, visos šios ląstelės sudaro šepetėlio kraštą, kuris padidina hidrolizinių fermentų kontaktinį paviršių su jų substratais.

Skaldantys glikozidinius ryšius disachariduose, fermentai (disacharidazės) yra sugrupuoti į fermentų kompleksus, esančius ant išorinio enterocitų citoplazminės membranos paviršiaus: sacharazės-izomaltazės, glikoamilazės, β-glikozidazės.

5.2.2. Cukraus izomaltazės kompleksas.Šis kompleksas susideda iš dviejų polipeptidų grandinių ir prisitvirtina prie enterocitų paviršiaus per transmembraninį hidrofobinį domeną, esantį polipeptido N-gale. Cukraus-izomaltazės kompleksas (EB 3.2.1.48 ir 3.2.1.10) suskaido -1,2- ir -1,6-glikozidines jungtis sacharozėje ir izomaltozėje.

Abu komplekso fermentai taip pat gali hidrolizuoti β-1,4-glikozidines jungtis maltozėje ir maltotriozėje (trisacharidas, kuriame yra trys gliukozės liekanos ir susidaro krakmolo hidrolizės metu).

Nors kompleksas pasižymi gana dideliu maltazės aktyvumu, hidrolizuodamas 80% maltozės, susidarančios virškinant oligo- ir polisacharidus, jo pagrindinis specifiškumas vis dar yra sacharozės ir izomaltozės hidrolizė, glikozidinių jungčių hidrolizės greitis yra didesnis nei ryšių hidrolizės greitis maltozėje ir maltotriozėje. Šiuo atveju sacharazės subvienetas yra vienintelis žarnyno fermentas, kuris hidrolizuoja sacharozę. Kompleksas daugiausia lokalizuotas tuščioje žarnoje; proksimalinėje ir distalinėje žarnyno dalyse sacharazės-izomaltazės komplekso kiekis yra nereikšmingas.

5.2.3. Glikoamilazės kompleksas.Šis kompleksas (EB 3.2.1.3 ir 3.2.1.20) hidrolizuoja β-1,4-glikozidinius ryšius tarp gliukozės liekanų oligosachariduose. Glikoamilazės komplekso aminorūgščių seka turi 60% homologiją su sacharazės-izomaltazės komplekso seka. Abu kompleksai priklauso 31 glikozilo hidrolazių šeimai. Būdamas egzoglikozidazė, fermentas veikia nuo redukuojančio galo, taip pat gali suskaidyti maltozę, veikdamas šioje reakcijoje kaip maltazė (tuo tarpu glikoamilazės kompleksas hidrolizuoja likusius 20% virškinimo metu susidariusių maltozės oligo- ir polisacharidų). Kompleksą sudaro du kataliziniai subvienetai su nedideliais substrato specifiškumo skirtumais. Kompleksas yra aktyviausias apatinėse plonosios žarnos dalyse.

5.2.4.  -Glikozidazės kompleksas (laktazė).Šis fermentų kompleksas hidrolizuoja β-1,4-glikozidinius ryšius tarp galaktozės ir gliukozės laktozėje.

Glikoproteinas yra susijęs su šepetėlio kraštu ir netolygiai pasiskirsto plonosiose žarnose. Su amžiumi laktazės aktyvumas mažėja: jis yra didžiausias kūdikiams, suaugusiems - mažiau nei 10% vaikų išskirto fermento aktyvumo lygio.

5.2.5. Trehalazė... Šis fermentas (EC 3.2.1.28) yra glikozidazės kompleksas, kuris hidrolizuoja ryšius tarp monomerų trehalozėje - disacharidas, randamas grybuose ir kurį sudaro dvi gliukozilo liekanos, sujungtos glikozidiniu ryšiu tarp pirmųjų anomerinių anglies atomų.

Veikiant glikozilo hidrolazėms, monosacharidai susidaro iš maisto angliavandenių: gliukozės, fruktozės, galaktozės, mažesniu mastu - manozės, ksilozės, arabinozės, kuriuos absorbuoja tuščiosios žarnos ir ileumo epitelio ląstelės. šių ląstelių membranas naudojant specialius mechanizmus.

5.2.6. Monosacharidų transportavimas per žarnyno epitelio ląstelių membranas. Monosacharidus į žarnyno gleivinės ląsteles galima pernešti palengvinant difuziją ir aktyvų transportavimą. Esant aktyviam transportavimui, gliukozę per membraną kartu su Na + jona perneša vienas nešiklis baltymas, ir šios medžiagos sąveikauja su skirtingomis šio baltymo dalimis (5.12 pav.). Na + jonas patenka į ląstelę išilgai koncentracijos gradiento, o gliukozė-prieš koncentracijos gradientą (antrinis-aktyvus transportas), todėl kuo didesnis gradientas, tuo daugiau gliukozės perkeliama į enterocitus. Sumažėjus Na + koncentracijai tarpląsteliniame skystyje, sumažėja gliukozės tiekimas. Na + koncentracijos gradientą, kuris yra aktyvaus simptomo pagrindas, užtikrina Na +, K + -ATPazė, kuri veikia kaip siurblys, siurbdamas Na + iš ląstelės mainais į K + joną. Lygiai taip pat galaktozė patenka į enterocitus antrinio-aktyvaus transportavimo mechanizmu.

Ryžiai. 5.12. Monosacharidų patekimas į enterocitus. SGLT1  nuo natrio priklausomas gliukozės / galaktozės pernešėjas epitelio ląstelių membranoje; Na +, K + -ATPazė ant bazolaterinės membranos sukuria natrio ir kalio jonų koncentracijos gradientą, būtiną SGLT1 veikimui. GLUT5 daugiausia transportuoja fruktozę per membraną į ląstelę. GLUT2 ant bazolaterinės membranos iš ląstelės perneša gliukozę, galaktozę ir fruktozę (pagal)

Dėl aktyvaus transportavimo enterocitai gali absorbuoti gliukozę mažoje koncentracijoje žarnyno spindyje. Esant didelei gliukozės koncentracijai, ji patenka į ląsteles, palengvinant difuziją, naudojant specialius nešiklius baltymus (transporterius). Tuo pačiu būdu fruktozė patenka į epitelio ląsteles.

Monosacharidai patenka į kraujagysles iš enterocitų, daugiausia palengvinant difuziją. Pusė gliukozės per vartų veną per gaubtelių kapiliarus patenka į kepenis, o pusė krauju patenka į kitų audinių ląsteles.

5.2.7. Gliukozės transportavimas iš kraujo į ląsteles. Gliukozės patekimas iš kraujo į ląsteles atliekamas palengvinant difuziją, ty gliukozės transportavimo greitį lemia jo koncentracijos gradientas abiejose membranos pusėse. Raumenų ir riebalinio audinio ląstelėse palengvintą difuziją reguliuoja kasos hormonas insulinas. Jei nėra insulino, ląstelių membranoje nėra gliukozės pernešėjų. Gliukozės baltymų nešėjas (pernešėjas) iš eritrocitų (GLUT1), kaip matyti iš Fig. 5.13 yra transmembraninis baltymas, susidedantis iš 492 aminorūgščių liekanų ir turintis domeno struktūrą. Poliarinės aminorūgščių liekanos yra abiejose membranos pusėse, hidrofobinės yra lokalizuotos membranoje, kelis kartus kertamos. Membranos išorėje yra gliukozės surišimo vieta. Prisirišus gliukozei, pasikeičia nešiklio konformacija, o monosacharido surišimo vieta atsiduria ląstelės viduje. Gliukozė patenka į ląstelę, atsiskiria nuo baltymo nešiklio.

5.2.7.1. Gliukozės transporteriai: GLUT 1, 2, 3, 4, 5. Visuose audiniuose randami gliukozės pernešėjai, kurių yra keletas veislių, sunumeruotų jų aptikimo tvarka. Aprašyti penki GLUT tipai, turintys panašią pirminę struktūrą ir domeno organizaciją.

GLUT 1, lokalizuotas smegenyse, placentoje, inkstuose, storojoje žarnoje, eritrocituose, tiekia smegenims gliukozę.

GLUT 2 perneša gliukozę iš organų, kurie ją išleidžia į kraują: enterocitus, kepenis, perneša į kasos Langerhanso salelių  ląsteles.

GLUT 3 yra daugelyje audinių, įskaitant smegenis, placentą, inkstus, ir užtikrina gliukozės srautą į nervinio audinio ląsteles.

GLUT 4 perneša gliukozę į raumenų ląsteles (skeleto ir širdies) ir riebalinį audinį ir yra priklausomas nuo insulino.

GLUT 5 randamas plonosios žarnos ląstelėse, galbūt turintis ir fruktozės.

