Sub influența amilazei, acestea sunt descompuse în cavitatea bucală. Nb! Digestia carbohidraților începe în gură. Compoziția și funcțiile salivei

Pentru mulți oameni, mâncarea este una dintre puținele bucurii din viață. Mâncarea ar trebui să fie într-adevăr o plăcere, dar... sensul fiziologic al nutriției este mult mai larg. Puțini oameni se gândesc la cât de uimitor se transformă alimentele din farfuria noastră în energie și material de construcție, atât de necesare pentru reînnoirea constantă a organismului.

Mâncarea noastră este prezentată produse diferite, care constau din proteine, carbohidrati, grasimi si apa. În cele din urmă, tot ceea ce mâncăm și bem este descompus în corpul nostru în componente universale, cele mai mici sub influența sucurilor digestive (o persoană secretă până la 10 litri din acestea pe zi).

Fiziologia digestiei este un proces foarte complex, consumator de energie, remarcabil de organizat, constând din mai multe etape de procesare a alimentelor care trec prin tubul digestiv. Se poate compara cu o bandă rulantă bine reglată, de a cărei funcționare bine coordonată depinde sănătatea noastră. Și apariția „eșecurilor” duce la formarea multor forme de boli.

Cunoașterea este o mare putere care ajută la prevenirea oricăror încălcări. Cunoașterea modului în care funcționează sistemul nostru digestiv ar trebui să ne ajute nu numai să ne bucurăm de mâncare, ci și să prevenim multe boli.

Voi acționa ca ghid într-un tur fascinant de vizitare a obiectivelor turistice, care sper să vă fie de folos.

Așadar, diversele noastre alimente de origine vegetală și animală trec printr-o lungă călătorie înainte ca (după 30 de ore) produsele finale ale defalcării sale să intre în sânge și limfă și să fie integrate în organism. Procesul de digerare a alimentelor este asigurat de reacții chimice unice și constă din mai multe etape. Să le privim mai detaliat.

Digestia în gură

Prima etapă a digestiei începe în cavitatea bucală, unde alimentele sunt zdrobite/mestecate și procesate de o secreție numită saliva. (Se produc până la 1,5 litri de salivă zilnic.) De fapt, procesul de digestie începe chiar înainte ca mâncarea să ne atingă buzele, deoarece însuși gândul la mâncare ne umple deja gura cu salivă.

Saliva este o secreție secretată de trei glande salivare pereche. Este 99% apă și conține enzime, dintre care cea mai importantă este alfa-amilaza, care este implicată în hidroliza/descompunerea carbohidraților. Adică dintre toate componentele alimentare (proteine, grăsimi și carbohidrați), doar carbohidrații încep să se hidrolizeze în cavitatea bucală! Enzimele salivare nu acționează nici asupra grăsimilor, nici asupra proteinelor. Procesul de descompunere a carbohidraților necesită un mediu alcalin!

Compoziția salivei mai include: lizozima, care are proprietăți bactericide și servește ca factor de protecție local pentru mucoasa bucală; și mucină, o substanță asemănătoare mucusului care formează un bolus neted, masticabil de alimente care este ușor de înghițit și de transportat prin esofag în stomac.

De ce este important să-ți mesteci bine mâncarea? În primul rând, pentru a-l măcina bine și a-l umezi cu salivă și a începe procesul de digestie. În al doilea rând, în medicina orientală, dinții sunt asociați cu canale de energie (meridiane) care trec prin ei. Mestecatul activează mișcarea energiei prin canale. Distrugerea anumitor dinți indică probleme în organele și sistemele corespunzătoare ale corpului.

Nu ne gândim la saliva din gură și nu observăm absența ei. Ne plimbăm adesea mult timp cu o senzație de gură uscată. Și saliva conține mult substanțe chimice, necesar pentru buna digestie si conservarea mucoasei bucale. Eliberarea sa depinde de mirosurile și gusturile plăcute, familiare. Saliva oferă gustul alimentelor. Moleculele descompuse în salivă ajung la 10.000 de papilele gustative pe limbă, care pot detecta și distinge dulce, acru, amar, picant și chiar în alimentele noi. gusturi sarate. Acest lucru vă permite să percepeți mâncarea ca pe o plăcere, o plăcere a gusturilor. Fără umiditate nu putem gusta. Dacă limba este uscată, atunci nu avem senzația că mâncăm. Fără salivă nu putem înghiți.

Prin urmare, este atât de important pentru o digestie sănătoasă să mănânci alimente într-un mediu calm, nu „pe fugă”, în mâncăruri frumoase, preparate gustoase. Este important, fără să vă grăbiți și fără să vă distras atenția citind, vorbind sau priviți la televizor, să vă mestecați mâncarea încet, bucurându-vă de varietate senzații gustative. Este important să mănânci în același timp, deoarece acest lucru promovează reglarea secretiei. Este important să beți suficientă apă plată cu cel puțin 30 de minute înainte de masă și o oră după masă. Apa este necesară pentru formarea salivei și a altor sucuri digestive și pentru activarea enzimelor.

Este dificil de menținut în cavitatea bucală echilibru alcalin, dacă o persoană mănâncă constant ceva, în special dulciuri, ceea ce duce întotdeauna la acidificarea mediului. După masă, se recomandă să vă clătiți gura și/sau să mestecați ceva cu gust amar, cum ar fi semințele de cardamom sau pătrunjelul.

Și vreau să adaug și despre igiena, curățarea dinților și gingiilor. A fost și este încă o tradiție în rândul multor popoare să se spele pe dinți cu crenguțe și rădăcini, care au adesea un gust amar, astringent. Și pudrele de dinți au un gust amar. Gusturile amare și astringente sunt de curățare, au efect bactericid și cresc secreția de salivă. În timp ce gustul dulce, dimpotrivă, favorizează creșterea bacteriilor și stagnarea. Dar producătorii de paste de dinți moderne (în special cele dulci pentru copii) adaugă pur și simplu antimicrobieneși conservanți și închidem ochii la asta. In zona noastra, gustul de pin este amar, astringent/astringent. Dacă copiii nu sunt obișnuiți cu gusturi dulci, în mod normal vor accepta pasta de dinți neîndulcită.

Să revenim la digestie. Imediat ce alimentele intră în gură, pregătirea pentru digestie începe în stomac: acidul clorhidric este eliberat și enzimele sunt activate. suc gastric.

Digestia în stomac

Alimentele nu stau mult timp în gură, iar după ce au fost zdrobite de dinți și procesate de saliva, trec prin esofag în stomac. Aici poate sta până la 6-8 ore (în special carnea), digerând sub influența sucurilor gastrice. Volumul normal al stomacului este de aproximativ 300 ml (aproximativ de mărimea unui pumn), însă, după o masă copioasă sau o supraalimentare frecventă, mai ales noaptea, dimensiunea acestuia poate crește de multe ori.

În ce constă sucul gastric? În primul rând, de la de acid clorhidric, care începe să se producă de îndată ce ceva se află în cavitatea bucală (acest lucru este important de reținut) și creează un mediu acid necesar pentru activarea enzimelor proteolitice gastrice (de rupere a proteinelor). Acidul corodează țesutul. Membrana mucoasă a stomacului produce în mod constant un strat de mucus care protejează împotriva acidului și deteriorare mecanică componentele alimentare grosiere (atunci când alimentele nu sunt suficient de mestecate și procesate cu salivă, când gustă mâncare uscată din mers, pur și simplu înghițind). Formarea mucusului și a lubrifierii depinde și de dacă bem suficientă apă plată. Pe parcursul zilei se secretă aproximativ 2-2,5 litri de suc gastric, în funcție de cantitatea și calitatea alimentelor. În timpul meselor, sucul gastric este secretat în cantitate maximași diferă în aciditate și compoziție enzimatică.

Acid clorhidric în formă pură- acesta este un factor agresiv puternic, dar fără el procesul de digestie în stomac nu va avea loc. Acidul favorizează tranziția formei inactive a enzimei sucului gastric (pepsinogen) la forma activă (pepsină) și, de asemenea, denaturează (distruge) proteinele, ceea ce facilitează procesarea lor enzimatică.

Deci, enzimele proteolitice (de ruperea proteinelor) acţionează în principal în stomac. Acesta este un grup de enzime care sunt active în diferite medii cu pH ale stomacului (la începutul etapei de digestie mediul este foarte acid, la ieșirea din stomac este cel mai puțin acid). Ca urmare a hidrolizei, o moleculă de proteină complexă este împărțită în componente mai simple - polipeptide (molecule formate din mai multe lanțuri de aminoacizi) și oligopeptide (un lanț de mai mulți aminoacizi). Permiteți-mi să vă reamintesc că produsul final al descompunerii proteinelor este un aminoacid - o moleculă capabilă de absorbție în sânge. Acest proces are loc în intestinul subțire, iar în stomac este efectuat etapa pregătitoare descompunerea proteinelor în bucăți.

Pe lângă enzimele proteolitice, secrețiile gastrice conțin o enzimă - lipază, care participă la descompunerea grăsimilor. Lipaza funcționează numai cu grăsimile emulsionate găsite în produsele lactate și este activă în copilărie. (Nu ar trebui să căutați grăsimi adecvate/emulsionate în lapte; ele se găsesc și în ghee, care nu mai conține proteine).

Carbohidrații din stomac nu sunt digerați sau procesați deoarece... enzimele corespunzătoare sunt active într-un mediu alcalin!

Ce altceva este interesant de știut? Numai în stomac, datorită componentei de secreție (factorul Castle), are loc trecerea formei inactive a vitaminei B12 furnizată cu alimente în forma digerabilă. Secreția acestui factor poate scădea sau opri din cauza leziunilor inflamatorii ale stomacului. Acum înțelegem că nu alimentele îmbogățite cu vitamina B12 (carne, lapte, ouă) sunt importante, ci starea stomacului. Depinde: de producția suficientă de mucus (acest proces este influențat aciditate crescută din cauza consumului excesiv de produse proteice și chiar în combinație cu carbohidrați, care, lăsați în stomac pentru o lungă perioadă de timp, încep să fermenteze, ceea ce duce la acidificare); din consumul insuficient de apă; de la administrarea de medicamente care reduc aciditatea și usucă mucoasa gastrică. Acest cerc vicios poate fi rupt cu alimente echilibrate corespunzător, apă potabilă și rutina alimentară.

Producția de suc gastric este reglată prin mecanisme complexe, asupra cărora nu mă voi opri. Vreau doar să vă reamintesc că unul dintre ei ( reflex necondiţionat) putem observa când sucurile încep să curgă doar de la gândul unui familiar mancare delicioasa, de la mirosuri, de la debutul orei obișnuite de masă. Când ceva intră în cavitatea bucală, începe imediat eliberarea acidului clorhidric cu aciditate maximă. Prin urmare, dacă după ce acest aliment nu intră în stomac, acidul corodează membrana mucoasă, ceea ce duce la iritația acesteia, modificări erozive, chiar procese ulcerative. Procese similare nu apar atunci când oamenii mestecă gumă sau fumează pe stomacul gol, când iau o înghițitură de cafea sau altă băutură și fug în grabă? Nu ne gândim la acțiunile noastre până când „tunetul lovește”, până nu doare cu adevărat, pentru că acidul este real...

