W organizmie ludzkim węglowodany z pożywienia mogą służyć jako surowiec do biosyntezy tłuszczu; w roślinach jako surowiec może służyć sacharoza z tkanek fotosyntetyzujących. Na przykład biosynteza tłuszczów (triacylogliceroli) w dojrzewających nasionach oleistych jest również ściśle związana z metabolizmem węglowodanów. We wczesnych stadiach dojrzewania komórki głównych tkanek nasion - liścieni i bielma - są wypełnione ziarnami skrobi. Dopiero wtedy, w późniejszych stadiach dojrzewania, ziarna skrobi zastępowane są lipidami, których głównym składnikiem jest triacyloglicerol.

Główne etapy syntezy tłuszczu obejmują tworzenie 3-fosforanu glicerolu i kwasów tłuszczowych z węglowodanów, a następnie wiązań estrowych między grupami alkoholowymi glicerolu i grupami karboksylowymi kwasów tłuszczowych:

Rysunek 11 – Ogólny schemat syntezy tłuszczu z węglowodanów

Rozważmy bardziej szczegółowo główne etapy syntezy tłuszczu z węglowodanów (patrz ryc. 12).

1. Synteza 3-fosforanu glicerolu

Etap I - pod wpływem odpowiednich glikozydaz węglowodany ulegają hydrolizie z wytworzeniem monosacharydów (patrz punkt 1.1.), które biorą udział w procesie glikolizy w cytoplazmie komórek (patrz ryc. 2). Produktami pośrednimi glikolizy są fosfodioksyaceton i aldehyd 3-fosfoglicerynowy.

II etap. Fosforan glicerolu-3 powstaje w wyniku redukcji fosfodioksyacetonu, produktu pośredniego glikolizy:

Ponadto glicero-3-fosforan może powstawać podczas ciemnej fazy fotosyntezy.

1. Związek między lipidami a węglowodanami

   1. Synteza tłuszczów z węglowodanów

Rycina 12 - Schemat przemiany węglowodanów w lipidy

1. Synteza kwasów tłuszczowych

Blokiem budulcowym do syntezy kwasów tłuszczowych w cytosolu komórki jest acetylo-CoA, który powstaje na dwa sposoby: albo w wyniku oksydacyjnej dekarboksylacji pirogronianu. (patrz ryc. 12, etap III) lub w wyniku -oksydacji kwasów tłuszczowych (patrz ryc. 5). Przypomnijmy, że przemiana pirogronianu powstałego podczas glikolizy w acetylo-CoA i jego powstanie podczas β-oksydacji kwasów tłuszczowych zachodzi w mitochondriach. Synteza kwasów tłuszczowych odbywa się w cytoplazmie. Wewnętrzna błona mitochondriów jest nieprzepuszczalna dla acetylo-CoA. Jego wejście do cytoplazmy odbywa się poprzez rodzaj ułatwionej dyfuzji w postaci cytrynianu lub acetylokarnityny, które w cytoplazmie są przekształcane w acetylo-CoA, szczawiooctan lub karnitynę. Jednak główną drogą przenoszenia acetylo-coA z mitochondriów do cytozolu jest cytrynian (patrz ryc. 13).

Początkowo wewnątrzmitochondrialny acetylo-CoA oddziałuje ze szczawiooctanem, co prowadzi do powstania cytrynianu. Reakcja jest katalizowana przez enzym syntazę cytrynianową. Powstały cytrynian jest transportowany przez błonę mitochondrialną do cytozolu za pomocą specjalnego systemu transportowego trikarboksylanów.

W cytozolu cytrynian reaguje z HS-CoA i ATP, ponownie rozkłada się na acetylo-CoA i szczawiooctan. Ta reakcja jest katalizowana przez liazę ATP-cytrynianową. Już w cytosolu szczawiooctan przy udziale cytozolowego układu transportującego dikarboksylany wraca do macierzy mitochondrialnej, gdzie ulega utlenieniu do szczawiooctanu, dopełniając tym samym tzw. cykl wahadłowy:

Rycina 13 - Schemat przenoszenia acetylo-CoA z mitochondriów do cytosolu

Biosynteza nasyconych kwasów tłuszczowych zachodzi w kierunku przeciwnym do ich -utleniania, wzrost łańcuchów węglowodorowych kwasów tłuszczowych odbywa się dzięki sekwencyjnemu dodawaniu do ich końców dwuwęglowego fragmentu (C 2) - acetylo-CoA (patrz ryc. 12, etap IV.).

