обмене углеводов

Для осуществления биохимических реакций, лежащих в основе жизнедеятельности организма, необходима энергия. Источником этой энергии являются углеводы. Поступающие с пищей в организм полисахариды (крахмал, гликоген) и олигосахариды (сахароза, лактоза) подвергаются расщеплению ферментами в желудочно-кишечном тракте до моносахаридов (глюкоза, фруктоза, галактоза и др.) и всасываются в кровь. С током крови по воротной вене моносахариды доставляются в печень, где фруктоза, галактоза и другие преобразуются в глюкозу. Глюкоза частично превращается в гликоген (глюкогенез) и откладывается в печени и мышцах как запасной энергетический материал. Другая ее часть доставляется кровью к клеткам органов и тканей, где окисляется с образованием энергии путем гликолиза, аэробного окисления, фосфоглюконат-ным (пентозофосфатным) путем. Окисление глюкозы в клетках происходит через ряд превращений с образованием промежуточных продуктов, важнейшими из которых служат молочная и пировиноградная кислоты, ацетилкоэн-зим-А (ацетил-КоА), рибоза. При определенных условиях в организме из этих веществ образуются жиры и белки. Например, пировиноградная кислота превращается в аце251 тил-КоА, который используется для синтеза жирных кислот и холестерина, или служит исходным веществом для образования аминокислот — аланина, валина и лейцина. Рибоза используется для синтеза рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот.

Несмотря на постоянное потребление глюкозы клетками ее уровень в крови здорового человека относительно постоянен и составляет 3,34—5,55 ммоль/л (0,6—0,9 г/л). Это постоянство обеспечивается прежде всего центральной нервной системой и ее высшим отделом — корой головного мозга, вегетативной нервной системой, железами внутренней секреции и печенью. Регуляция осуществляется на клеточном уровне путем влияния на целую систему ферментов, сосредоточенных, главным образом, в клеточных структурах — митохондриях. Ключевыми ферментами, осуществляющими реакции превращения глюкозы в организме, служат гексокиназа, фосфофруктокиназа, пируваткиназы, фосфорилазы, альдолаза, лактатдегидро-геназа, гликогенсинтетаза. Сохранение постоянства концентрации глюкозы в крови можно рассматривать как пример ответа организма на воздействия, которые приводят к изменению концентрации вещества в крови и влекут . за собой целый ряд преобразований, направленных на восстановление его нормальной концентрации. При поступлении большого количества углеводов с нищей уровень глюкозы в крови повышается. Кровь, обогащенная глюкозой, вызывает возбуждение нервных центров в продолговатом мозге и гипоталамусе. Импульсы из центров передаются по блуждающему нерву в р-клетки островков Лангерганса поджелудочной железы, вызывая выделение гормона инсулина в кровь. Инсулин стимулирует ферменты печени, осуществляющие превращение глюкозы в гликоген, и уровень глюкозы в крови снижается.

Инсулин является одним из главных гормонов, регулирующих углеводный обмен. Он обеспечивает проникнове- Л

ние глюкозы через клеточные мембраны и ее окисление сщ

образованием энергии, способствует переводу избытка*

глюкозы в жиры и белки. ]'

При голодании или усиленном потреблении глюкозы клетками ее уровень в крови уменьшается. Из нервных центров поступают импульсы по симпатическому нерву в мозговое вещество надпочечников, которые выделяют гормон адреналин. Адреналин стимулирует ферменты, осуществляющие распад гликогена в печени и мышцах до глюкозы (гликогенолиз), и ее уровень в крови восстанавливается до нормы.

В регуляции углеводного обмена принимают участие и другие гормоны, результатом действия которых служит повышение уровня глюкозы в крови. Глюкагон — гормон

252

а-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы, усиливает распад гликогена в печени до клюкозы. Тироксин— гормон щитовидной железы, усиливает процесс окисления глюкозы в клетках и распад гликогена в печени до глюкозы. Глюкокортикоиды — гормоны коры надпочечников, активизируют образование глюкозы из аминокислот— глюконеогенез. Гермоны передней доли гипофиза оказывают влияние на углеводный обмен, стимулируя выработку гормонов другими железами внутренней секреции. Соматотропный гормон усиливает выделение глюка-гона, адренокортикотропный гормон (АКТГ) — адреналина и кортикостероидов, тиреотропный гормон — тироксина, которые в свою очередь вызывают повышение уровня глюкозы в крови. Инсулин является единственным гормоном, способствующим уменьшению содержания глюкозы в крови, а все остальные гормоны обладают противоинсу-лярным действием—увеличивают содержание глюкозы в крови. У здорового человека гормональная система находится в подвижном (динамическом) равновесии и обеспечивает, под контролем центральной нервной системы, постоянство уровня глюкозы в крови.

Современный уровень биохимических знаний позволил выявить сложные механизмы саморегуляции ферментативных процессов на клеточном уровне, которые зависят от концентрации фермента, наличия субстрата, расхода энергии и продуктов реакции.