Secreția sucurilor gastrice este afectată de compoziția alimentelor:

• alimentele grase inhibă secreția gastrică, ca urmare, alimentele sunt reținute în stomac;
• cu cât mai multe proteine, cu atât mai mult acid: consumul de proteine ​​greu digerabile (carne și produse din carne) crește secreția de acid clorhidric;
• carbohidrații din stomac nu suferă hidroliză, este nevoie de un mediu alcalin pentru a le descompune; carbohidrații care rămân în stomac pentru o perioadă lungă de timp cresc aciditatea din cauza procesului de fermentație (prin urmare, este important să nu consumați alimente proteice cu carbohidrați).

Rezultatul atitudinii noastre incorecte față de nutriție sunt tulburări ale echilibrului acido-bazic în tractului digestivși apariția bolilor stomacului și cavității bucale. Și, din nou, este important să înțelegem că nu medicamentele care reduc aciditatea sau alcalinizează organismul vor ajuta la menținerea sănătății și a digestiei sănătoase, ci o atitudine conștientă față de ceea ce facem.

În următorul articol ne vom uita la ce se întâmplă cu alimentele în intestinul subțire și gros.

În cavitatea bucală, carbohidrații sunt digerați de o enzimă din salivă α-amilaza. Enzima scindează legăturile interne α(1→4)-glicozidice. În acest caz, se formează produse de hidroliză incompletă a amidonului (sau a glicogenului) - dextrine. Maltoza se formează și în cantități mici. Centrul activ al α-amilazei conține ioni de Ca 2+. Enzima este activată de ionii Na +.

În sucul gastric, digestia carbohidraților este inhibată, deoarece amilaza este inactivată într-un mediu acid.

Locul principal al digestiei carbohidraților este duoden, unde este secretat ca parte a sucului pancreatic α- amilază. Această enzimă completează descompunerea amidonului și a glicogenului, începută de amilaza salivară, în maltoză. Hidroliza legăturii α(1→6)-glicozidice este catalizată de enzimele intestinale amilo-1,6-glucozidaza și oligo-1,6-glucozidaza .

Digestia maltozei și dizaharidelor furnizate cu alimente are loc în zona marginii periei a celulelor epiteliale (enterocite) intestinul subtire. Dizaharidazele sunt proteine ​​integrale ale microvilozităților enterocitelor. Ele formează un complex multienzimatic format din patru enzime, ai căror centri activi sunt direcționați în lumenul intestinal.

1M altaza(-glucozidaza) se hidrolizează maltoză pentru două molecule D-glucoză.

2. Lactază(-galactozidaza) se hidrolizează lactoză pe D-galactoza si D-glucoză.

3. Izomaltaza/Sucraza(enzimă cu dublă acțiune) are doi centri activi localizați în domenii diferite. Enzima se hidrolizează zaharoza inainte de D-fructoza si D-glucoza, iar cu ajutorul unui alt centru activ enzima catalizeaza hidroliza izomaltoză până la două molecule D-glucoză.

Intoleranta la lapte la unele persoane, manifestata prin dureri abdominale, balonare (flatulenta) si diaree, se datoreaza scaderii activitatii lactaza. Există trei tipuri de deficit de lactază.

1. Deficit ereditar de lactază. Simptomele toleranței afectate se dezvoltă foarte repede după naștere . Hrănirea unei diete fără lactoză are ca rezultat rezolvarea simptomelor.

2. Activitate lactază primară scăzută(scăderea treptată a activității lactază la indivizii susceptibili). La 15% dintre copiii din Europa și 80% dintre copiii din țările din Est, Asia, Africa și Japonia, sinteza acestei enzime se oprește treptat pe măsură ce îmbătrânesc, iar adulții dezvoltă intoleranță la lapte, însoțită de simptomele de mai sus. Produsele lactate fermentate sunt bine tolerate de astfel de oameni.

2. Activitate lactază secundară scăzută. Indigestibilitatea laptelui este adesea o consecință a bolilor intestinale (forme tropicale și non-tropicale de sprue, kwashiorkor, colită, gastroenterită).

Simptome similare cu cele descrise pentru deficitul de lactază sunt caracteristice deficiențelor altor dizaharidaze. Tratamentul are ca scop eliminarea dizaharidelor corespunzătoare din alimentație.

Nb! Glucoza pătrunde în celulele diferitelor organe prin mecanisme diferite

Principalele produse ale digestiei complete a amidonului și dizaharidelor sunt glucoza, fructoza și galactoza. Monozaharidele pătrund în sânge din intestin, depășind două bariere: membrana de margine a periei îndreptată spre lumenul intestinal și membrana bazolaterală a enterocitelor.

Există două mecanisme cunoscute pentru intrarea glucozei în celule: difuzia facilitată și transportul activ secundar asociat cu transferul ionilor de Na +. Fig.5.1. Structura transportorului de glucoză

Transportatorii de glucoză (GLUT), care asigură un mecanism pentru difuzia sa facilitată prin membranele celulare, formează o familie de proteine ​​omoloage înrudite, o trăsătură caracteristică a cărei structură este un lanț polipeptidic lung care formează 12 segmente elicoidale transmembranare (Fig. 5.1). Unul dintre domeniile situat pe suprafața exterioară a membranei conține o oligozaharidă. N- Și C- secțiunile terminale ale transportorului sunt orientate spre interiorul celulei. Al treilea, al 5-lea, al 7-lea și al 11-lea segment transmembranar al transportorului par să formeze un canal prin care glucoza pătrunde în celulă. O modificare a conformației acestor segmente asigură procesul de mișcare a glucozei în celulă. Transportatorii din această familie conțin 492-524 reziduuri de aminoacizi și diferă prin afinitatea lor pentru glucoză. Fiecare transportator pare să îndeplinească funcții specifice.

Transportatorii care asigură transportul activ secundar dependent de ioni de sodiu al glucozei din intestin și tubii renali (NGLT) diferă semnificativ în compoziția de aminoacizi din familia de transportatori GLUT, deși sunt, de asemenea, construiți din douăsprezece domenii transmembranare.

Mai jos, în tabel. 5.1. Sunt date unele proprietăți ale transportorilor de monozaharide.

Tranziția glucozei și a altor monozaharide în enterocit este facilitată de GLUT 5, situat în membrana apicală a enterocitului (difuzie facilitată de-a lungul gradientului de concentrație) și SGLT 1, care asigură mișcarea (simportul) glucozei în enterocit împreună cu ionii de sodiu. Ionii de sodiu sunt apoi eliminați activ din enterocit, cu participarea Na + -K + -ATPazei, care menține un gradient constant al concentrației lor. Glucoza părăsește enterocitul prin membrana bazolaterală cu ajutorul GLUT 2 de-a lungul unui gradient de concentrație.

Absorbția pentozelor are loc prin difuzie simplă.

Cantitatea copleșitoare de monozaharide intră în sistemul circulator portal și ficatul, o mică parte - în sistem limfatic si circulatia pulmonara. În ficat, excesul de glucoză este stocat „în rezervă” sub formă de glicogen.

N.B.! Metabolismul glucozei în celulă începe cu fosforilarea acesteia

P
Intrarea glucozei în orice celulă începe cu fosforilarea acesteia. Această reacție rezolvă mai multe probleme, dintre care principalele sunt „captarea” glucozei pentru utilizare intracelulară și activarea acesteia.

Forma fosforilată a glucozei nu trece prin membrana plasmatică, devine „proprietatea” celulei și este utilizată în aproape toate căile de metabolism al glucozei. Singura excepție este calea de recuperare (Fig. 5.2.).

Reacția de fosforilare este catalizată de două enzime: hexokinaza și glucokinaza. Deși glucokinaza este una dintre cele patru izoenzime ale hesokinazei ( hexokinaza 4), există diferențe importante între hexokinază și glucokinază: 1) hexokinaza este capabilă să fosforileze nu numai glucoza, ci și alte hexoze (fructoză, galactoză, manoză), în timp ce glucokinaza activează doar glucoza; 2) hexokinaza este prezentă în toate țesuturile, glucokinaza este prezentă în hepatocite; 3) hexokinaza are o afinitate mare pentru glucoză ( LA 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.

Glucoza-6-fosfatul format în reacție este considerat un inhibitor alosteric hexokinaza (dar nu glucokinaza).

Deoarece reacția glucokinazei este dependentă de insulină, fructoza poate fi prescrisă în locul glucozei pacienților diabetici (fructoza este fosforilată de hexokinază direct în fructoză-6-fosfat).

Glucoza-6-fosfatul este utilizat în mecanismele sintezei glicogenului, în toate căile oxidative de conversie a glucozei și în sinteza altor monozaharide necesare celulei. Locul pe care îl ocupă această reacție în metabolismul glucozei îi permite să fie considerată o reacție cheie în metabolismul carbohidraților.

Reacția hexokinazei este ireversibilă (G = -16,7 kJ/mol), prin urmare, pentru a transforma glucoza-6-fosfat în glucoză liberă, enzima glucozo-6-fosfat fosfataza este prezentă în celulele hepatice și renale, catalizând hidroliza glucoză-6-fosfat. Celulele acestor organe pot furniza astfel glucoză sângelui și pot furniza glucoză altor celule.

Cavitatea bucală include vestibulul și gura însăși. Vestibulul este format din buze, partea exterioară a obrajilor, dinți și gingii. Buzele sunt acoperite la exterior cu un strat subțire de epiteliu, la interior sunt căptușite cu mucoasă, care este o continuare interior obrajii Acestea acoperă strâns dinții și sunt atașate de gingii folosind frenulul superior și inferior.

Gura este formată din:

• mucoasa bucală;
• incisivi, canini, molari mari și mici;
• gingii;
• limba;
• palat moale și dur.

Orez. 1. Structura cavității bucale.

Mai multe detalii despre structura cavității bucale sunt prezentate în tabel.

Orez. 2. Structura interna dinte

Funcții

Principalele funcții ale cavității bucale în procesul de digestie:

TOP 1 articolcare citesc împreună cu asta

• recunoașterea gustului;
• măcinarea alimentelor solide;
• conferirea temperaturii corpului produselor primite;
• formarea unui bolus alimentar;
• descompunerea zaharurilor;
• protecție împotriva pătrunderii microorganismelor patogene.

Funcția principală a digestiei în cavitatea bucală umană este îndeplinită de saliva. Glandele salivare, situate în membrana mucoasă, umezesc alimentele cu ajutorul salivei secretate și al limbii, formând un bolus alimentar.
Există trei perechi de glande mari:

• parotidă;
• submandibulară;
• sublingual.

Orez. 3. Localizarea glandelor salivare.

Saliva este 99% apă. Procentul rămas este biologic substanțe active, prezentând proprietăți diferite.
Saliva contine:

• lizozimă - enzimă antibacteriană;
• mucină - o substanță proteică vâscoasă care leagă particulele de alimente într-o singură bucată;
• amilaza si maltaza - enzime care descompun amidonul și alte zaharuri complexe.

Enzimele sunt compuși proteici care accelerează reacții chimice. Sunt un catalizator în descompunerea alimentelor.

În cantități mici, saliva conține alți catalizatori enzimatici, precum și săruri organice și oligoelemente.

Digestie

O scurtă descriere a modului în care are loc digestia în cavitatea bucală este următoarea:

• bucata de hrană intră în cavitate prin incisivi;
• datorita muschilor masticatori care tin maxilarul incepe procesul de mestecat;
• molarii măcina alimentele, care sunt umezite abundent cu salivă;
• obrajii, limba și palatul tare rulează un bolus alimentar;
• Palatul moale și limba împing mâncarea preparată în faringe.