Visi nešėjai gali būti citoplazmoje

Ryžiai. 5.13. Gliukozės iš eritrocitų (GLUT1) baltymų nešiklio (transporterio) struktūra (pagal)

ląstelių pūslelėse ir plazmos membranoje. Jei nėra insulino, GLUT 4 yra tik ląstelės viduje. Veikiami insulino, pūslelės perkeliamos į plazmos membraną, susilieja su ja ir į membraną įtraukiamas GLUT 4, po to transporteris palengvina gliukozės difuziją į ląstelę. Sumažėjus insulino koncentracijai kraujyje, transporteriai grįžta į citoplazmą, o gliukozės transportavimas į ląstelę sustoja.

Gliukozės transporterių darbe nustatyti įvairūs sutrikimai. Esant paveldimam nešiklio baltymų trūkumui, išsivysto nuo insulino nepriklausomas cukrinis diabetas. Be baltymų defektų, yra ir kitų sutrikimų, kuriuos sukelia: 1) insulino signalo apie konvejerio judėjimą į membraną perdavimo defektas, 2) konvejerio judėjimo defektas, 3) gedimas. baltymų įtraukimas į membraną, 4) atsiskyrimo nuo membranos pažeidimas.

5.2.8. Insulinas.Šis junginys yra hormonas, kurį išskiria kasos Langerhanso salelių  ląstelės. Insulinas yra polipeptidas, susidedantis iš dviejų polipeptidų grandinių: vienoje yra 21 aminorūgščių liekana (A grandinė), kitoje - 30 aminorūgščių liekanų (B grandinė). Grandinės yra sujungtos dviem disulfidiniais ryšiais: A7B7, A20B19. A-grandinės viduje yra intramolekulinė disulfidinė jungtis tarp šeštosios ir vienuoliktosios liekanų. Hormonas gali egzistuoti dviejų konformacijų: T ir R (5.14 pav.).

Ryžiai. 5.14. Monomerinės insulino formos erdvinė struktūra: bet-kiaulių insulinas, T konformacija, b žmogaus insulinas, R konformacija (parodyta A grandinė raudona spalva, B grandinė  geltona) (pagal)

Hormonas gali egzistuoti kaip monomeras, dimeris ir heksameras. Heksamerinėje formoje insuliną stabilizuoja cinko jonas, kuris sudaro koordinacinius ryšius su visų šešių subvienetų His10 B grandine (5.15 pav.).

Žinduolių insulino pirminė struktūra yra labai homologiška su žmogaus insulinu: pavyzdžiui, kiaulių insulino atveju tik vienas pakaitalas  vietoj treonino B grandinės karboksilo gale yra alaninas, o galvijų insulino-dar trys aminorūgščių liekanos. palyginimas su žmogaus insulinu. Dažniausiai pakaitalai randami A grandinės 8, 9 ir 10 pozicijose, tačiau jie neturi didelės įtakos biologiniam hormono aktyvumui.

Aminorūgščių liekanų pakeitimai disulfidinių ryšių vietose, hidrofobinės liekanos A grandinės C ir N galiniuose regionuose ir B grandinės C galiniuose regionuose yra labai reti, o tai rodo jų svarbą. insulino biologinio aktyvumo pasireiškimo regionuose. Aktyvaus hormono centro susidarymas apima B grandinės Phe24 ir Phe25 liekanas ir A grandinės C ir N galines liekanas.

Ryžiai. 5.15. Insulino heksamero (R 6) erdvinė struktūra (pagal)

5.2.8.1. Insulino biosintezė. Insulinas sintezuojamas kaip pirmtakas  preproinsulinas, kuriame yra 110 aminorūgščių liekanų ant poliribosomų šiurkščiame endoplazminiame tinklelyje. Biosintezė prasideda nuo signalo peptido susidarymo, kuris prasiskverbia į endoplazminio tinklelio spindį ir nukreipia augančio polipeptido judėjimą. Pasibaigus sintezei, signalas peptidas, sudarytas iš 24 aminorūgščių liekanų, yra suskaidomas iš preproinsulino, kad susidarytų proinsulinas, kuriame yra 86 aminorūgščių liekanos, ir perkeliamas į Golgi aparatą, kur toliau vyksta insulino brendimas cisternose. Proinsulino erdvinė struktūra parodyta fig. 5.16.

Ilgalaikio brendimo metu veikiant serino endopeptidazėms PC2 ir PC1 / 3, pirmiausia suskaidomas peptidinis ryšys tarp Arg64 ir Lys65, tada peptidinis ryšys, kurį sudaro Arg31 ir Arg32, hidrolizuojamas, skiliant C-peptidui, kurį sudaro 31 aminorūgščių liekana. Proinsulino virsmas insulinu, kuriame yra 51 aminorūgščių liekana, baigiasi arginino liekanų hidrolize A grandinės N ir C grandinės galuose, veikiant karboksipeptidazei E, kuri pasižymi specifiškumu panašus į karboksipeptidazę B, ty hidrolizuoja peptidinius ryšius, imino grupę, priklausančią pagrindinei aminorūgščiai (5.17 ir 5.18 pav.).

Ryžiai. 5.16. Proinsulino tariama erdvinė struktūra proteolizę skatinančioje konformacijoje. Aminorūgščių liekanos (Arg64 ir Lys65; Arg31 ir Arg32) yra pažymėtos raudonais rutuliais, kurių peptidiniai ryšiai hidrolizuojami dėl proinsulino apdorojimo (pagal)

Insulinas ir C-peptidas ekvimoliniais kiekiais patenka į sekrecines granules, kur insulinas, sąveikaudamas su cinko jonais, sudaro dimerus ir heksameres. Sekretorinės granulės, susiliejusios su plazmos membrana, dėl eksocitozės išskiria insuliną ir C-peptidą į tarpląstelinį skystį. Insulino pusinės eliminacijos laikas kraujo plazmoje yra 3–10 min., O C-peptido-apie 30 min. Insuliną skaido fermentas insulinazė, šis procesas vyksta kepenyse ir inkstuose.

5.2.8.2. Insulino sintezės ir sekrecijos reguliavimas. Pagrindinis insulino sekrecijos reguliatorius yra gliukozė, kuri reguliuoja insulino geno ir baltymų, dalyvaujančių pagrindinių energijos nešėjų apykaitoje, genų ekspresiją. Gliukozė gali tiesiogiai prisijungti prie transkripcijos faktorių - tai turi tiesioginį poveikį genų ekspresijos greičiui. Galimas antrinis poveikis insulino ir gliukagono sekrecijai, kai insulino išsiskyrimas iš sekrecinių granulių suaktyvina insulino mRNR transkripciją. Tačiau insulino sekrecija priklauso nuo Ca 2+ jonų koncentracijos ir mažėja dėl jų trūkumo net esant didelei gliukozės koncentracijai, kuri suaktyvina insulino sintezę. Be to, jį slopina adrenalinas, kai jis jungiasi prie  2 receptorių. Insulino sekreciją skatinantys vaistai yra augimo hormonai, kortizolis, estrogenai, virškinimo trakto hormonai (sekretinas, cholecistokininas, skrandį slopinantis peptidas).

Ryžiai. 5.17. Preproinsulino sintezė ir apdorojimas (pagal)

Insulino sekrecija Langerhanso salelių  ląstelėse, reaguojant į gliukozės koncentracijos padidėjimą kraujyje, įgyvendinama taip:

Ryžiai. 5.18. Proinsulino perdirbimas į insuliną hidrolizuojant peptidinį ryšį tarp Arg64 ir Lys65, katalizuojamą serino endopeptidazės PC2, ir skaidant peptidinį ryšį tarp Arg31 ir Arg32 veikiant serino endopeptidazei PC1 / 3, transformacija baigiasi skilimu arginino liekanų A-grandinės B grandinių C gale, veikiant karboksipeptidazei E (skaldomos arginino liekanos parodytos apskritimais). Apdorojimo metu, be insulino, susidaro C-peptidas (pagal)

1) gliukozė pernešama į cells ląsteles GLUT 2 transporterio baltymu;

2) ląstelėje gliukozė yra glikolizuojama ir toliau oksiduojama kvėpavimo cikle, susidarant ATP; ATP sintezės intensyvumas priklauso nuo gliukozės kiekio kraujyje;

3) veikiant ATP, kalio jonų kanalai uždaromi ir membrana depolarizuojama;

4) membranos depoliarizacija sukelia nuo įtampos priklausomų kalcio kanalų atidarymą ir kalcio patekimą į ląstelę;

5) padidėjęs kalcio kiekis ląstelėje aktyvina fosfolipazę C, kuri vieną iš membranos fosfolipidų  fosfatidilinozitol-4,5-difosfato  skaldo į inozitol-1,4,5-trifosfatą ir diacilglicerolį;

6) inozitolio trifosfatas, prisijungęs prie endoplazminio tinklelio receptorių baltymų, smarkiai padidina surišto tarpląstelinio kalcio koncentraciją, dėl to išsiskiria iš anksto susintetintas insulinas, saugomas sekrecinėse granulėse.