Alimentele care intră în cavitatea bucală irită receptorii în diverse scopuri (temperatura, tactil, olfactiv), care răspund prin producerea de salivă, suc gastric și bilă.

Ce am învățat?

Cavitatea bucală are mare importanțăîn timpul procesului de digestie. Prin obraji, dinți și limbă, alimentele care intră sunt zdrobite și mutate în faringe. Alimentele umezite cu salivă se înmoaie și se lipesc într-un singur bolus alimentar. Enzimele din salivă încep digestia prin descompunerea amidonului și a altor zaharuri.

Test pe tema

Evaluarea raportului

Rata medie: 4 . Evaluări totale primite: 440.

Doar monozaharidele sunt absorbite în intestin: glucoză, galactoză, fructoză. Prin urmare, oligo- și polizaharidele care intră în organism cu alimente trebuie să fie hidrolizate de sisteme enzimatice pentru a forma monozaharide. În fig. 5.11 descrie schematic localizarea sistemelor enzimatice implicate în digestia carbohidraților, care începe în cavitatea bucală cu acțiunea α-amilazei orale și continuă apoi în diferite părți ale intestinului cu ajutorul α-amilazei, zaharazei-izomaltazei pancreatice. , glicoamilază, β-glicozidază (lactază), complexe trehalaze.

Orez. 5.11. Schema de localizare a sistemelor enzimatice pentru digestia carbohidraților

5.2.1. Digestia carbohidraților folosind gură și pancreas -amilaza ( -1,4-glicozidaze). Polizaharidele primite din alimente, și anume amidonul (constă din polizaharidă liniară amiloză, în care reziduurile de glucozil sunt legate prin legături α-1,4-glicozidice, și amilopectină, o polizaharidă ramificată, unde se găsesc și legături α-1,6-glicozidice ), încep să se hidrolizeze deja în cavitatea bucală după umezirea cu salivă care conține enzima hidrolitică α-amilază (α-1,4-glicozidază) (EC 3.2.1.1), care descompune legăturile 1,4-glicozidice din amidon, dar neacționând asupra legăturilor 1,6-glicozidice.

În plus, timpul de contact al enzimei cu amidonul din cavitatea bucală este scurt, astfel încât amidonul este parțial digerat, formând fragmente mari - dextrine și puțină dizaharidă de maltoză. Dizaharidele nu sunt hidrolizate de amilaza salivară.

La intrarea in stomac intr-un mediu acid, amilaza salivara este inhibata, procesul de digestie nu poate avea loc decat in interiorul bolusului alimentar, unde activitatea amilazei poate persista ceva timp pana cand pH-ul intregii piese devine acid. Sucul gastric nu conține enzime care descompun carbohidrații; este posibilă doar o ușoară hidroliza acidă a legăturilor glicozidice.

Locul principal de hidroliză a oligo- și polizaharidelor este intestinul subțire, în diferite părți din care sunt secretate anumite glicozidaze.

In duoden, continutul stomacului este neutralizat prin secretia pancreasului, continand bicarbonati HCO 3 si avand un pH de 7,5-8,0. Amilaza pancreatică se găsește în secreția pancreasului, care hidrolizează legăturile -1,4-glicozidice din amidon și dextrine pentru a forma dizaharidele maltoză (în acest carbohidrat două resturi de glucoză sunt legate printr-o legătură -1,4-glicozidice) și izomaltoză (în acest carbohidrat există două resturi de glucoză situate la locurile de ramificare din molecula de amidon și legate prin legături α-1,6-glicozidice). De asemenea, se formează oligozaharide care conțin 8-10 resturi de glucoză legate atât prin legături α-1,4-glicozidice, cât și α-1,6-glicozidice.

Ambele amilaze sunt endoglicozidaze. De asemenea, amilaza pancreatică nu hidrolizează legăturile -1,6-glicozidice din amidon și legăturile -1,4-glicozidice care conectează reziduurile de glucoză din molecula de celuloză.

Celuloza trece neschimbată prin intestine și servește ca substanță de balast, dând volum alimentelor și facilitând procesul de digestie. În intestinul gros, sub influența microflorei bacteriene, celuloza poate fi parțial hidrolizată pentru a forma alcooli, acizi organici și CO 2, care pot acționa ca stimuli ai motilității intestinale.

Maltoza, izomaltoza și triozaharidele formate în intestinul superior sunt hidrolizate în continuare în intestinul subțire sub acțiunea glicozidazelor specifice. Dizaharidele dietetice, zaharoza și lactoza, sunt și ele hidrolizate de dizaharidaze specifice intestinului subțire.

În lumenul intestinal, activitatea oligo- și dizaharidazelor este scăzută, dar cele mai multe enzime sunt asociate cu suprafața celulelor epiteliale, care în intestin sunt situate pe proiecții în formă de deget - vilozități și ei înșiși, la rândul lor, sunt acoperiți cu microvilozități. ; toate aceste celule formează o margine de pensulă, mărind suprafața de contact a enzimelor hidrolitice cu substraturile lor.

Enzimele care descompun legăturile glicozidice din dizaharide (disaharidaze) sunt grupate în complexe enzimatice situate pe suprafața exterioară a membranei citoplasmatice a enterocitelor: zaharază-izomaltaza, glicoamilază, -glicozidază.

5.2.2. Complex zaharază-izomaltază. Acest complex constă din două lanțuri polipeptidice și este atașat la suprafața enterocitelor folosind un domeniu hidrofob transmembranar situat în partea N-terminală a polipeptidei. Complexul zaharoză-izomaltază (EC 3.2.1.48 și 3.2.1.10) scindează legăturile -1,2- și -1,6-glicozidice în zaharoză și izomaltoză.

Ambele enzime ale complexului sunt, de asemenea, capabile să hidrolizeze legăturile -1,4-glicozidice în maltoză și maltotrioză (o trizaharidă care conține trei resturi de glucoză și s-a format în timpul hidrolizei amidonului).

Deși complexul are o activitate destul de mare a maltazei, hidrolizând 80% din maltoza formată în timpul digestiei oligo- și polizaharidelor, principala sa specificitate este totuși hidroliza zaharozei și izomaltozei, rata de hidroliză a legăturilor glicozidice în care este mai mare decât viteza de hidroliză a legăturilor în maltoză și maltotrioză. În acest caz, subunitatea zaharoză este singura enzimă intestinală care hidrolizează zaharoza. Complexul este localizat în principal în jejun; în părțile proximale și distale ale intestinului, conținutul complexului zaharază-izomaltază este nesemnificativ.

5.2.3. Complexul de glicoamilază. Acest complex (EC 3.2.1.3 și 3.2.1.20) hidrolizează legăturile -1,4-glicozidice dintre resturile de glucoză din oligozaharide. Secvența de aminoacizi a complexului glicoamilază are 60% omologie cu secvența complexului zaharază-izomaltază. Ambele complexe aparțin familiei 31 de glicozil hidrolaze. Fiind o exoglicozidază, enzima acționează de la capătul reducător și poate descompune și maltoza, acționând în această reacție ca maltază (în acest caz, complexul de glicoamilază hidrolizează restul de 20% din maltoza formată în timpul digestiei oligo- și polizaharide). Complexul include două subunități catalitice care au diferențe ușoare în specificitatea substratului. Complexul prezintă cea mai mare activitate în părțile inferioare ale intestinului subțire.

5.2.4.  - Complexul de glicozidaze (lactaza). Acest complex enzimatic hidrolizează legăturile -1,4-glicozidice dintre galactoză și glucoză din lactoză.

Glicoproteina este asociată cu marginea periei și este distribuită neuniform în tot intestinul subțire. Odată cu vârsta, activitatea lactază scade: este maximă la sugari, la adulți este mai mică de 10% din nivelul activității enzimatice izolat la copii.

5.2.5. Trehalase. Această enzimă (EC 3.2.1.28) este un complex de glicozidază care hidrolizează legăturile dintre monomerii din trehaloză, o dizaharidă găsită în ciuperci și constând din două resturi de glucozil legate printr-o legătură glicozidică între primii atomi de carbon anomeri.

Din carbohidrații alimentari, ca urmare a acțiunii hidrolazelor glicozide, se formează monozaharide: glucoză, fructoză, galactoză în cantități mari, iar într-o măsură mai mică manoză, xiloză, arabinoză, care sunt absorbite de celulele epiteliale ale jejunului și ileonului. și transportate prin membranele acestor celule folosind mecanisme speciale.

5.2.6. Transportul monozaharidelor prin membranele celulelor epiteliale intestinale. Transferul monozaharidelor în celulele mucoasei intestinale poate fi realizat prin difuzie facilitată și transport activ. În cazul transportului activ, glucoza este transportată prin membrană împreună cu ionul Na + de către o proteină purtătoare, iar aceste substanțe interacționează cu diferite părți ale acestei proteine ​​(Fig. 5.12). Ionul Na + intră în celulă de-a lungul unui gradient de concentrație, iar glucoza - împotriva gradientului de concentrație (transport activ secundar), prin urmare, cu cât gradientul este mai mare, cu atât mai multă glucoză va fi transferată în enterocite. Pe măsură ce concentrația de Na + în lichidul extracelular scade, aportul de glucoză scade. Gradientul de concentrație Na + care stă la baza simportului activ este asigurat de acțiunea Na + , K + -ATPazei, care funcționează ca o pompă care pompează Na + din celulă în schimbul ionului K +. În același mod, galactoza pătrunde în enterocite prin mecanismul transportului activ secundar.

Orez. 5.12. Intrarea monozaharidelor în enterocite. SGLT1 este un transportator de glucoză/galactoză dependent de sodiu în membrana celulelor epiteliale; Na + , K + -ATPaza de pe membrana bazolaterală creează un gradient de concentrații de ioni de sodiu și potasiu necesar pentru funcționarea SGLT1. GLUT5 transportă predominant fructoza prin membrană în celulă. GLUT2 de pe membrana bazolaterală transportă glucoza, galactoza și fructoza din celulă (conform)

Datorită transportului activ, enterocitele pot absorbi glucoza atunci când concentrația acesteia este scăzută în lumenul intestinal. La o concentrație mare de glucoză, pătrunde în celule prin difuzie facilitată cu ajutorul proteinelor purtătoare speciale (transportatori). Fructoza este transportată în celulele epiteliale în același mod.

Monozaharidele pătrund în vasele de sânge din enterocite în principal prin difuzie facilitată. Jumătate din glucoză este transportată prin capilarele vilozităților de-a lungul venei porte către ficat, jumătate este transportată de sânge către celulele altor țesuturi.

5.2.7. Transportul glucozei din sânge la celule. Intrarea glucozei din sânge în celule se realizează prin difuzie facilitată, adică viteza de transport a glucozei este determinată de gradientul concentrațiilor sale pe ambele părți ale membranei. În celulele musculare și țesutul adipos, difuzia facilitată este reglată de hormonul pancreatic insulină. În absența insulinei, membrana celulară nu conține transportori de glucoză. Proteina purtătoare de glucoză (transportor) din eritrocite (GLUT1), așa cum se poate observa din Fig. 5.13, este o proteină transmembranară constând din 492 de resturi de aminoacizi și având o structură de domeniu. Reziduurile de aminoacizi polari sunt situate pe ambele părți ale membranei, cele hidrofobe sunt localizate în membrană, traversând-o de mai multe ori. Pe exteriorul membranei există un loc de legare a glucozei. Când glucoza se leagă, conformația transportorului se modifică, iar locul de legare a monozaharidelor devine deschis în celulă. Glucoza se deplasează în celulă fiind separată de proteina purtătoare.