5.2.8.3. Insulino veikimo mechanizmas. Pagrindinis insulino poveikis raumenų ir riebalų ląstelėms yra gliukozės pernešimas per ląstelių membraną. Insulino stimuliacija padidina gliukozės patekimo į ląstelę greitį 20–40 kartų. Kai stimuliuojamas insulinu, pastebimas 5-10 kartų padidėjęs gliukozės transportuojančių baltymų kiekis plazmos membranose, o jų kiekis ląstelės telkinyje sumažėja 50-60%. Reikalingas energijos kiekis ATP pavidalu yra būtinas daugiausia insulino receptorių aktyvavimui, o ne transporterio baltymo fosforilinimui. Gliukozės transportavimo stimuliavimas padidina energijos suvartojimą 20–30 kartų, o gliukozės pernešėjams perkelti reikia tik nedidelio kiekio. Gliukozės pernešėjų perkėlimas į ląstelės membraną pastebimas per kelias minutes po insulino sąveikos su receptoriumi, o norint pagreitinti arba išlaikyti transportuojančių baltymų ciklo procesą, reikalingas tolesnis stimuliuojantis insulino poveikis.

Insulinas, kaip ir kiti hormonai, veikia ląsteles per atitinkamą receptorių baltymą. Insulino receptorius yra sudėtingas ląstelės membranos baltymas, susidedantis iš dviejų subvienetų (130 kDa) ir dviejų  subvienetų (95 kDa); pirmieji yra visiškai už ląstelės ribų, jos paviršiuje, antrieji prasiskverbia pro plazmos membraną.

Insulino receptorius yra tetrameris, sudarytas iš dviejų tarpląstelinių β-subvienetų, sąveikaujančių su hormonu ir sujungtų vienas su kitu disulfido tiltais tarp cisteinų 524 ir tripleto Cys682, Cys683, Cys685 abiejuose β-subvienetuose (žr. 5.19 pav., bet) ir du transmembraninius β-subvienetus, turinčius tirozinkinazės aktyvumą, sujungtą disulfido tiltu tarp Cys647 () ir Cys872. K-subvieneto polipeptidinėje grandinėje, kurios molekulinė masė yra 135 kDa, yra 719 amino

Ryžiai. 5.19. Insulino receptoriaus dimero struktūra: bet modulinė insulino receptoriaus struktūra. Aukščiau--subvienetai, susieti disulfido tiltais Cys524, Cys683-685 ir susidedantys iš šešių domenų: dviejuose yra leucino pakartojimų L1 ir L2, daug cisteino turinčio CR regiono ir trys III tipo fibronektino domenai Fn o, Fn 1, ID (įterpimo domenas) ... Apačioje- subvienetai, susieti su subvienetu disulfido tiltu Cys647Cys872 ir susidedantys iš septynių sričių: trys fibronektino domenai ID, Fn 1 ir Fn 2, TM transmembraninis domenas, esantis greta JM domeno membranos, tirozinkinazė TK domenas, C-galinis ST; b erdvinė receptoriaus vieta, vienas dimeris yra spalvotas, kitas-baltas, A-aktyvuojanti kilpa priešinga hormonų surišimo vietai, X (raudona)  subvieneto C galinė dalis, X (juoda)  N - galinė subvieneto dalis, geltoni rutuliai 1,2,3 disulfidinės jungtys tarp cisteino liekanų 524, 683 - 685, 647 - 872 pozicijose (pagal)

rūgščių likučių ir susideda iš šešių domenų: du domenai L1 ir L2, kuriuose yra leucino pakartojimų, CR dalis, kurioje gausu cisteino, kur yra lokalizuotas insulino surišimo centras, ir trys III tipo fibronektino domenai Fn o, Fn 1, Ins (įterpimas) domenas) (žr. 5.18 pav.). Sub subvienetas apima 620 aminorūgščių liekanų, jo molekulinė masė yra 95 kDa ir susideda iš septynių sričių: trys fibronektino domenai ID, Fn 1 ir Fn 2, TM transmembraninis domenas, JM domenas greta membranos, TK tirozinas kinazės domeną ir C-galo CT ... Ant receptoriaus buvo rastos dvi insulino surišimo vietos: viena turi didelį afinitetą, kita - mažą. Norint perduoti hormono signalą į ląstelę, būtina, kad insulinas prisijungtų prie didelio afiniteto centro. Šis centras susidaro prijungus insuliną iš vieno  subvieneto L1, L2 ir CR domenų ir kito fibronektino domenų, o sub subvienetų vieta yra priešinga vienas kitam, kaip parodyta 1 pav. 5.19, su.

Nesant insulino sąveikos su didelio afiniteto receptoriaus centru, sub-subvienetai yra nutolę nuo subvienetų iškyšuliu (kumšteliu), kuris yra CR domeno dalis, kuri neleidžia kontaktuoti su aktyvuojančia kilpa (A-kilpa) vieno  subvieneto tirozinkinazės domenas su kito sub subvieneto fosforilinimo vietomis (5.20 pav., b). Kai insulinas prisijungia prie didelio insulino receptoriaus afiniteto centro, pasikeičia receptoriaus konformacija, išsikišimas nebetrukdo konvergencijai ir subvienetams, aktyvuojančios TK domenų kilpos sąveikauja su tirozino fosforilinimo vietomis priešingoje TK srityje, transfosforilinimas. Occurs atsiranda subvienetai septyniose tirozino liekanose: Y1158, Y1162, Y1163 aktyvinimo kilpa (tai yra kinazės reguliavimo sritis), Y1328, Y1334 CT sritis, Y965, Y972 JM sritis (5.20 pav., bet), dėl kurio padidėja receptoriaus tirozinkinazės aktyvumas. TC 1030 padėtyje yra lizino liekana, kuri yra įtraukta į katalizinę aktyviąją vietą - ATP surišimo vietą. Pakeitus šį liziną daugeliui kitų aminorūgščių, nukreipiant į vietą nukreiptą mutagenezę, sunaikinamas insulino receptoriaus tirozinkinazės aktyvumas, tačiau netrikdomas prisijungimas prie insulino. Tačiau insulino prijungimas prie tokio receptoriaus neturi įtakos ląstelių metabolizmui ir proliferacijai. Kai kurių serino-treonino liekanų fosforilinimas, priešingai, sumažina afinitetą insulinui ir sumažina tirozinkinazės aktyvumą.

Yra žinomi keli insulino receptorių substratai: IRS-1 (insulino receptoriaus substratas), IRS-2, STAT šeimos baltymai (signalo keitiklis ir transkripcijos aktyvatorius-išsamiai aptarėme 4 dalyje „Biocheminiai gynybos reakcijų pagrindai“). ").

IRS-1 yra citoplazminis baltymas, kuris savo SH2 domenu jungiasi prie insulino receptoriaus TK fosforilintų tirozinų ir iš karto po insulino stimuliacijos yra fosforilinamas receptorių tirozinkinazės. Ląstelių atsako į insuliną padidėjimas ar sumažėjimas, ląstelių pokyčių amplitudė ir jautrumas hormonui priklauso nuo substrato fosforilinimo laipsnio. IRS-1 geno pažeidimas gali būti nuo insulino priklausomo diabeto priežastis. IRS-1 peptidinėje grandinėje yra apie 1200 aminorūgščių liekanų, 20–22 galimos tirozino fosforilinimo vietos ir apie 40 serino-treonino fosforilinimo vietų.

Ryžiai. 5.20. Supaprastinta struktūrinių insulino prisijungimo prie insulino receptorių schema: bet pasikeitus receptoriaus konformacijai dėl hormono prisijungimo didelio afiniteto centre, išsikišimas išstumiamas, subvienetai suartėja ir TK domenai transfosforilinami; b nesant insulino sąveikos su insulino receptoriaus didelio afiniteto surišimo vieta, išsikišimas (kumštelis) neleidžia  ir subvienetams suartėti ir TK domenų transfosforilinti. A-kilpa  aktyvuojanti TK domeno kilpa, skaičiai 1 ir 2 apskritime  disulfidinės jungtys tarp subvienetų, TK  tirozinkinazės domenas, TK C katalizinis centras, 1 rinkinys ir 2 rinkinys  susidarančių -subvienetų aminorūgščių sekos vieta, kur yra didelis afinitetas insulinui receptorių atžvilgiu (pagal)

IRS-1 fosforilinimas keliose tirozino liekanose suteikia jam galimybę prisijungti prie baltymų, turinčių SH2 domenų: tirozino fosfatazės syp, PI-3-kinazės p85 subvieneto (fosfatidilinozitol-3-kinazės), adapterio baltymo Grb2, baltymo tirozino fosfatazės, GAP (mažų GTP surišančių baltymų aktyvatorius). Dėl IRS-1 sąveikos su panašiais baltymais generuojami keli signalai pasroviui.