5.2.7.1. Transportatori de glucoză: GLUT 1, 2, 3, 4, 5. Transportatorii de glucoză se găsesc în toate țesuturile, dintre care există mai multe varietăți, numerotate în ordinea descoperirii lor. Au fost descrise cinci tipuri de GLUT, având o structură primară și o organizare a domeniului similare.

GLUT 1, localizat în creier, placentă, rinichi, intestinul gros și celulele roșii din sânge, furnizează glucoză creierului.

GLUT 2 transportă glucoza din organele care o secretă în sânge: enterocite, ficat și o transportă către celulele β ale insulelor Langerhans din pancreas.

GLUT 3 se găsește în multe țesuturi, inclusiv în creier, placentă, rinichi și asigură fluxul de glucoză către celulele țesutului nervos.

GLUT 4 transportă glucoza către celulele musculare (scheletice și cardiace) și țesutul adipos și este dependent de insulină.

GLUT 5 se găsește în celulele intestinului subțire și poate transporta și fructoză.

Toți transportorii pot fi localizați atât în ​​citoplasmă

Orez. 5.13. Structura purtătorului proteic (transportor) de glucoză din eritrocite (GLUT1) (conform)

veziculele celulelor, iar în membrană plasmatică. În absența insulinei, GLUT 4 este localizat doar în interiorul celulei. Sub influența insulinei, veziculele sunt transportate în membrana plasmatică, se contopesc cu aceasta și GLUT 4 este încorporat în membrană, după care transportorul facilitează difuzia glucozei în celulă. După ce concentrația de insulină din sânge scade, transportorii revin în citoplasmă și transportul glucozei în celulă se oprește.

Au fost identificate diverse tulburări în funcționarea transportatorilor de glucoză. Cu un defect ereditar al proteinelor transportoare, se dezvoltă diabetul zaharat independent de insulină. Pe lângă defectele proteice, există și alte tulburări cauzate de: 1) un defect în transmiterea semnalului de insulină pentru a muta transportorul către membrană, 2) un defect în mișcarea transportorului, 3) un defect în încorporarea proteinei în membrană. , 4) o încălcare a detașării de membrană.

5.2.8. Insulină. Acest compus este un hormon secretat de celulele β ale insulelor Langerhans din pancreas. Insulina este o polipeptidă formată din două lanțuri polipeptidice: unul conține 21 de resturi de aminoacizi (lanțul A), celălalt conține 30 de resturi de aminoacizi (lanțul B). Lanțurile sunt legate între ele prin două legături disulfurice: A7-B7, A20-B19. În cadrul lanțului A există o legătură disulfurică intramoleculară între al șaselea și al unsprezecelea reziduuri. Hormonul poate exista în două conformații: T și R (Fig. 5.14).

Orez. 5.14. Structura spațială a formei monomerice a insulinei: A- insulina de porc, conformatie T, b insulina umană, conformație R (este prezentat lanțul A roșu culoare, lanț B  galben) (conform )

Hormonul poate exista sub formă de monomer, dimer și hexamer. În forma hexamerică, insulina este stabilizată de ionul de zinc, care formează legături de coordonare cu His10 din lanțul B al tuturor celor șase subunități (Fig. 5.15).

Insulinele de mamifere au o mare omologie în structura lor primară cu insulina umană: de exemplu, în insulina de porc există o singură substituție - în loc de treonină, există alanină la capătul carboxil al lanțului B; în insulina bovină există alți trei amino. reziduuri acide în comparație cu insulina umană. Cele mai frecvente substituții apar în pozițiile 8, 9 și 10 ale lanțului A, dar nu au un efect semnificativ asupra activității biologice a hormonului.

Înlocuirile de resturi de aminoacizi în pozițiile legăturilor disulfurice, resturile hidrofobe în regiunile C- și N-terminale ale lanțului A și în regiunile C-terminale ale lanțului B sunt foarte rare, ceea ce indică importanța acestor regiuni în manifestarea activității biologice a insulinei. Resturile Phe24 și Phe25 ale lanțului B și resturile C și N-terminale ale lanțului A participă la formarea centrului activ al hormonului.

Orez. 5.15. Structura spațială a hexamerului de insulină (R 6) (conform)

5.2.8.1. Biosinteza insulinei. Insulina este sintetizată ca precursor, preproinsulina, care conține 110 reziduuri de aminoacizi, pe poliribozomi din reticulul endoplasmatic rugos. Biosinteza începe cu formarea unei peptide semnal, care pătrunde în lumenul reticulului endoplasmatic și direcționează mișcarea polipeptidei în creștere. La sfârșitul sintezei, o peptidă semnal cu 24 de resturi de aminoacizi este scindată din preproinsulină pentru a forma proinsulină, care conține 86 de resturi de aminoacizi și este transferată în aparatul Golgi, unde are loc maturarea ulterioară a insulinei în cisterne. Structura spațială a proinsulinei este prezentată în Fig. 5.16.

În timpul maturării pe termen lung, sub influența endopeptidazelor serină PC2 și PC1/3, mai întâi este scindată legătura peptidică dintre Arg64 și Lys65, apoi legătura peptidică formată de Arg31 și Arg32 este hidrolizată, cu clivajul peptidei C constând de 31 de resturi de aminoacizi. Conversia proinsulinei în insulină, care conține 51 de resturi de aminoacizi, se termină cu hidroliza resturilor de arginină la capătul N-terminal al lanțului A și la capătul C-terminal al lanțului B sub acțiunea carboxipeptidazei E, care prezintă o specificitate similară. la carboxipeptidaza B, adică hidrolizează legăturile peptidice, gruparea imino care aparține aminoacidului principal (Fig. 5.17 și 5.18).

Orez. 5.16. Structura spațială presupusă a proinsulinei într-o conformație care promovează proteoliza. Bilele roșii evidențiază reziduurile de aminoacizi (Arg64 și Lys65; Arg31 și Arg32), legăturile peptidice între care suferă hidroliză ca urmare a procesării proinsulinei (conform)

Insulina și peptida C în cantități echimolare pătrund în granulele secretoare, unde insulina, interacționând cu ionul de zinc, formează dimeri și hexameri. Granulele secretoare fuzionează cu membrana plasmatică și secretă insulina și peptida C în lichidul extracelular prin exocitoză. Timpul de înjumătățire al insulinei în plasma sanguină este de 3-10 minute, iar cel al peptidei C este de aproximativ 30 de minute. Insulina este descompusă de enzima insulinază, un proces care are loc în ficat și rinichi.

5.2.8.2. Reglarea sintezei și secreției de insulină. Principalul regulator al secreției de insulină este glucoza, care reglează expresia genei insulinei și genele proteinelor implicate în metabolismul purtătorilor de energie de bază. Glucoza se poate lega direct de factorii de transcripție, ceea ce are un efect direct asupra ratei de exprimare a genelor. Poate exista un efect secundar asupra secreției de insulină și glucagon atunci când eliberarea insulinei din granulele secretoare activează transcripția ARNm de insulină. Dar secreția de insulină depinde de concentrația ionilor de Ca 2+ și scade odată cu deficiența acestora, chiar și la o concentrație mare de glucoză, care activează sinteza insulinei. În plus, este inhibată de adrenalină atunci când se leagă de  2 receptori. Stimulatorii secreției de insulină sunt hormonii de creștere, cortizolul, estrogenii și hormonii gastrointestinali (secretina, colecistochinina, peptida inhibitoare gastrică).

Orez. 5.17. Sinteza și procesarea preproinsulinei (conform)

Secreția de insulină de către celulele β ale insulelor Langerhans ca răspuns la creșterea concentrației de glucoză în sânge are loc după cum urmează:

Orez. 5.18. Procesarea proinsulinei în insulină prin hidroliza legăturii peptidice dintre Arg64 și Lys65, catalizată de serin endopeptidaza PC2, și scindarea legăturii peptidice dintre Arg31 și Arg32 de către serin endopeptidaza PC1/3, conversia se termină cu scindarea reziduurilor de arginină Capătul N-terminal al lanțului A și lanțul C-terminal B sub acțiunea carboxipeptidazei E (reziduurile de arginină clivabile sunt prezentate în cercuri). Ca rezultat al procesării, pe lângă insulină, se formează peptida C (conform)

1) glucoza este transportată în celulele β de către proteina transportoare GLUT 2;

2) în celulă, glucoza suferă glicoliză și este oxidată în continuare în ciclul respirator pentru a forma ATP; intensitatea sintezei ATP depinde de nivelul de glucoză din sânge;

3) sub influența ATP, canalele ionice de potasiu se închid și membrana se depolarizează;

4) depolarizarea membranei determină deschiderea canalelor de calciu dependente de tensiune și intrarea calciului în celulă;

5) o creștere a nivelului de calciu în celulă activează fosfolipaza C, care descompune una dintre fosfolipidele membranei - fosfatidilinozitol-4,5-difosfat - în inozitol-1,4,5-trifosfat și diacilglicerol;

6) trifosfatul de inozitol, care se leagă de proteinele receptorului reticulului endoplasmatic, determină o creștere bruscă a concentrației de calciu intracelular legat, ceea ce duce la eliberarea de insulină pre-sintetizată stocată în granule secretoare.

5.2.8.3. Mecanismul de acțiune al insulinei. Principalul efect al insulinei asupra celulelor musculare și adipoase este de a îmbunătăți transportul glucozei prin membrana celulară. Stimularea de către insulină duce la o creștere a ratei de intrare a glucozei în celulă de 20-40 de ori. Atunci când este stimulat de insulină, există o creștere de 5-10 ori a conținutului de proteine ​​de transport de glucoză în membranele plasmatice, în timp ce o scădere simultană de 50-60% a conținutului acestora în bazinul intracelular. Cantitatea de energie necesară sub formă de ATP este necesară în principal pentru activarea receptorului de insulină, și nu pentru fosforilarea proteinei transportoare. Stimularea transportului de glucoză crește consumul de energie de 20-30 de ori, în timp ce doar o cantitate mică este necesară pentru a deplasa transportoarele de glucoză. Translocarea transportatorilor de glucoză în membrana celulară se observă în câteva minute după interacțiunea insulinei cu receptorul, iar efectele stimulatoare suplimentare ale insulinei sunt necesare pentru a accelera sau menține procesul de ciclizare al proteinelor transportoare.

Insulina, ca și alți hormoni, își exercită efectul asupra celulelor prin intermediul proteinei receptorului corespunzătoare. Receptorul de insulină este o proteină integrală complexă a membranei celulare, constând din două subunități α (130 kDa) și două subunități α (95 kDa); primii sunt situati in intregime in afara celulei, la suprafata acesteia, cei din urma patrund in membrana plasmatica.

Receptorul de insulină este un tetramer format din două subunități α extracelulare care interacționează cu hormonul și sunt conectate între ele prin punți disulfurice între cisteinele 524 și tripletul Cys682, Cys683, Cys685 al ambelor subunități α (vezi Fig. 5.19, A), și două subunități  transmembranare care prezintă activitate tirozin kinazei, conectate printr-o punte disulfurică între Cys647 () și Cys872. Lanțul polipeptidic al subunității α cu o greutate moleculară de 135 kDa conține 719 amino.