Ryžiai. 5.21. Gliukozės transportavimo baltymų GLUT 4 perkėlimas į raumenų ir riebalų ląsteles iš citoplazmos į plazmos membraną veikiant insulinui. Insulino sąveika su receptoriumi sukelia insulino receptorių substrato (IRS) fosforilinimą, kuris jungiasi su PI-3-kinaze (PI3K), o tai katalizuoja fosfolipidų fosfatidilinozitolio-3,4,5-trifosfato (PtdIns (3) sintezę. , 4,5) P 3). Pastarasis junginys, surišdamas plekstrino domenus (PH), mobilizuoja baltymų kinazes PDK1, PDK2 ir PKB prie ląstelių membranos. PDK1 fosforilina PKB Thr308, jį suaktyvindamas. Fosforilintas PKB asocijuojasi su pūslelėmis, kuriose yra GLUT 4, todėl jos persikelia į plazmos membraną, todėl padidėja gliukozės transportavimas į raumenų ir riebalų ląsteles (pagal)

Fosfolipazė C, kurią stimuliuoja fosforilintas IRS-1, hidrolizuoja ląstelės membranos fosfatidilinozitol-4,5-difosfato fosfolipidą ir sudaro du antrinius pasiuntinius: inozitol-3,4,5-trifosfatą ir diacilglicerolį. Inozitolis-3,4,5-trifosfatas, veikdamas endoplazminio tinklelio jonų kanalus, iš jo išskiria kalcį. Diacilglicerolis veikia kalmoduliną ir baltymų kinazę C, kuri fosforilina įvairius substratus, todėl keičiasi ląstelių sistemų aktyvumas.

Fosforilintas IRS-1 taip pat aktyvina PI-3-kinazę, kuri katalizuoja fosfatidilinozitolio, fosfatidilinozitol-4-fosfato ir fosfatidilinozitol-4,5-difosfato fosforilinimą 3 padėtyje, sudarydama fosfatidilinozitol-3-fosfatą, fosfatidilinozitol-3,4- difosfatas, atitinkamai -3,4,5 -trifosfatas.

PI-3-kinazė yra heterodimeras, turintis reguliuojančius (p85) ir katalizinius (p110) subvienetus. Reguliavimo subvienete yra du SH2 domenai ir SH3 domenas; todėl PI-3-kinazė labai afinitetiškai jungiasi prie IRS-1. Membranoje susidarę fosfatidilinozitolio dariniai, fosforilinti 3 padėtyje, suriša baltymus, turinčius vadinamąjį plekstrino (PH) domeną (domenas pasižymi dideliu afinitetu fosfatidilinozitol-3-fosfatams): baltymų kinazė PDK1 (nuo fosfatidilinozitido priklausoma kinazė (PK) ), baltymų kinazė).

Baltymų kinazė B (PKB) susideda iš trijų sričių: N-galinio plekstrino, centrinio katalizinio ir C-galinio reguliavimo. Plekstrino domenas reikalingas RKB aktyvavimui. Prisirišdamas prie plekstrino domeno šalia ląstelės membranos, PKB priartėja prie baltymų kinazės PDK1, kuri per

jo plekstrino domenas taip pat yra lokalizuotas šalia ląstelės membranos. PDK1 fosforilina PKB Thr308 kinazės domeną, dėl kurio aktyvuojamas PKB. Aktyvuotas PKB fosforilina glikogeno sintazės kinazę 3 (Ser9 padėtyje), sukeldamas fermento inaktyvaciją ir kartu glikogeno sintezės procesą. PI-3-fosfato-5-kinazė taip pat yra fosforilinama, kuri veikia pūsleles, kuriose GLUT 4 transporterio baltymai yra laikomi adipocitų citoplazmoje, todėl gliukozės transporteriai juda į ląstelės membraną, į ją patenka ir transmembraninis gliukozę į raumenų ir riebalų ląsteles ((žr. 5.21 pav.)

Insulinas ne tik veikia gliukozės patekimą į ląstelę per GLUT 4 transporterio baltymus. Jis dalyvauja reguliuojant gliukozės, riebalų, aminorūgščių, jonų apykaitą, baltymų sintezę ir daro įtaką replikacijos bei transkripcijos procesams. .

Poveikis gliukozės metabolizmui ląstelėje atliekamas stimuliuojant glikolizės procesą, didinant šiame procese dalyvaujančių fermentų: gliukokinazės, fosfofruktokinazės, piruvato kinazės, heksokinazės aktyvumą. Insulinas per adenilato ciklazės kaskadą aktyvina fosfatazę, kuri defosforilina glikogeno sintazę, o tai lemia glikogeno sintezės aktyvavimą (5.22 pav.) Ir slopina jo skilimo procesą. Slopindamas fosfoenolpiruvato karboksinazę, insulinas slopina gliukoneogenezės procesą.

Ryžiai. 5.22. Glikogeno sintezės schema

Kepenyse ir riebaliniame audinyje insulinas skatina riebalų sintezę, aktyvindamas fermentus: acetilCoA karboksilazę, lipoproteinų lipazę. Tokiu atveju riebalų skaidymas yra slopinamas, nes insulinu aktyvuota fosfatazė, defosforilindama hormonams jautrią triacilglicerolio lipazę, slopina šį fermentą ir sumažėja kraujyje cirkuliuojančių riebalų rūgščių koncentracija.

Kepenyse, riebaliniame audinyje, skeleto raumenyse ir širdyje insulinas veikia daugiau nei šimto genų transkripcijos greitį.

5.2.9. Gliukagonas. Sumažėjus gliukozės koncentracijai kraujyje, kasos Langerhanso salelių  ląstelės gamina „alkio hormoną“-gliukagoną, kuris yra polipeptidas, kurio molekulinė masė yra 3485 Da, kurį sudaro 29 amino rūgštys. rūgščių likučiai.

Gliukagonas veikia priešinga insulino kryptimi. Insulinas skatina energijos kaupimą, skatindamas glikogenezę, lipogenezę ir baltymų sintezę, o gliukagonas, stimuliuodamas glikogenolizę ir lipolizę, sukelia greitą galimų energijos šaltinių mobilizavimą.

Ryžiai. 5.23. Žmogaus proglukagono struktūra ir specifinis proglukagono apdorojimas į peptidus, gautus iš proglukagono: kasoje gliukagonas ir MPGF (mero proglukagono fragmentas) susidaro iš proglukagono; žarnyno ir kai kurių centrinės nervų sistemos dalių neuroendokrininėse ląstelėse-glicentinas, oksintomodulinas, GLP-1 (peptidas, gautas iš proglukagono), GLP-2, du tarpiniai peptidai (tarpinis peptidas-IP), GRPP-susijęs su glicentinu kasos polipeptidas (polipeptidas iš kasos - glicentino darinys) (pagal)

Hormoną sintezuoja kasos Langerhanso salelių  ląstelės, taip pat žarnyno neuroendokrininės ląstelės ir centrinė nervų sistema kaip neaktyvus pirmtakas-proglukagonas (molekulinė masė 9000 Da). yra 180 aminorūgščių liekanų ir yra apdorojama konvertaze 2 ir sudaro kelis skirtingo ilgio peptidus, įskaitant gliukagoną ir du į gliukagoną panašius peptidus (į gliukagoną panašų peptidą  GLP-1, GLP-2, glicentiną) (5.23 pav.). 14 iš 27 gliukagono aminorūgščių liekanų yra identiškos kitos virškinimo trakto hormono sekreto molekulės molekulėms.

Kad gliukagonas prisijungtų prie į jį reaguojančių ląstelių receptorių, jo sekos vientisumas nuo N-galo yra būtinas. Svarbų vaidmenį pasireiškiant hormono poveikiui atlieka histidino liekana, esanti N-gale, ir jungiantis prie receptorių, 20-27 fragmentas.

Gliukagonas kraujo plazmoje nesijungia su jokiais transportuojančiais baltymais, jo pusinės konversijos laikas yra 5 minutės, kepenyse jį sunaikina proteinazės, o skilimas prasideda nutrūkus ryšiui tarp Ser2 ir Gln3 ir pašalinus dipeptidą. N-galas.

Gliukagono sekreciją slopina gliukozė, bet skatina baltyminis maistas. GLP-1 slopina gliukagono sekreciją ir skatina insulino sekreciją.

Gliukagonas veikia tik hepatocitus ir riebalų ląsteles, kurių plazmos membranoje yra jo receptorių. Hepatocituose, prisijungdamas prie plazmos membranos receptorių, gliukagonas per G baltymą aktyvuoja adenilato ciklazę, kuri katalizuoja cAMP susidarymą, o tai savo ruožtu skatina fosforilazės aktyvavimą, kuris pagreitina glikogeno skilimą ir slopina glikogeno sintazės ir glikogeno susidarymo slopinimas. Gliukagonas skatina gliukoneogenezę, skatindamas šiame procese dalyvaujančių fermentų: gliukozės-6-fosfatazės, fosfenolpiruvato karboksinazės, fruktozės-1,6-difosfatazės sintezę. Gliukagono poveikis kepenims sumažėja iki padidėjusios gliukozės gamybos.

Riebalų ląstelėse hormonas, naudojant adenilato ciklazės kaskadą, taip pat suaktyvina hormonams jautrią triacilglicerolio lipazę ir skatina lipolizę. Gliukagonas padidina katecholaminų sekreciją antinksčių smegenyse. Dalyvaudamas reaguodamas į tokias reakcijas kaip „kovok ar bėk“, gliukagonas padidina skeleto raumenų energijos substratų (gliukozės, laisvųjų riebalų rūgščių) prieinamumą ir padidina skeleto raumenų aprūpinimą krauju, padidindamas širdies darbą.

Gliukagonas neturi įtakos skeleto raumenų glikogenui, nes juose beveik visiškai nėra gliukagono receptorių. Hormonas padidina insulino sekreciją iš kasos β ląstelių ir slopina insulinazės aktyvumą.

5.2.10. Glikogeno apykaitos reguliavimas. Gliukozės kaupimasis organizme glikogeno pavidalu ir jo skaidymas atitinka organizmo energijos poreikius. Glikogeno apykaitos procesų kryptį reguliuoja mechanizmai, priklausantys nuo hormonų veikimo: insulino, gliukagono ir adrenalino kepenyse, insulino ir adrenalino raumenyse. Glikogeno sintezės arba skilimo procesai perjungiami pereinant nuo absorbcijos laikotarpio į poabsorbcijos laikotarpį arba kai poilsio būsena keičiama į fizinį darbą.

5.2.10.1. Glikogeno fosforilazės ir glikogeno sintazės aktyvumo reguliavimas. Pasikeitus gliukozės koncentracijai kraujyje, vyksta insulino ir gliukagono sintezė ir sekrecija. Šie hormonai reguliuoja glikogeno sintezės ir skilimo procesus, paveikdami pagrindinių šių procesų fermentų aktyvumą: glikogeno sintazę ir glikogeno fosforilazę jų fosforilinimo-defosforilinimo būdu.

Ryžiai. 5.24 Glikogeno fosforilazės aktyvinimas fosforilinant Ser14 liekaną glikogeno fosforilazės kinaze ir inaktyvuojant fosfataze, katalizuojančia serino liekanos defosforilinimą (pagal)

Abu fermentai yra dviejų formų: fosforilinti (aktyvi glikogeno fosforilazė bet ir neaktyvią glikogeno sintazę) ir defosforilintą (neaktyvią fosforilazę) b ir aktyvioji glikogeno sintazė) (5.24 ir 5.25 pav.). Fosforilinimą atlieka kinazė, kuri katalizuoja fosfato likučio perkėlimą iš ATP į serino liekaną, o defosforilinimą katalizuoja fosfoproteinų fosfatazė. Kinazės ir fosfatazės aktyvumą taip pat reguliuoja fosforilinimas-defosforilinimas (žr. 5.25 pav.).

Ryžiai. 5.25. Glikogeno sintazės aktyvumo reguliavimas. Šis fermentas aktyvuojamas veikiant fosfoproteinų fosfatazei (PP1), kuri defosforilina tris fosfoserino liekanas šalia glikogeno sintazės C-galo. Glikogeno sintazės kinazė 3 (GSK3), katalizuojanti trijų serino likučių fosforilinimą glikogeno sintazėje, slopina glikogeno sintezę ir yra aktyvuojama fosforilinant kazeino kinaze (CKII). Insulinas, gliukozė ir gliukozės-6-fosfatas aktyvina fosfoproteinų fosfatazę, o gliukagonas ir adrenalinas (epinefrinas) jį slopina. Insulinas slopina glikogeno sintazės kinazės 3 veikimą (pagal)

nuo cAMP priklausoma baltymų kinazė A (PKA) fosforilina fosforilazės kinazę, paversdama ją aktyvia būsena, o tai savo ruožtu fosforilina glikogeno fosforilazę. CAMP sintezę skatina adrenalinas ir gliukagonas.

Insulinas per kaskadą, apimančią Ras baltymą (Ras signalizacijos kelias), aktyvuoja baltymų kinazę pp90S6, kuri fosforilina ir taip aktyvina fosfoproteinų fosfatazę. Aktyvi fosfatazė defosforilina ir inaktyvuoja fosforilazės kinazę ir glikogeno fosforilazę.

Glikogeno sintazės fosforilinimas PKA sukelia jo inaktyvavimą, o defosforilinimas fosfoproteinų fosfataze aktyvina fermentą.

5.2.10.2. Glikogeno metabolizmo kepenyse reguliavimas. Pasikeitus gliukozės koncentracijai kraujyje, keičiasi ir santykinė hormonų: insulino ir gliukagono koncentracija. Insulino ir gliukagono koncentracijos kraujyje santykis vadinamas „insulino-gliukagono indeksu“. Poabsorbcijos laikotarpiu indeksas mažėja, o gliukagono koncentracija įtakoja gliukozės koncentracijos kraujyje reguliavimą.

Gliukagonas, kaip minėta aukščiau, aktyvina gliukozės išsiskyrimą į kraują dėl glikogeno skilimo (glikogeno fosforilazės aktyvavimas ir glikogeno sintazės slopinimas) arba sintezė iš kitų medžiagų  gliukoneogenezė. Gliukozės-1-fosfatas susidaro iš glikogeno, izomerizuojamas į gliukozės-6-fosfatą, hidrolizuojamas veikiant gliukozės-6-fosfatazei, kad susidarytų laisva gliukozė, kuri galėtų palikti ląstelę į kraują (5.26 pav.).

Adrenalino poveikis hepatocitams yra panašus į gliukagono poveikį, kai naudojami 2 -receptoriai, ir yra dėl glikogeno fosforilazės fosforilinimo ir aktyvinimo. Esant adrenalino sąveikai su plazmos membranos β 1 receptoriais, hormoninis signalas perduodamas per membraną, naudojant inozitolio fosfato mechanizmą. Abiem atvejais aktyvuojamas glikogeno skilimo procesas. Tam tikro tipo receptorių naudojimas priklauso nuo adrenalino koncentracijos kraujyje.

Ryžiai. 5.26. Glikogeno fosforolizės schema

Virškinimo laikotarpiu padidėja insulino-gliukagono indeksas ir vyrauja insulino poveikis. Insulinas sumažina gliukozės koncentraciją kraujyje, aktyvuoja, fosforilina per Ras kelią, fosfodiesterazės cAMP, kuris hidrolizuoja šį antrinį tarpininką ir susidaro AMP. Insuliną taip pat aktyvuoja Ras kelias glikogeno granulių fosfoproteinų fosfatazė, defosforilindama ir aktyvuodama glikogeno sintazę bei inaktyvuodama pačią fosforilazės kinazę ir pačią glikogeno fosforilazę. Insulinas skatina gliukokinazės sintezę, kad pagreitintų gliukozės fosforilinimą ląstelėje ir įtraukimą į glikogeną. Taigi insulinas suaktyvina glikogeno sintezės procesą ir slopina jo skilimą.

5.2.10.3. Glikogeno metabolizmo raumenyse reguliavimas. Esant intensyviam raumenų darbui, glikogeno skilimą pagreitina adrenalinas, kuris jungiasi prie  2 receptorių ir per adenilato ciklazės sistemą, todėl fosforilinamas ir aktyvuojamas fosforilazės kinazė ir glikogeno fosforilazė bei slopinamas glikogeno sintazė (5.27 pav.). ir 5.28). Dėl tolesnio gliukozės-6-fosfato, susidariusio iš glikogeno, konversijos metu sintetinamas ATP, kuris yra būtinas intensyviam raumenų darbui įgyvendinti.

Ryžiai. 5.27. Glikogeno fosforilazės aktyvumo raumenyse reguliavimas (pagal)

Ramybės būsenoje raumenų glikogeno fosforilazė yra neaktyvi, nes ji yra defosforilintoje būsenoje, tačiau glikogenas suskaido dėl alosterinio glikogeno fosforilazės b aktyvacijos AMP ir ortofosfato, susidariusio ATP hidrolizės metu.