Orez. 5.19. Structura dimerului receptorului de insulină: A- structura modulară a receptorului de insulină. În partea de sus sunt subunități α legate prin punți disulfură Cys524, Cys683-685 și constând din șase domenii: două care conțin repetiții L1 și L2 de leucină, o regiune CR bogată în cisteină și trei domenii de fibronectină de tip III Fn o, Fn 1, ID (domeniu de încorporare) . Mai jos - subunitățile , conectate la subunitatea  printr-o punte disulfurică Cys647Cys872 și constând din șapte domenii: trei domenii fibronectinice ID, Fn 1 și Fn 2, un domeniu transmembranar TM, un domeniu adiacent membranei JM, atyrosine domeniul kinazei TK, un ST C-terminal; b aranjarea spațială a receptorului, un dimer este prezentat în culoare, celălalt este alb, A este bucla de activare opusă situsului de legare a hormonului, X (roșu) este partea C-terminală a subunității α, X (negru) este partea N-terminală a subunității α, bile galbene 1,2,3 - legături disulfurice între reziduurile de cisteină la pozițiile 524, 683-685, 647-872 (conform)

reziduuri acide și constă din șase domenii: două domenii L1 și L2 care conțin repetiții de leucină, regiunea bogată în cisteină CR, unde este localizat centrul de legare a insulinei și trei domenii de fibronectină de tip III Fno, Fn 1, Ins (domeniul de inserție) ( vezi Fig. 5.18). Subunitatea  include 620 de resturi de aminoacizi, are o greutate moleculară de 95 kDa și constă din șapte domenii: trei domenii de fibronectină ID, Fn 1 și Fn 2, un domeniu transmembranar TM, un domeniu adiacent membranei JM, un domeniu tirozin kinază TK și un C-terminal ST. Există două situsuri de legare pentru insulină pe receptor: unul cu afinitate mare, celălalt cu afinitate scăzută. Pentru a transporta semnalul hormonal în celulă, insulina trebuie să se lege de un centru de mare afinitate. Acest centru este format prin legarea insulinei din domeniile L1, L2 și CR ale unei subunități α și domeniile fibronectinice ale alteia, în timp ce aranjamentul subunităților α este opusă unul altuia, așa cum se arată în Fig. 5.19, Cu.

În absența interacțiunii insulinei cu situsul de mare afinitate al receptorului, subunitățile α sunt îndepărtate de subunitățile β printr-o proeminență (cam), care face parte din domeniul CR, care împiedică contactul buclei de activare. (bucla A) a domeniului tirozin kinazei unei subunități β cu situsuri de fosforilare pe cealaltă subunitate β (Fig. 5.20, b). Când insulina se leagă de centrul de mare afinitate al receptorului de insulină, conformația receptorului se modifică, proeminența nu mai împiedică apropierea subunităților α și β, buclele activatoare ale domeniilor TK interacționează cu situsurile de fosforilare a tirozinei. pe domeniul opus TK, transfosforilarea subunităților β are loc la șapte resturi de tirozină: bucla de activare Y1158, Y1162, Y1163 (acesta este un domeniu reglator al kinazei), domeniul Y1328, Y1334 CT, domeniul Y965, Y970, Fig.522 (Fig. A), ceea ce duce la o creștere a activității tirozin kinazei a receptorului. La poziția 1030 a TC există un reziduu de lizină care face parte din situsul activ catalitic - centrul de legare a ATP. Înlocuirea acestei lizine cu mulți alți aminoacizi prin mutageneză direcționată elimină activitatea tirozin kinazei a receptorului de insulină, dar nu afectează legarea insulinei. Cu toate acestea, atașarea insulinei la un astfel de receptor nu are niciun efect asupra metabolismului și proliferării celulare. Fosforilarea unor resturi de serin-treonină, dimpotrivă, reduce afinitatea pentru insulină și reduce activitatea tirozin kinazei.

Sunt cunoscute mai multe substraturi ale receptorilor de insulină: IRS-1 (substratul receptorului de insulină), IRS-2, proteine ​​din familia STAT (transductor de semnal și activator al transcripției - purtătorii de semnal și activatorii de transcripție sunt discutați în detaliu de noi în Partea 4 „Baze biochimice a reacțiilor de protecție”).

IRS-1 este o proteină citoplasmatică care se leagă de tirozinele fosforilate ale receptorului de insulină TK cu domeniul său SH2 și este fosforilată de receptorul tirozin kinaza imediat după stimularea cu insulină. Gradul de fosforilare a substratului determină creșterea sau scăderea răspunsului celular la insulină, amplitudinea modificărilor celulelor și sensibilitatea la hormon. Deteriorarea genei IRS-1 poate provoca diabet insulino-dependent. Lanțul peptidic IRS-1 conține aproximativ 1200 de resturi de aminoacizi, 20-22 de centre potențiali de fosforilare a tirozinei și aproximativ 40 de centre de fosforilare a serin-treoninei.

Orez. 5.20. O diagramă simplificată a modificărilor structurale atunci când insulina se leagă de receptorul de insulină: A o modificare a conformaţiei receptorului ca urmare a legării hormonilor la centrul de mare afinitate duce la o deplasare a proeminenţei, apropierile subunităţilor şi transfosforilarea domeniilor TK; b în absenţa interacţiunii insulinei cu situsul de legare de mare afinitate de pe receptorul de insulină, proeminenţa (cam) împiedică apropierea subunităţilor α- şi β şi transfosforilarea domeniilor TK. A-loop - bucla de activare a domeniului TK, numerele 1 și 2 într-un cerc - legături disulfură între subunități, TK - domeniul tirozin kinazei, C - centrul catalitic al TK, setul 1 și setul 2 - secvențe de aminoacizi ale α- subunități care formează locul de mare afinitate pentru receptorul de insulină (conform)

Fosforilarea IRS-1 la mai multe reziduuri de tirozină îi conferă capacitatea de a se lega de proteinele care conțin domenii SH2: tirozin fosfatază syp, subunitatea p85 a PI-3-kinazei (fosfatidilinozitol 3-kinază), proteină adaptoare Grb2, protein tirozin fosfatază SH-PTP22 , fosfolipaza C , GAP (activator al proteinelor mici de legare a GTP). Ca rezultat al interacțiunii IRS-1 cu proteine ​​similare, sunt generate semnale multiple în aval.

Orez. 5.21. Translocarea proteinelor transportoare de glucoză GLUT 4 în celulele musculare și adipoase din citoplasmă în membrana plasmatică sub influența insulinei. Interacțiunea insulinei cu receptorul duce la fosforilarea substratului receptorului de insulină (IRS), care leagă PI-3-kinaza (PI3K), care catalizează sinteza fosfolipidei fosfatidilinozitol-3,4,5-trifosfat (PtdIns(3). ,4,5)P 3). Ultimul compus, prin legarea domeniilor pleckstrin (PH), mobilizează protein kinazele PDK1, PDK2 și PKB la membrana celulară. PDK1 fosforilează PKB la Thr308, activând-o. PKB fosforilat se asociază cu veziculele care conțin GLUT 4, determinând translocarea lor în membrana plasmatică, ducând la un transport crescut de glucoză în celulele musculare și adipoase (conform)

Fosfolipaza C, stimulată de IRS-1 fosforilat, hidrolizează membrana celulară fosfolipidă fosfatidilinozitol 4,5-difosfat pentru a forma doi mesageri secundi: inozitol 3,4,5-trifosfat și diacilglicerol. Inozitol-3,4,5-trifosfat, acționând asupra canalelor ionice ale reticulului endoplasmatic, eliberează calciu din acesta. Diacilglicerolul acționează asupra calmodulinei și proteinei kinazei C, care fosforilează diferite substraturi, ducând la modificări ale activității sistemelor celulare.

IRS-1 fosforilat activează, de asemenea, PI-3-kinaza, care catalizează fosforilarea fosfatidilinozitolului, fosfatidilinozitol-4-fosfatului și fosfatidilinozitol-4,5-difosfatului în poziția 3 pentru a forma fosfatidilinozitol-3-fosfat, fosfatidilinozitol-3,4-difosfat şi respectiv fosfatidilinozitol -3,4,5-trifosfat.

PI-3-kinaza este un heterodimer care conține subunități reglatoare (p85) și catalitice (p110). Subunitatea de reglementare are două domenii SH2 și un domeniu SH3, astfel încât PI-3-kinaza se leagă de IRS-1 cu afinitate mare. Derivații de fosfatidilinozitol formați în membrană, fosforilați la poziția 3, leagă proteinele care conțin așa-numitul domeniu pleckstrin (PH) (domeniul prezintă afinitate mare pentru fosfatidilinozitol-3-fosfați): protein kinaza PDK1 (kinază dependentă de fosfatidilinozitide), protein kinază B (PKB).

Protein kinaza B (PKB) constă din trei domenii: pleckstrin N-terminal, catalitic central și reglator C-terminal. Domeniul pleckstrin este necesar pentru activarea PKB. Fiind legat prin domeniul pleckstrin din apropierea membranei celulare, PKB se apropie de protein kinaza PDK1, care, prin

domeniul său pleckstrin este de asemenea localizat în apropierea membranei celulare. PDK1 fosforilează Thr308 al domeniului kinazei PKV, rezultând activarea PKV. PKB activat fosforilează glicogen sintaza kinaza 3 (la Ser9), provocând inactivarea enzimei și, prin urmare, procesul de sinteză a glicogenului. PI-3-fosfat-5-kinaza este, de asemenea, fosforilată, acționând asupra veziculelor în care proteinele de transport GLUT 4 sunt stocate în citoplasma adipocitelor, determinând deplasarea transportatorilor de glucoză către membrana celulară, integrarea în aceasta și transferul transmembranar al glucozei în celulele musculare și adipoase ( Fig. 5.21).

Insulina nu afectează doar fluxul de glucoză în celulă cu ajutorul proteinelor transportoare GLUT 4. Ea este implicată în reglarea metabolismului glucozei, grăsimilor, aminoacizilor, ionilor, în sinteza proteinelor și influențează procesele de replicare și transcriere.

Influența asupra metabolismului glucozei în celulă se realizează prin stimularea procesului de glicoliză prin creșterea activității enzimelor implicate în acest proces: glucokinaza, fosfofructokinaza, piruvat kinaza, hexokinaza. Insulina, prin cascada adenilat-ciclazei, activează fosfataza, care defosforilează glicogen sintaza, ceea ce duce la activarea sintezei glicogenului (Fig. 5.22) și inhibarea procesului de descompunere a acestuia. Prin inhibarea fosfoenolpiruvat carboxikinazei, insulina inhibă procesul de gluconeogeneză.

Orez. 5.22. Schema de sinteză a glicogenului

In ficat si tesutul adipos, sub influenta insulinei, sinteza grasimilor este stimulata prin activarea enzimelor: acetilCoA carboxilaza, lipoprotein lipaza. În același timp, descompunerea grăsimilor este inhibată, deoarece fosfataza activată de insulină, triacilglicerol lipaza sensibilă la hormonul defosforilant, inhibă această enzimă, iar concentrația de acizi grași care circulă în sânge scade.

În ficat, țesutul adipos, mușchii scheletici și inimă, insulina afectează rata de transcripție a peste o sută de gene.