Ryžiai. 5.28. Raumenų glikogeno sintazės aktyvumo reguliavimas (suderinamas)

Esant vidutiniam raumenų susitraukimui, fosforilazės kinazę galima suaktyvinti alosteriškai (Ca 2+ jonais). Ca 2+ koncentracija didėja raumenų susitraukimui reaguojant į motorinio nervo signalą. Kai signalas susilpnėja, Ca 2+ koncentracijos sumažėjimas tuo pačiu metu „išjungia“ kinazės aktyvumą.

Ca 2+ jonai dalyvauja ne tik raumenų susitraukime, bet ir suteikia energijos šiems susitraukimams.

Ca 2+ jonai jungiasi prie baltymo kalmodulino, šiuo atveju veikiant kaip vienas iš kinazės subvienetų. Raumenų fosforilazės kinazės struktūra yra  4  4  4  4. Tik subvienetas pasižymi katalizinėmis savybėmis, regulatory ir  subvienetai, kurie yra reguliuojantys, yra fosforilinami prie serino liekanų, naudojant PKA, subvienetas yra identiškas kalmodulino baltymui (išsamiai aptartas 2.3.2 skirsnio 2 dalyje „Biochemija“ judėjimo "), suriša keturis Ca 2+ jonus, o tai sukelia konformacinius pokyčius, aktyvina katalizinį -subvienetą, nors kinazė išlieka defosforilintoje būsenoje.

Virškinimo metu ramybės metu glikogeno sintezė vyksta ir raumenyse. Gliukozė į raumenų ląsteles patenka pasitelkus GLUT 4 transporterio baltymus (jų mobilizacija į ląstelių membraną veikiant insulinui išsamiai aptariama 5.2.4.3 skyriuje ir 5.21 pav.). Insulino poveikis raumenų glikogeno sintezei taip pat atliekamas defosforilinant glikogeno sintazę ir glikogeno fosforilazę.

5.2.11. Ne fermentinis baltymų glikozilinimas. Vienas iš posttransliacinių baltymų modifikavimo tipų yra serino, treonino, asparagino, hidroksilizino liekanų glikozilinimas naudojant glikoziltransferazes. Kadangi virškinimo laikotarpiu kraujyje susidaro didelė angliavandenių (redukuojančių cukrų) koncentracija, galima nefermentuota baltymų, lipidų ir nukleorūgščių glikozilinimas, vadinamas glikavimu. Produktai, atsirandantys dėl daugiapakopio cukrų sąveikos su baltymais, vadinami AGE (Advanced Glycation End-products) ir yra daugelyje žmogaus baltymų. Šių produktų pusinės eliminacijos laikas yra ilgesnis nei baltymų (nuo kelių mėnesių iki kelerių metų), o jų susidarymo greitis priklauso nuo redukuojančio cukraus poveikio lygio ir trukmės. Manoma, kad su diabetu, Alzheimerio liga ir katarakta susijusios komplikacijos yra susijusios su jų formavimusi.

Glikavimo procesą galima suskirstyti į dvi fazes: ankstyvą ir vėlyvą. Pirmajame glikavimo etape vyksta gliukozės karbonilo grupės nukleofilinis priepuolis, kurį sukelia lizino amino -amino grupė arba arginino guanidinio grupė, dėl to susidaro nestabili Šifo bazė - N-Glikoziliminas (5.29 pav.). Šifo bazės susidarymas yra gana greitas ir grįžtamas procesas.

Tada vyksta pergrupavimas N- Glikoziliminas, susidarantis Amadori produktui - 1 - amino - 1 - dezoksifruktozė. Šio proceso greitis yra mažesnis nei glikozilimino susidarymo greitis, bet žymiai didesnis nei Schiffo bazės hidrolizės greitis,

Ryžiai. 5.29. Baltymų glikavimo schema. Atvira angliavandenių forma (gliukozė) reaguoja su lizino -amino grupe ir sudaro Schiffo bazę, kuri per tarpinį enolamino susidarymą perkeičia Amadori į ketoaminą. Amadori pertvarkymas pagreitėja, jei šalia lizino liekanų yra aspartato ir arginino likučių. Ketoaminas gali toliau gaminti įvairius produktus (galutinius glikavimo produktus-AGE). Diagrama rodo reakciją su antrąja angliavandenių molekule, susidarant diketoaminui (pagal)

todėl baltymai, kurių sudėtyje yra 1-amino-1-deoksifruktozės liekanų, kaupiasi kraujyje. Lizino likučių modifikavimas baltymuose ankstyvoje glikavimo stadijoje, matyt, palengvėja esant histidino, lizino ar arginino liekanoms, esančioms arti reaguojančio amino. grupei, kuri atlieka rūgštinę pagrindinę proceso katalizę, taip pat aspartato liekanas, kurios ištraukia protoną iš antrojo cukraus anglies atomo. Ketoaminas gali surišti kitą imino grupės angliavandenių liekaną ir sudaryti dvigubai glikuotą liziną, kuris virsta diketoaminu (žr. 5.29 pav.).

Vėlyvas glikavimo etapas, įskaitant tolesnes transformacijas N-Glikoziliminas ir Amadori, lėtesnis procesas, dėl kurio susidaro stabilūs galutiniai glikavimo produktai (AGE). Pastaruoju metu atsirado duomenų apie tiesioginį dalyvavimą formuojant α-dikarbonilo junginių (glioksalo, metilglioksalo, 3-deoksiglukozono) AGE. į vivo tiek skiliant gliukozei, tiek dėl Šifo bazės transformacijų modifikuojant liziną baltymų sudėtyje su gliukoze (5.30 pav.). Specifinės reduktazės ir sulhidrilo junginiai (lipoinė rūgštis, glutationas) gali reaktyviuosius dikarbonilo junginius paversti neveikliais metabolitais, o tai atsispindi sumažėjus galutinių glikavimo produktų susidarymui.

Reaguojant į α-dikarbonilo junginius su lizino liekanų ε-amino grupėmis arba arginino liekanų guanidinio grupėmis, susidaro baltymų kryžminiai ryšiai, kurie yra atsakingi už komplikacijas, kurias sukelia baltymų glikavimas sergant cukriniu diabetu ir kitomis ligomis. Be to, nuosekliai dehidratuojant Amadori produktą C4 ir C5, susidaro 1-amino-4-deoksi-2,3-dionas ir -endionas, kurie taip pat gali dalyvauti formuojant tarpmolekulinius ir tarpmolekulinius baltymus kryžminės nuorodos.

Tarp AGE būdingas N ε - Karboksimetil lizinas (LML) ir N ε - karboksietil lizinas (CEL), bis (lizil) imidazolo adduktai (GOLD  glikoksalizilo lizilo dimeris, MOLD  metilglioksalo lizilo lizilo dimeris, DOLD  deoksigliukozono lizilo lizilo dimeris), imidazolonai (G - H MG - H ir 3D pirralinas, argpirimidinas, pentosidinas, kryžminė linija ir vesperlizinas. 5.31 išvardija kai kuriuos

Ryžiai. 5.30. Baltymų glikavimo schema esant D - gliukozei. Dėžutėje rodomi pagrindiniai AGE produktų pirmtakai, susidarę dėl glikavimo (pagal)

glikavimo galutiniai produktai. Pavyzdžiui, pentozidinas ir karboksimetil lizinas (LML) yra galutiniai glikavimo produktai, susidarę oksidacijos sąlygomis, randami ilgaamžiuose baltymuose: odos kolagene ir kristaliniame lęšyje. Karboksimetil lizinas į baltymą įveda neigiamai įkrautą karboksilo grupę, o ne teigiamai įkrautą aminogrupę, o tai gali pakeisti krūvį baltymo paviršiuje, pakeisti baltymo erdvinę struktūrą. LML yra antigenas, kurį atpažįsta antikūnai. Su amžiumi šio produkto kiekis didėja tiesiškai. Pentosidinas yra kryžminis ryšys (kryžminis ryšys) tarp Amadori produkto ir arginino liekanos bet kurioje baltymo padėtyje; jis susidaro iš askorbato, gliukozės, fruktozės, ribozės; jis randamas Alzheimerio liga sergančių pacientų smegenų audiniuose diabetu sergančių pacientų odoje ir kraujo plazmoje.

Galutiniai glikavimo produktai gali skatinti laisvųjų radikalų oksidaciją, pakitimą baltymo paviršiuje, negrįžtamą kryžminį ryšį tarp skirtingų baltymų regionų,

sutrikdo jų erdvinę struktūrą ir funkcionavimą, daro juos atsparius fermentinei proteolizei. Savo ruožtu laisvųjų radikalų oksidacija gali sukelti ne fermentinę proteolizę arba baltymų suskaidymą, lipidų peroksidaciją.