5.2.9. Glucagon. Ca răspuns la o scădere a concentrației de glucoză din sânge, celulele α ale insulelor Langerhans ale pancreasului produc „hormonul foamei” - glucagon, care este o polipeptidă cu o greutate moleculară de 3.485 Da, constând din 29. reziduuri de aminoacizi.

Acțiunea glucagonului este opusă efectelor insulinei. Insulina promovează stocarea energiei prin stimularea glicogenezei, lipogenezei și sintezei proteinelor, iar glucagonul, prin stimularea glicogenolizei și lipolizei, determină mobilizarea rapidă a surselor potențiale de energie.

Orez. 5.23. Structura proglucagonului uman și procesarea specifică tisulară a proglucagonului în peptide derivate din proglucagon: în pancreas, glucagonul și MPGF (fragmentul principal de proglucagon) sunt formate din proglucagon; în celulele neuroendocrine ale intestinului și în unele părți ale sistemului nervos central, glicentină, oxintomodulină, GLP-1 (peptidă derivată din proglucagon), GLP-2, două peptide intermediare (peptidă de intervenție - IP), GRPP - pancreatic legat de glicentină polipeptidă (polipeptidă din pancreas - derivat de glicentină) (conform)

Hormonul este sintetizat de celulele α ale insulelor Langerhans ale pancreasului, precum și în celulele neuroendocrine ale intestinului și în sistemul nervos central sub forma unui precursor inactiv - proglucagon (greutate moleculară 9.000 Da), conținând 180 de resturi de aminoacizi și în curs de procesare folosind convertaza 2 și formând mai multe peptide de lungimi diferite, inclusiv glucagon și două peptide asemănătoare glucagonului (peptidă asemănătoare glucagonului - GLP-1, GLP-2, glicentină) (Fig. 5.23). 14 din cele 27 de resturi de aminoacizi ale glucagonului sunt identice cu cele din molecula altui hormon al tractului gastrointestinal - secretina.

Pentru ca glucagonul să se lege de receptorii celulelor care răspund la acesta, este necesară integritatea secvenței sale 1-27 de la capătul N-terminal. Un rol important în manifestarea efectelor hormonului îl joacă restul de histidină situat la capătul N-terminal, iar în legarea de receptori - fragmentul 20-27.

În plasma sanguină, glucagonul nu se leagă de nicio proteină de transport; timpul său de înjumătățire este de 5 minute; în ficat, este distrus de proteinaze, iar descompunerea începe cu ruperea legăturii dintre Ser2 și Gln3 și îndepărtarea dipeptidă de la capătul N-terminal.

Secreția de glucagon este suprimată de glucoză, dar stimulată de alimente proteice. GLP-1 inhibă secreția de glucagon și stimulează secreția de insulină.

Glucagonul are efect numai asupra hepatocitelor și celulelor adipoase care au receptori pentru el în membrana plasmatică. În hepatocite, prin legarea de receptorii de pe membrana plasmatică, glucagonul, prin proteina G, activează adenilat ciclaza, care catalizează formarea cAMP, care, la rândul său, duce la activarea fosforilazei, care accelerează descompunerea glicogenului și inhibarea. a glicogen sintazei și inhibarea formării glicogenului. Glucagonul stimulează gluconeogeneza prin inducerea sintezei enzimelor implicate în acest proces: glucozo-6-fosfatază, fosfoenolpiruvat carboxikinaza, fructoză-1,6-bifosfatază. Efectul global al glucagonului în ficat este redus la producția crescută de glucoză.

În celulele adipoase, hormonul, folosind cascada de adenil-ciclază, activează triacilglicerol lipaza sensibilă la hormoni, stimulând lipoliza. Glucagonul crește secreția de catecolamine de către medula suprarenală. Prin participarea la implementarea reacțiilor de „luptă sau zbor”, glucagonul crește disponibilitatea substraturilor energetice (glucoză, acizi grași liberi) pentru mușchii scheletici și crește aportul de sânge către mușchii scheletici prin creșterea activității inimii.

Glucagonul nu are niciun efect asupra glicogenului din mușchii scheletici din cauza absenței aproape complete a receptorilor de glucagon din ei. Hormonul determină o creștere a secreției de insulină din celulele β pancreatice și inhibarea activității insulinezei.

5.2.10. Reglarea metabolismului glicogenului. Acumularea de glucoză în organism sub formă de glicogen și descompunerea acestuia sunt în concordanță cu nevoile energetice ale organismului. Direcția proceselor de metabolism al glicogenului este reglată de mecanisme dependente de acțiunea hormonilor: în ficatul insulinei, glucagonului și adrenalii, în mușchii insulinei și adrenalii. Procesele de comutare ale sintezei sau defalcării glicogenului au loc în timpul tranziției de la perioada de absorbție la perioada postabsorbtivă sau la trecerea de la o stare de repaus la muncă fizică.

5.2.10.1. Reglarea activității glicogen fosforilazei și a glicogen sintazei. Când se modifică concentrația de glucoză din sânge, are loc sinteza și secreția de insulină și glucagon. Acești hormoni reglează procesele de sinteza și descompunerea glicogenului, afectând activitatea enzimelor cheie ale acestor procese: glicogen sintetaza și glicogen fosforilaza prin fosforilarea-defosforilarea lor.

Orez. 5.24 Activarea glicogen fosforilazei prin fosforilarea reziduului Ser14 folosind glicogen fosforilază kinazei și inactivarea prin fosfatază care catalizează defosforilarea reziduului serină (conform)

Ambele enzime există sub două forme: fosforilată (glicogen fosforilază activă Aşi glicogen sintază inactivă) şi defosforilată (fosforilază inactivă). bşi glicogen sintaza activă) (fig. 5.24 şi 5.25). Fosforilarea este efectuată de o kinază care catalizează transferul unui rest fosfat de la ATP la un rest serină, iar defosforilarea este catalizată de fosfoprotein fosfatază. Activitățile kinazei și fosfatazei sunt de asemenea reglate prin fosforilare-defosforilare (vezi Fig. 5.25).

Orez. 5.25. Reglarea activității glicogen sintetazei. Enzima este activată prin acțiunea fosfoprotein fosfatazei (PP1), care defosforilează trei reziduuri de fosfoserină în apropierea capătului C-terminal din glicogen sintetaza. Glicogen sintaza kinaza 3 (GSK3), care catalizează fosforilarea a trei resturi de serină din glicogen sintaza, inhibă sinteza glicogenului și este activată prin fosforilarea de către cazein kinaza (CKII). Insulina, glucoza și glucoza-6-fosfatul activează fosfoprotein fosfataza, în timp ce glucagonul și adrenalina (epinefrina) o inhibă. Insulina inhibă acțiunea glicogen sintazei kinazei 3 (conform)

Protein kinaza A (PKA) dependentă de cAMP fosforilează fosforilază kinaza, transformând-o într-o stare activă, care la rândul său fosforilează glicogen fosforilaza. Sinteza cAMP este stimulată de adrenalină și glucagon.

Insulina, printr-o cascadă care implică proteina Ras (calea de semnalizare Ras), activează protein kinaza pp90S6, care fosforilează și, prin urmare, activează fosfoprotein fosfataza. Fosfataza activă defosforilează și inactivează fosforilaz kinaza și glicogen fosforilaza.

Fosforilarea de către PKA a glicogen sintazei duce la inactivarea acesteia, iar defosforilarea de către fosfoprotein fosfatază activează enzima.

5.2.10.2. Reglarea metabolismului glicogenului în ficat. Modificarea concentrației de glucoză din sânge modifică și concentrațiile relative ale hormonilor: insulină și glucagon. Raportul dintre concentrația de insulină și concentrația de glucagon din sânge se numește „indice de insulină-glucagon”. În perioada post-absorbtivă, indicele scade și reglarea concentrației de glucoză din sânge este influențată de concentrația de glucagon.

Glucagonul, așa cum este descris mai sus, activează eliberarea glucozei în sânge datorită descompunerii glicogenului (activarea glicogen-fosforilazei și inhibarea glicogen-sintazei) sau prin sinteza din alte substanțe - gluconeogeneza. Glucoza-1-fosfatul se formează din glicogen, care este izomerizat în glucoză-6-fosfat, hidrolizat sub acțiunea glucozo-6-fosfatazei pentru a forma glucoză liberă, care poate ieși din celulă în sânge (Fig. 5.26).

Efectul adrenalinei asupra hepatocitelor este similar cu efectul glucagonului în cazul receptorilor β 2 și este cauzat de fosforilarea și activarea glicogen fosforilazei. În cazul interacțiunii adrenalinei cu receptorii  1 ai membranei plasmatice, transmiterea transmembranară a semnalului hormonal se realizează folosind mecanismul inozitol fosfat. În ambele cazuri, procesul de descompunere a glicogenului este activat. Utilizarea unuia sau altuia tip de receptor depinde de concentrația de adrenalină din sânge.

Orez. 5.26. Schema fosforolizei glicogenului

În timpul digestiei, indicele de insulină-glucagon crește și predomină influența insulinei. Insulina reduce concentrația de glucoză din sânge și activează, prin fosforilare prin calea Ras, fosfodiesteraza cAMP, care hidrolizează acest al doilea mesager pentru a forma AMP. Insulina activează, de asemenea, fosfoprotein fosfataza granulelor de glicogen prin calea Ras, defosforilând și activând glicogen sintetaza și inactivând fosforilaz kinaza și glicogen fosforilaza în sine. Insulina induce sinteza glucokinazei pentru a accelera fosforilarea glucozei în celulă și încorporarea acesteia în glicogen. Astfel, insulina activează procesul de sinteză a glicogenului și inhibă descompunerea acestuia.

5.2.10.3. Reglarea metabolismului glicogenului în mușchi.În cazul unei munci intense a mușchilor, descompunerea glicogenului este accelerată de adrenalină, care se leagă de  2 receptori și, prin sistemul adenilat-ciclazei, duce la fosforilarea și activarea fosforilaz kinazei și glicogen fosforilazei și inhibarea glicogen sintazei (Fig. 5.27 și 5.28). Ca rezultat al conversiei ulterioare a glucozei-6-fosfatului format din glicogen, este sintetizat ATP, care este necesar pentru munca musculară intensă.

Orez. 5.27. Reglarea activității glicogen fosforilazei în mușchi (în funcție de)

În repaus, glicogen fosforilaza musculară este inactivă, deoarece se află în stare defosforilată, dar descompunerea glicogenului are loc datorită activării alosterice a glicogen fosforilazei b cu ajutorul AMP și ortofosfatului, formate în timpul hidrolizei ATP.

Orez. 5.28. Reglarea activității glicogen sintazei în mușchi (conform)

În timpul contracțiilor musculare moderate, fosforilaz kinaza poate fi activată alosteric (de către ionii de Ca 2+). Concentrația de Ca 2+ crește odată cu contracția musculară ca răspuns la un semnal nervos motor. Când semnalul scade, o scădere a concentrației de Ca 2+ simultan „oprește” activitatea kinazei, astfel

Ionii de Ca 2+ sunt implicați nu numai în contracția musculară, ci și în furnizarea de energie pentru aceste contracții.

Ionii de Ca 2+ se leagă de proteina calmodulină, care în acest caz acționează ca una dintre subunitățile kinazei. Fosforilaz kinaza musculară are structura  4  4  4  4. Doar subunitatea  are proprietăți catalitice, subunitățile - și , fiind reglatoare, sunt fosforilate la resturi de serină cu ajutorul PKA, subunitatea  este identică cu proteina calmodulină (discută în detaliu în secțiunea 2.3.2). din partea 2 „Biochimia mișcării”), leagă patru ioni de Ca 2+, ceea ce duce la modificări conformaționale, activarea subunității catalitice , deși kinaza rămâne în stare defosforilată.

În timpul digestiei în repaus, sinteza glicogenului are loc și în mușchi. Glucoza intră celule musculare cu ajutorul proteinelor de transport GLUT 4 (mobilizarea lor în membrana celulara sub influența insulinei este discutată în detaliu în secțiunea. 5.2.4.3 și în Fig. 5.21). Insulina influențează, de asemenea, sinteza glicogenului în mușchi prin defosforilarea glicogen sintetazei și glicogen fosforilazei.

5.2.11. Glicozilarea neenzimatică a proteinelor. Un tip de modificare post-translațională a proteinelor este glicozilarea resturilor de serină, treonină, asparagină și hidroxilizină folosind glicoziltransferaze. Deoarece în sânge se creează o concentrație mare de carbohidrați (zaharuri reducătoare) în timpul digestiei, este posibilă glicozilarea neenzimatică a proteinelor, lipidelor și acizilor nucleici, numită glicație. Produsele formate ca urmare a interacțiunii în mai multe etape a zaharurilor cu proteinele se numesc produse finale de glicozilare avansată (AGE) și se găsesc în multe proteine ​​umane. Timpul de înjumătățire al acestor produse este mai lung decât cel al proteinelor (de la câteva luni la câțiva ani), iar rata de formare a acestora depinde de nivelul și durata expunerii la zahăr reducător. Se presupune că multe complicații care decurg din diabet, boala Alzheimer și cataracte sunt asociate cu formarea lor.

Procesul de glicație poate fi împărțit în două faze: precoce și tardivă. În prima etapă de glicare, are loc un atac nucleofil asupra grupării carbonil a glucozei de către gruparea -amino a lizinei sau gruparea guanidiniu a argininei, ducând la formarea unei baze Schiff labile - N-glicosilimina (Fig. 5.29).Formarea unei baze Schiff este un proces relativ rapid si reversibil.

Urmează o regrupare N‑glicosilimină pentru a forma produsul Amadori – 1‑amino‑1‑deoxifructoză. Viteza acestui proces este mai mică decât rata de formare a glicosiliminei, dar semnificativ mai mare decât rata de hidroliză a bazei Schiff,

Orez. 5.29. Schema de glicare a proteinelor. Forma deschisă a carbohidratului (glucoza) reacționează cu gruparea -amino a lizinei pentru a forma o bază Schiff, care suferă o rearanjare Amadori la cetoamină prin formarea unui intermediar enolamină. Rearanjarea Amadori este accelerată dacă reziduurile de aspartat și arginină sunt situate în apropierea reziduului de lizină. Ketoamina poate produce în continuare o varietate de produse (produse finale de glicare avansată - AGE). Diagrama arată reacția cu a doua moleculă de carbohidrați pentru a forma dicetoamină (conform cu)

prin urmare, proteinele care conțin reziduuri de 1-amino-1-deoxifructoză se acumulează în sânge.Modificarea reziduurilor de lizină în proteine ​​în stadiul incipient al glicației este aparent facilitată de prezența reziduurilor de histidină, lizină sau arginină în imediata vecinătate a aminoului care reacţionează. grup, care efectuează cataliză acidă principală a procesului, precum și reziduuri de aspartat, care retrag un proton din al doilea atom de carbon al zahărului. Ketoamina poate lega un alt reziduu de carbohidrat la grupa imino pentru a forma lizina dublu glicata, care devine dicetoamina (vezi Fig. 5.29).

Etapa târzie a glicației, inclusiv transformări ulterioare N-glicosilimina și produsul Amadori, un proces mai lent care duce la formarea de produse finale de glicație avansată (AGE) stabile. ÎN În ultima vreme Au apărut date privind participarea directă la formarea AGE-urilor a compușilor α-dicarbonil (glioxal, metilglioxal, 3-deoxiglucozonă) formați în vivo atât în ​​timpul degradării glucozei cât şi ca urmare a transformărilor bazei Schiff în timpul modificării lizinei în proteine ​​cu glucoză (Fig. 5.30). Reductazele și compușii sulhidril specifici (acid lipoic, glutation) sunt capabili să transforme compușii dicarbonil reactivi în metaboliți inactivi, ceea ce se reflectă într-o scădere a formării produselor de glicație avansate.

Reacțiile compușilor α-dicarbonil cu grupările ε-amino ale resturilor de lizină sau grupările guanidiniului ale resturilor de arginină din proteine ​​conduc la formarea de legături încrucișate de proteine, care sunt responsabile de complicațiile cauzate de glicația proteinelor în diabet și alte boli. În plus, ca urmare a deshidratării secvențiale a produsului Amadori la C4 și C5, se formează 1-amino-4-deoxi-2,3-dionă și -endionă, care pot participa, de asemenea, la formarea încrucișării proteice intramoleculare și intermoleculare. -linkuri.

Dintre AGE-urile caracterizate N ε -carboximetillizină (CML) și N ε -carboxietil lizină (CEL), aducti bis(lisil)imidazol (GOLD - glioxal-lisil-lizil-dimer, MOLD - metilglioxal-lisil-lizil-dimer, DOLD - deoxiglucozon-lisil-lizil-dimer), imidazolone (G-HH), ‑H și 3DG‑H), pirralină, argpirimidină, pentozidină, crosslin și vesperlizină. 5.31 arată unele

Orez. 5.30. Schema de glicare a proteinelor în prezența D-glucozei. Caseta prezintă principalii precursori ai produselor AGE rezultate din glicare (conform)

produse finale de glicație avansată. De exemplu, pentozidina și carboximetillizina (CML), produse finale de glicație formate în condiții oxidative, se găsesc în proteinele cu viață lungă: colagenul pielii și cristalina. Carboximetillizina introduce o grupare carboxil încărcată negativ în proteină în loc de o grupare amino încărcată pozitiv, ceea ce poate duce la o modificare a sarcinii de pe suprafața proteinei și la o modificare a structurii spațiale a proteinei. LMC este un antigen recunoscut de anticorpi. Cantitatea acestui produs crește liniar cu vârsta. Pentozidina este o legătură încrucișată (produs de reticulare) între produsul Amadori și un reziduu de arginină în orice poziție a proteinei, format din ascorbat, glucoză, fructoză, riboză, care se găsește în țesutul cerebral al pacienților cu boala Alzheimer, în pielea și plasma sanguină a pacienților cu diabet zaharat.

Produsele finale de glicație avansată pot promova oxidarea radicalilor liberi, o modificare a sarcinii pe suprafața proteinei și legăturile încrucișate ireversibile între diferite regiuni ale proteinei, care

le perturbă structura și funcționarea spațială, făcându-le rezistente la proteoliza enzimatică. La rândul său, oxidarea radicalilor liberi poate provoca proteoliza neenzimatică sau fragmentarea proteinelor, peroxidarea lipidelor.

Formarea produselor finale de glicație avansată pe proteinele membranei bazale (colagen tip IV, laminină, proteoglican sulfat de heparan) duce la îngroșarea acestuia, îngustarea lumenului capilarelor și perturbarea funcției acestora. Aceste tulburări ale matricei extracelulare modifică structura și funcția vaselor de sânge (scăderea elasticității peretelui vascular, modificări ale răspunsului la efectul vasodilatator al oxidului de azot) și contribuie la o dezvoltare mai accelerată a procesului aterosclerotic.

Produșii finali de glicație avansată (AGE) influențează, de asemenea, expresia anumitor gene prin legarea de receptori AGE specifici localizați pe fibroblaste, limfocite T, în rinichi (celule mezangiale), în peretele vascular (endoteliu și celule musculare netede), în creier, precum și în ficat și splină, unde sunt detectate cel mai mare număr, adică în țesuturile bogate în macrofage, care mediază transducția acestui semnal prin creșterea formării de radicali liberi de oxigen. Acestea din urmă, la rândul lor, activează transcripția factorului nuclear NF-kB, un regulator al expresiei multor gene care răspund la diferite daune.

Una dintre modalitățile eficiente de a preveni consecințele nedorite ale glicozilării neenzimatice a proteinelor este reducerea conținutului de calorii al alimentelor, ceea ce se reflectă într-o scădere a concentrației de glucoză în sânge și o scădere a adaosului neenzimatic de glucoză la proteine ​​cu viață lungă, cum ar fi hemoglobina. O scădere a concentrației de glucoză duce la o scădere atât a glicozilării proteinelor, cât și a peroxidării lipidelor. Efectul negativ al glicozilării se datorează atât perturbării structurii și funcției atunci când glucoza se atașează de proteinele cu viață lungă, cât și daunelor oxidative care rezultă asupra proteinelor cauzate de radicalii liberi formați în timpul oxidării zaharurilor în prezența ionilor de metal tranzițional. Nucleotidele și ADN-ul suferă, de asemenea, glicozilare non-enzimatică, ceea ce duce la mutații datorate leziunilor directe ale ADN-ului și inactivării sistemelor de reparare, determinând o fragilitate crescută a cromozomilor. În prezent, sunt explorate abordări pentru prevenirea efectelor glicației asupra proteinelor cu viață lungă prin intervenții farmacologice și genetice.

Procesul inițial de prelucrare a alimentelor are loc în cavitatea bucală. În cavitatea bucală are loc: măcinarea alimentelor; udarea cu salivă; formarea unui bolus alimentar.

Mâncarea rămâne în gură timp de 10-15 secunde, după care este împinsă în faringe și esofag prin contracțiile musculare ale limbii.

Alimentele care intră în gură sunt iritante pentru receptorii gustativi, tactili și de temperatură localizați în membrana mucoasă a limbii și împrăștiați în toată membrana mucoasă a cavității bucale.

Impulsurile de la receptori de-a lungul fibrelor centripete ale nervilor trigemen, facial și glosofaringien intră în centrii nervoși care stimulează în mod reflex secreția glandele salivare, glandele stomacului și pancreasului, secreția biliară. Influențele eferente modifică și activitatea motrică a esofagului, stomacului, intestinului subțire proximal, afectează alimentarea cu sânge a organelor digestive și măresc în mod reflex consumul de energie necesar procesării și asimilarii alimentelor.

Acestea. În ciuda șederii scurte a alimentelor în cavitatea bucală (15-18 s), efectele de declanșare provin de la receptorii săi pe aproape întreg tractul digestiv. Iritația receptorilor limbii, mucoasei bucale și dinților este deosebit de importantă în implementarea proceselor digestive în cavitatea bucală însăși.

Mestecatul este una dintre fazele inițiale ale procesului de absorbție a alimentelor, constând în măcinarea, măcinarea și amestecarea alimentelor cu saliva, adică. în formarea bolusului alimentar.

Udarea și amestecarea cu saliva este necesară pentru dizolvare, fără de care este imposibil să se evalueze gustul alimentelor și hidroliza acestuia.

Mestecatul are loc din cauza contractiilor muschilor masticatori, care misca maxilarul inferior fata de maxilarul superior. La acest proces iau parte și mușchii feței și mușchii limbii.