Susidarius pagrindiniams gliukozės produktams ant bazinės membranos baltymų (IV tipo kolagenas, lamininas, heparano sulfato proteoglikanas), jis sustorėja, susiaurėja kapiliarų spindis ir sutrinka jų funkcija. Šie tarpląstelinės matricos pažeidimai keičia kraujagyslių struktūrą ir funkciją (sumažėja kraujagyslių sienelių elastingumas, keičiasi atsakas į azoto oksido vazodilatacinį poveikį), prisideda prie spartesnio aterosklerozinio proceso vystymosi.

Glikavimo galutiniai produktai (AGE) taip pat turi įtakos kai kurių genų ekspresijai, prisijungdami prie specifinių AGE receptorių, lokalizuotų fibroblastuose, T-limfocituose, inkstuose (mezangialinėse ląstelėse), kraujagyslių sienelėje (endotelio ir lygiųjų raumenų ląstelėse), smegenyse. taip pat kepenyse ir blužnyje, kur jų yra daugiausiai, tai yra audiniuose, kuriuose gausu makrofagų, kurie tarpininkauja šio signalo perdavimui didinant laisvųjų deguonies radikalų susidarymą. Pastarieji savo ruožtu aktyvina branduolinio NF-kB faktoriaus transkripciją, kuri reguliuoja daugelio genų, reaguojančių į įvairius pažeidimus, raišką.

Vienas iš veiksmingų būdų užkirsti kelią nepageidaujamoms baltymų ne fermentinės glikozilinimo pasekmėms yra sumažinti kalorijų kiekį maiste, o tai atsispindi sumažėjus gliukozės koncentracijai kraujyje ir sumažėjus nefermentiniam prisirišimui. gliukozės į ilgaamžius baltymus, pavyzdžiui, į hemoglobiną. Sumažėjus gliukozės koncentracijai, sumažėja baltymų glikozilinimas ir lipidų peroksidacija. Neigiamas glikozilinimo poveikis atsiranda dėl struktūros ir funkcijų pažeidimo, kai gliukozė prijungiama prie ilgaamžių baltymų, ir dėl to atsirandančio baltymų oksidacinio pažeidimo, kurį sukelia laisvieji radikalai, susidarantys oksiduojant cukrų, esant pereinamojo metalo jonams. . Nukleotidai ir DNR taip pat yra nefermentiniai glikozilinami, o tai sukelia mutacijas dėl tiesioginio DNR pažeidimo ir remonto sistemų inaktyvavimo, dėl to padidėja chromosomų trapumas. Šiuo metu tiriami metodai, kaip išvengti glikavimo poveikio ilgaamžiams baltymams, naudojant farmakologinius ir genetinius poveikius.

Pradinis maisto perdirbimo procesas vyksta burnoje. Burnos ertmėje: maistas susmulkinamas; sudrėkinti jį seilėmis; maisto gabalėlio susidarymas.

Maistas burnos ertmėje būna 10-15 sekundžių, po to liežuvio raumenų susitraukimais jis stumiamas į ryklę ir stemplę.

Išgertas maistas dirgina skonį, lytėjimo ir temperatūros receptorius, esančius liežuvio gleivinėje ir išsibarstę po burnos gleivinę.

Impulsai iš receptorių išilgai trišakio, veido ir glossopharyngeal nervų centripetalinių skaidulų patenka į nervų centrus, kurie refleksiškai skatina seilių liaukų, skrandžio ir kasos liaukų sekreciją bei tulžies sekreciją. Efektyvi įtaka taip pat keičia stemplės, skrandžio, proksimalinės plonosios žarnos motorinę veiklą, daro įtaką virškinimo sistemos aprūpinimui krauju ir refleksiškai didina energijos, reikalingos maistui perdirbti ir įsisavinti, sunaudojimą.

Tie. nepaisant trumpo maisto buvimo burnos ertmėje trukmės (15–18 s), provokuojanti įtaka iš jo receptorių patenka į beveik visą virškinamąjį traktą. Įgyvendinant virškinimo procesus pačioje burnos ertmėje, ypač svarbus liežuvio receptorių, burnos ir dantų gleivinės dirginimas.

Kramtymas yra vienas iš pradinių maisto įsisavinimo proceso etapų, kurį sudaro maisto smulkinimas, trynimas ir sumaišymas su seilėmis, t.y. formuojant maisto gabalėlį.

Norint ištirpti, būtina sudrėkinti ir sumaišyti su seilėmis, be kurių neįmanoma įvertinti maisto skonio ir jo hidrolizės.

Kramtymas atsiranda dėl kramtomųjų raumenų susitraukimų, kurie judina apatinį žandikaulį viršutinio žandikaulio atžvilgiu. Į procesą taip pat įtraukiami mimikos raumenys ir liežuvio raumenys.

Žmogus turi 2 eilutes dantų. Kiekvienas iš jų turi priekinius (2), iltinius (2) mažus (2) ir didelius (3) krūminius dantis. Smilkiniai ir iltys įkando maistą, smulkūs vietiniai jį sutraiškė, dideli vietiniai sumalė. Smilkiniai gali išspausti maistą 11–25 kg / cm 2, vietiniai-29–90. Kramtymas atliekamas refleksiškai, turi grandininį pobūdį, automatinius ir savanoriškus komponentus.

Kramtant reguliuoja pailgosios smegenys, raudonasis branduolys, substantia nigra, subkortiniai branduoliai ir smegenų žievė. Kramtymą kontroliuojančių neuronų kolekcija vadinama kramtymo centru. Impulsai iš jo išilgai trišakio nervo motorinių skaidulų eina į kramtomuosius raumenis. Jie atlieka apatinio žandikaulio judesius žemyn, aukštyn, pirmyn, atgal ir į šoną. Liežuvio, skruostų, lūpų raumenys perkelia maisto gabalėlį į burną, maitina ir laiko maistą tarp kramtomųjų dantų paviršių. Koordinuojant kramtymą, svarbų vaidmenį atlieka kramtomųjų raumenų proprioreceptorių ir burnos ertmės bei dantų mechanoreceptorių impulsai.

Kramtymo proceso tyrimas yra sunkus: kinematografinis metodas, elektromiografinis. Grafinis registracijos metodas vadinamas masticiografija.

Masticiografą sudaro guminis balionas, įdėtas į specialų plastikinį dėklą, pritvirtintą prie apatinio žandikaulio. Balionas prijungtas prie Marey kapsulės, kurios rašiklis fiksuoja žandikaulio judesius ant kimografo būgno. Mastikatografija nustato fazes: poilsis, maisto įvedimas į burną, apytikslis, pagrindinis, maisto gabalėlio susidarymas.

Seilių liaukos.

Seilę gamina trys poros didelių liaukų ( parotidinė, submandibulinė ir poliežuvinė) ir daug mažų liežuvio liaukų, gomurio gleivinės ir skruostų . Per išskyrimo kanalus seilės patenka į burnos ertmę.

Liaukos seilės turi skirtingą konsistenciją: poliežuvinės ir požandinės liaukos išskiria daugiau klampių ir storesnių seilių nei parotidinė liauka. Šį skirtumą lemia baltyminės medžiagos - mucino buvimas.

Mišri paslaptis (su mucinu) yra izoliuota:

submandibulinės liaukos

poliežuvinės liaukos

liežuvio ir gomurio šaknies gleivinės liaukos.

Išsiskiria serozinė sekrecija (skystos seilės, turinčios didelę natrio, kalio koncentraciją ir didelį amilazės aktyvumą)

parotidinis

mažos liežuvio šoninių paviršių liaukos.

Mišrių seilių pH yra 5,8–7,4 (parotidinių seilių pH<5,81). С увеличением скорости секреции рН слюны повышается до 7,8.

„Mucin“ seilės atrodo gleivėtos ir slidžios, todėl seilėse mirkytą maistą lengviau nuryti.

Seilėse yra keletas fermentų: -amilazės, -gliukozidazės.

Seilių fermentai yra labai aktyvūs, tačiau visiškas angliavandenių skaidymas neįvyksta dėl trumpo maisto buvimo burnoje trukmės. Šių fermentų pagalba angliavandenių hidrolizė tęsiasi skrandyje esančio maisto boliuso viduje. Ant maisto gabalėlio paviršiaus rūgštinė aplinka (0,01%HCl) stabdo fermentų veikimą.

Seilių proteolitiniai fermentai yra svarbūs burnos ertmės valymui. Pavyzdžiui, lizocimas yra labai baktericidinis; proteinazės - dezinfekuojantis poveikis.

Seilių kiekis ir sudėtis yra pritaikyti prie suvartojamo maisto tipo ir dietos, maisto konsistencijos.