O persoană are 2 rânduri de dinți. Fiecare are incisivi (2), canini (2), molari mici (2) și mari (3). Incisivii și caninii mușcă mâncarea, molarii mici o zdrobesc, iar molarii mari o macină. Incisivii pot dezvolta o presiune asupra alimentelor de 11-25 kg/cm2, molari - 29-90. Actul de mestecat se desfășoară în mod reflex, are o natură în lanț, componente automate și voluntare.

Nucleii motori ai medulei oblongate, nucleul roșu, substanța neagră, nucleii subcorticali și cortexul cerebral participă la reglarea masticației. Setul de neuroni care controlează mestecatul se numește centru de mestecat. Impulsurile din acesta se deplasează prin fibrele motorii ale nervului trigemen către mușchii masticatori. Ei fac mișcări maxilarul inferior jos, sus, înainte, înapoi și lateral. Mușchii limbii, obrajilor și buzelor mișcă bolul de mâncare în cavitatea bucală, servesc și țin alimentele între suprafețele de mestecat ale dinților. În coordonarea mestecării, un rol important joacă impulsurile proprioceptorilor mușchilor masticatori și mecanoreceptorilor cavității bucale și dinților.

Studiul procesului de mestecat este complex: metoda cinematografica, metoda electromiografica. Metoda grafică de înregistrare se numește: masticationografie.

Masticatiograful constă dintr-un balon de cauciuc plasat într-o carcasă specială din plastic, care este atașată de maxilarul inferior. Balonul este conectat la o capsulă Marey, al cărei stilou înregistrează mișcările maxilarului pe tamburul kimograf. Masticationografia distinge următoarele faze: repaus, introducerea alimentelor în gură, indicativ, principal, formarea unui bolus alimentar.

Glandele salivare.

Saliva este produsă de trei perechi de glande mari ( parotide, submandibulare și sublinguale) și multe glande mici ale limbii, mucoasa gurii și obrajii . Saliva intră în cavitatea bucală prin canalele excretoare.

Saliva glandelor are o consistență diferită: glandele sublinguale și submandibulare secretă saliva mai vâscoasă și groasă decât glanda parotidă. Această diferență este determinată de prezența unei substanțe proteice – mucină.

Secreția mixtă (cu mucină) este izolată:

glandele submandibulare

glandele sublinguale

glandele din membrana mucoasă a limbii și a palatului.

Se izolează secreția seroasă (salivă lichidă cu o concentrație mare de sodiu, potasiu și activitate amilazică mare)

parotidă

mici glande de pe suprafețele laterale ale limbii.

Saliva mixtă are un pH de 5,8-7,4 (saliva glandelor parotide are un pH<5,81). С увеличением скорости секреции рН слюны повышается до 7,8.

Mucina dă salivei un aspect viros și alunecos, făcând alimentele înmuiate cu salivă mai ușor de înghițit.

Saliva contine mai multe enzime: α-amilaza, β-glucozidaza.

Enzimele salivare sunt foarte active, dar descompunerea completă a carbohidraților nu are loc din cauza duratei scurte a alimentelor în gură. Hidroliza carbohidraților cu ajutorul acestor enzime continuă în interiorul bolusului alimentar din stomac. La suprafata bolusului alimentar, mediul acid (HCl0,01%) opreste actiunea enzimelor.

Enzimele proteolitice ale salivei sunt importante pentru igienizarea cavității bucale. De exemplu, lizozima este foarte bactericid; Proteinaza - efect dezinfectant.

Cantitatea și compoziția salivei sunt adaptate tipului de alimente consumate, regimului alimentar și consistenței alimentelor.

Saliva mai vâscoasă este secretată pentru substanțele alimentare și cu cât este mai multă, cu atât hrana este mai uscată. Pentru substanțele respinse și amărăciunea - o cantitate semnificativă de salivă lichidă.

Saliva secretată pentru majoritatea substanțelor alimentare conține de 4 ori mai multă mucină decât saliva secretată atunci când sunt introduse în gură așa-numitele substanțe respinse (acid clorhidric, bitter etc.).

Metode de studiu a salivației.

La câini: fistulă a ductului excretor al glandei parotide sau glandei submandibulare cu o bucată de mucoasă.

La om: folosind o capsulă - pâlnia Lashley-Krasnogorsky, care este aplicată pe canalul excretor al glandei salivare.

Reglarea salivației.

În afara aportului alimentar, o persoană secretă saliva cu o viteză de 0,24 ml/min, în timpul mestecării - 3-3,5 ml/min, cu introducerea acidului citric (0,5 mmol) - 7,4 ml/min.

Mâncarea alimentelor stimulează salivația atât condiționat, cât și necondiționat, ca reflex.

Iritantul reflexelor salivare necondiționate sunt alimentele sau substanțele respinse care acționează asupra receptorilor cavității bucale.

Timpul dintre expunerea (aportul alimentar) la un stimul și debutul salivației se numește perioadă latentă. (1-30 sec.)

Impulsurile de la receptori intră în centrul salivar, situat în medula oblongata (în regiunea nucleilor nervului glosofaringian). Când această zonă este iritată, se poate obține o secreție abundentă de salivă cu o compoziție calitativă diferită.

Impulsurile către glandele salivare urmează fibrele nervoase eferente parasimpatice și simpatice.

Influențe parasimpatice. Sub influența acetilcolinei eliberată de terminațiile neuronilor postganglionari, se eliberează o cantitate mare de salivă lichidă cu o concentrație mare de electroliți și mucină scăzută. Ele stimulează salivația și kininele, care dilată vasele de sânge ale glandelor salivare.

Influențe simpatice. Noradrenalina, secretată de terminațiile neuronilor postganglionari, provoacă eliberarea unei cantități mici de salivă groasă și sporește formarea mucinei și a enzimelor în glande.

Stimularea simultană a nervilor parasimpatici intensifică efectul secretor. Diferențele de secreție ca răspuns la diferite alimente sunt explicate prin modificări ale frecvenței impulsurilor de-a lungul fibrelor nervoase parasimpatice și simpatice. Aceste modificări pot fi unidirecționale sau multidirecționale.

Factori care conduc la inhibarea salivației: emoții negative; deshidratarea organismului; iritații dureroase etc.

Scăderea secreției glandelor salivare - hiposalivație.

Salivație excesivă – hipersalivație.

Înghițirea.

Mestecatul se termină cu înghițire - trecerea unui bolus de alimente din cavitatea bucală la stomac.

Conform teoriei lui Magendie, actul de a înghiți este împărțit în 3 faze - oral voluntar; faringian involuntar (rapid); esofagian involuntar – pe termen lung, lent.

1) Se separă un bolus alimentar cu un volum de 5-15 cm 3 de masa alimentară zdrobită și umezită din gură. Acest bulgăre este apăsat pe palatul dur prin mișcări voluntare ale părții frontale și apoi ale părții mijlocii a limbii și transferat la rădăcina limbii de către arcadele din față.

2) De îndată ce bolusul alimentar atinge rădăcina limbii, actul de înghițire intră într-o fază involuntară rapidă, care durează ~ 1 secundă. Acest act este un reflex complex și este reglat de centrul de deglutiție din medula oblongata. Informația către centrul de deglutiție trece prin fibrele aferente ale nervului trigemen, nervilor laringieni și nervului glosofaringian. Din aceasta, impulsurile de-a lungul fibrelor eferente ale nervilor trigemen, glosofaringian, hipoglos și vag merg către mușchii care asigură înghițirea. Dacă tratați rădăcina limbii și a faringelui cu o soluție de cocaină (dezactivați receptorii), atunci înghițirea nu va avea loc.

Centrul deglutitiei este situat in medula oblongata, in regiunea fundului ventriculului al patrulea, putin deasupra centrului respiratiei. Este asociat cu centrul respirator, vasomotor și cu centrii care reglează activitatea inimii. În timpul actului de înghițire, respirația este ținută și ritmul cardiac crește.

Are loc o contracție reflexă a mușchilor care ridică palatul moale (care împiedică intrarea alimentelor în cavitatea nazală). Prin mișcarea limbii, bolusul alimentar este împins în faringe. În același timp, are loc contracția mușchilor, deplasând osul hioid și determinând ridicarea laringelui, drept urmare se închide intrarea în căile respiratorii, ceea ce împiedică intrarea alimentelor în ele.

Transferul bolusului alimentar în faringe este facilitat de o creștere a presiunii în cavitatea bucală și o scădere a presiunii în faringe. Rădăcina ridicată a limbii și arcadele strâns adiacente acesteia împiedică mișcarea inversă a alimentelor în cavitatea bucală.

În urma pătrunderii bolusului alimentar în faringe, mușchii se contractă, îngustându-și lumenul deasupra bolusului alimentar, drept urmare se deplasează în esofag. Acest lucru este facilitat de diferența de presiune în cavitățile faringelui și esofagului. Înainte de înghițire, sfincterul faringoesofagian este închis; în timpul deglutiției, presiunea în faringe crește la 45 mm Hg. Art., sfincterul se deschide, iar bolusul alimentar intră la începutul esofagului, unde presiunea nu este mai mare de 30 mm Hg. Artă.

Primele două faze ale actului de înghițire durează aproximativ 1 s.

3) Mișcarea alimentelor prin esofag.

Mișcarea bolusului alimentar prin esofag are loc (imediat, imediat) în urma mișcării de deglutiție (automat, reflex).

Timpul de trecere pentru alimente solide este de 8-9 secunde.

Timpul de trecere pentru alimente lichide este de 1-2 secunde.

Contracția mușchilor esofagieni are natura unei undă, având loc în partea superioară a esofagului și mai departe pe toată lungimea acestuia (contracții peristaltice). În același timp, mușchii în formă de inel ai esofagului se contractă secvențial, mișcând bolusul alimentar. Un val de tonus scăzut (relaxare) se mișcă în fața lui. Viteza de mișcare a acestuia este mai mare decât undele de contracție și ajunge la stomac în 1-2 s.

Unda peristaltică primară cauzată de înghițire ajunge în stomac. La nivelul intersectiei esofagului cu arcul aortic se produce un val secundar. Valul secundar propulsează, de asemenea, bolusul de mâncare către partea cardiacă a stomacului. Viteza medie de răspândire a acestuia este de 2-5 cm/s, acoperind o secțiune a esofagului de 10-30 cm în 3-7 s.

Reglarea motilității esofagiene este realizată de fibrele eferente ale nervilor vagi și simpatici; Sistemul nervos intramural joacă un rol major.

În afara mișcărilor de înghițire, intrarea în stomac este închisă de sfincterul esofagian inferior. Când unda de relaxare ajunge în partea finală a esofagului, sfincterul se relaxează, iar unda peristaltică transportă bolusul de mâncare în stomac.

Când stomacul este umplut, tonusul cardiei crește, ceea ce împiedică refluxul conținutului în esofag.

Fibrele parasimpatice ale nervului vag stimulează peristaltismul esofagului și relaxează cardia; fibrele simpatice inhibă motilitatea esofagului și măresc tonusul cardiei.

În unele condiții patologice, tonusul cardiei scade, peristaltismul esofagului este perturbat - conținutul stomacului poate fi aruncat în esofag (arsuri la stomac).

O tulburare de înghițire este aerofagia - înghițirea excesivă de aer. Aceasta crește excesiv presiunea intragastrică, iar persoana are disconfort. Aerul este expulzat din stomac și esofag, adesea cu un sunet caracteristic (eructat).