Kuo klampesnės seilės išskiriamos maistinėms medžiagoms, ir kuo daugiau, tuo maistas sausesnis. Dėl atmestų medžiagų ir kartumo - nemažas kiekis skystų seilių.

Daugumoje maistinių medžiagų išskiriamose seilėse yra 4 kartus daugiau mucino, nei seilėse, išsiskiriančiose į burną, vadinamųjų atmestų medžiagų (druskos rūgštis, kartumas ir kt.).

Seilėtekio tyrimo metodai.

Šunims: paausinio ar submandibulinio išskyrimo kanalo fistulė su gleivinės gabalėliu.

Žmonėms: kapsulės pagalba - Lashley -Krasnogorsky piltuvas, uždėtas ant seilių liaukos išskyrimo kanalo.

Seilėtekio reguliavimas.

Nevalgant maisto, žmogaus seilės išsiskiria 0,24 ml / min greičiu, kramtant - 3-3,5 ml / min., Įvedus citrinos rūgšties (0,5 mmol) - 7,4 ml / min.

Maisto valgymas skatina seilių išsiskyrimą kaip sąlyginį ir besąlygiškai refleksinį.

Besąlyginių seilių refleksų dirgiklis yra maistas arba atmestos medžiagos, veikiančios burnos ertmės receptorius.

Laikas tarp dirgiklio poveikio (maisto suvartojimo) iki seilėtekio pradžios vadinamas latentiniu latentiniu periodu (1-30 sek.)

Iš receptorių gaunami impulsai patenka į seilių išsiskyrimo centrą, esantį pailgosiose smegenyse (glossopharyngeal nervų branduolių srityje). Suerzinus šią sritį, galite gauti gausų seilių išsiskyrimą su kitokios kokybės sudėtimi.

Į seilių liaukas impulsai seka einančias parasimpatines ir simpatines nervų skaidulas.

Parasimpatinė įtaka. Veikiamas acetilcholino, išsiskiriančio poganglioninių neuronų galūnėse, išsiskiria daug skysčių seilių, turinčių didelę elektrolitų koncentraciją ir mažą mucino kiekį. Skatina seilių išsiskyrimą ir kininus, kurie plečia seilių liaukų kraujagysles.

Simpatinė įtaka. Norepinefrinas, išsiskiriantis poganglioninių neuronų galūnėmis, išskiria nedidelį kiekį storų seilių, sustiprina mucino ir fermentų susidarymą liaukose.

Vienalaikis parasimpatinių nervų stimuliavimas sustiprina sekrecinį poveikį. Sekrecijos skirtumai, reaguojant į įvairius maisto produktus, paaiškinami impulsų dažnio pokyčiais išilgai parasimpatinių ir simpatinių nervų skaidulų. Šie pakeitimai gali būti vienpusiai ir daugialypiai.

Veiksniai, lemiantys seilėtekio slopinimą: neigiamos emocijos; kūno dehidratacija; skausmingi dirginimai ir kt.

Sumažėjusi seilių liaukų sekrecija - hiposalivacija.

Per didelis seilėtekis - padidėjęs seilėtekis.

Nurijus.

Kramtymas baigiasi nurijimu - maisto gabalėlio perėjimas iš burnos ertmės į skrandį.

Pagal Magendie teoriją, rijimo veiksmas yra suskirstytas į 3 fazes - žodinis savanoriškas; nevalingas ryklės (greitas); stemplės nevalingas - ilgas, lėtas.

1) Maisto gabalėlis, kurio tūris 5-15 cm 3, atskiriamas nuo susmulkintos ir sudrėkintos seilių maisto masės burnoje. Šis gumbas savavališkais judesiais priekyje, o po to liežuvio vidurinėje dalyje prispaudžiamas prie kieto gomurio ir priekinėmis lankais perkeliamas į liežuvio šaknį.

2) Kai tik maisto boliusas patenka į liežuvio šaknį, rijimo veiksmas pereina į greitą nevalingą fazę, kuri trunka ~ 1 sek. Šis veiksmas yra sudėtingas refleksas ir jį reguliuoja rijimo centras pailgosiose smegenyse. Informacija į rijimo centrą eina išilgai trišakio nervo, gerklų nervų ir glosofaringinio nervo aferentinių skaidulų. Iš jo impulsai išilgai trišakio, glossopharyngeal, hipoglossal ir vagus nervų eferentinių skaidulų eina į raumenis, kurie užtikrina rijimą. Jei liežuvio ir ryklės šaknis gydysite kokaino tirpalu (išjunkite receptorius), tada rijimas neįvyks.

Rijimo centras yra pailgosiose smegenyse, IV skilvelio dugno srityje, šiek tiek virš kvėpavimo centro. Jis susijęs su kvėpavimo centru, vazomotoriniu ir centrais, reguliuojančiais širdies veiklą. Rijimo metu atsiranda kvėpavimo sulaikymas ir padažnėja širdies susitraukimų dažnis.

Yra refleksinis raumenų susitraukimas, kuris pakelia minkštąjį gomurį (kuris neleidžia maistui patekti į nosies ertmę). Liežuvio judesiais maisto varžtas įstumiamas į ryklę. Tuo pačiu metu atsiranda raumenų susitraukimas, išstumiantis hipoidinį kaulą ir dėl to kyla gerklos, todėl įėjimas į kvėpavimo takus uždaromas, o tai neleidžia maistui patekti į juos.

Maisto gabalėlio perkėlimą į ryklę palengvina slėgio padidėjimas burnos ertmėje ir slėgio sumažėjimas ryklėje. Pakelta liežuvio šaknis ir sandariai prie jos prigludusios arkos neleidžia maistui judėti atvirkščiai į burnos ertmę.

Po to, kai maisto gabalėlis patenka į ryklę, raumenys susitraukia, susiaurėja jo spindis virš maisto gabalo, todėl jis juda į stemplę. Tai palengvina slėgio skirtumas ryklės ir stemplės ertmėse. Prieš rijimą, ryklės-stemplės sfinkteris uždaromas; rijimo metu ryklės slėgis pakyla iki 45 mm Hg. Art., Sfinkteris atsidaro, o maisto gabalėlis patenka į stemplės pradžią, kur slėgis ne didesnis kaip 30 mm Hg. Art.

Pirmosios dvi rijimo fazės trunka apie 1 s.

3) Maisto judėjimas per stemplę.

Maisto gabalėlis juda išilgai stemplės (iškart, iškart) po rijimo judesio (automatiškai, refleksiškai).

Kieto maisto perdavimo laikas yra 8–9 sek.

Skysto maisto tranzito laikas yra 1-2 sek.

Stemplės raumenų susitraukimas turi bangos pobūdį, kuris atsiranda viršutinėje stemplės dalyje ir toliau per visą jo ilgį (peristaltiniai susitraukimai). Tokiu atveju nuosekliai sumažėja žiedo formos stemplės raumenys, judinant maisto gabalėlį. Prieš jį juda sumažėjusio tono (atsipalaidavimo) banga. Jo judėjimo greitis yra didesnis nei susitraukimo bangos, o skrandį jis pasiekia per 1-2 sekundes.

Pirminė peristaltinė banga, kurią sukelia rijimas, keliauja į skrandį. Stemplės susikirtimo su aortos lanku lygyje atsiranda antrinė banga. Antrinė banga taip pat stumia maisto boliusą į širdies skrandžio dalį. Vidutinis jo plitimo greitis yra 2-5 cm / s, jis užima stemplės plotą 10-30 cm per 3-7 s.

Stemplės judrumą reguliuoja klajoklio ir simpatinių nervų eferentinės skaidulos; svarbų vaidmenį atlieka vidinė nervų sistema.

Be rijimo judesių, įėjimas į skrandį uždaromas apatiniu stemplės sfinkteriu. Kai atsipalaidavimo banga pasiekia stemplės galą, sfinkteris atsipalaiduoja, o peristaltinė banga veda maisto boliusą į skrandį.

Kai skrandis pilnas, kardio tonusas padidėja, o tai neleidžia turinio išmesti į stemplę.

Klaidinio nervo parasimpatinės skaidulos stimuliuoja stemplės peristaltiką ir atpalaiduoja širdį; simpatinės skaidulos slopina stemplės judrumą ir padidina širdies tonusą.

Kai kuriomis patologinėmis sąlygomis sumažėja širdies tonusas, sutrinka stemplės peristaltika - skrandžio turinys gali būti išmestas į stemplę (rėmuo).

Rijimo sutrikimas yra aerofagija - per didelis oro nurijimas. Dėl to pernelyg padidėja intragastrinis slėgis ir žmogus patiria diskomfortą. Oras išstumiamas iš skrandžio ir stemplės, dažnai su būdingu garsu (regurgitacija).