Pierwszą reakcją biosyntezy kwasów tłuszczowych jest karboksylacja acetylo-CoA, do której potrzebne są jony CO 2 , ATP, Mn. Reakcję tę katalizuje enzym acetylo-CoA - karboksylaza. Enzym zawiera biotynę (witaminę H) jako grupę prostetyczną. Reakcja przebiega dwuetapowo: 1 - karboksylacja biotyny z udziałem ATP oraz II - przeniesienie grupy karboksylowej na acetylo-CoA, w wyniku czego powstaje malonylo-CoA:

Malonylo-CoA jest pierwszym specyficznym produktem biosyntezy kwasów tłuszczowych. W obecności odpowiedniego układu enzymatycznego malonylo-CoA jest szybko przekształcany w kwasy tłuszczowe.

Należy zauważyć, że o szybkości biosyntezy kwasów tłuszczowych decyduje zawartość cukrów w komórce. Wzrost stężenia glukozy w tkance tłuszczowej ludzi, zwierząt oraz wzrost tempa glikolizy stymuluje syntezę kwasów tłuszczowych. Oznacza to, że metabolizm tłuszczów i węglowodanów jest ze sobą ściśle powiązany. Ważną rolę odgrywa tu reakcja karboksylacji acetylo-CoA z jej przekształceniem w malonylo-CoA, katalizowana przez karboksylazę acetylo-CoA. Aktywność tych ostatnich zależy od dwóch czynników: obecności w cytoplazmie kwasów tłuszczowych o dużej masie cząsteczkowej oraz cytrynianu.

Nagromadzenie kwasów tłuszczowych hamuje ich biosyntezę; hamują aktywność karboksylazy.

Szczególną rolę odgrywa cytrynian, który jest aktywatorem karboksylazy acetylo-CoA. Cytrynian pełni jednocześnie rolę łącznika między metabolizmem węglowodanów i tłuszczów. Cytrynian w cytoplazmie ma dwojaki wpływ na stymulację syntezy kwasów tłuszczowych: po pierwsze jako aktywator karboksylazy acetylo-CoA i po drugie jako źródło grup acetylowych.

Bardzo ważną cechą syntezy kwasów tłuszczowych jest to, że wszystkie produkty pośrednie syntezy są kowalencyjnie połączone z acylowym białkiem nośnikowym (HS-ACP).

HS-ACP jest białkiem o niskiej masie cząsteczkowej, które jest termostabilne, zawiera aktywną grupę HS i kwas pantotenowy (witamina B3) w swojej grupie prostetycznej. Funkcja HS-ACP jest podobna do funkcji enzymu A (HS-CoA) w β-oksydacji kwasów tłuszczowych.

Podczas budowy łańcucha kwasów tłuszczowych związki pośrednie tworzą wiązania estrowe z ABP (patrz ryc. 14):

Cykl wydłużania łańcucha kwasu tłuszczowego obejmuje cztery reakcje: 1) kondensację acetylo-APB (C2) z malonylo-APB (C3); 2) powrót do zdrowia; 3) odwodnienie i 4) drugie odzyskiwanie kwasów tłuszczowych. na ryc. 14 przedstawia schemat syntezy kwasów tłuszczowych. Jeden cykl wydłużania łańcucha kwasów tłuszczowych obejmuje cztery następujące po sobie reakcje.

Rycina 14 - Schemat syntezy kwasów tłuszczowych

W pierwszej reakcji (1) - reakcji kondensacji - grupy acetylowa i malonylowa oddziałują ze sobą tworząc acetoacetylo-ABP z jednoczesnym uwolnieniem CO 2 (C 1). Reakcja ta jest katalizowana przez enzym kondensujący syntetazę -ketoacylo-ABP. CO2 odszczepiony od malonylo-APB jest tym samym CO2, który brał udział w reakcji karboksylacji acetylo-APB. Tak więc w wyniku reakcji kondensacji dochodzi do powstania czterowęglowego związku (C4) ze składników dwu-(C2) i trójwęglowych (C3).

W drugiej reakcji (2), reakcji redukcji katalizowanej przez reduktazę -ketoacylo-ACP, acetoacetylo-ACP przekształca się w -hydroksybutyryl-ACB. Czynnikiem redukującym jest NADPH + H + .

W trzeciej reakcji (3) cyklu dehydratacji, cząsteczka wody zostaje odszczepiona od -hydroksybutyrylo-APB, tworząc krotonylo-APB. Reakcja jest katalizowana przez dehydratazę -hydroksyacylo-ACP.

Czwarta (końcowa) reakcja (4) cyklu to redukcja krotonilu-APB do butyrylo-APB. Reakcja przebiega pod wpływem reduktazy enoilo-ACP. Rolę reduktora pełni tu druga cząsteczka NADPH+H+.

Następnie cykl reakcji się powtarza. Powiedzmy, że syntetyzowany jest kwas palmitynowy (C 16). W tym przypadku tworzenie butyrylo-ACB kończy się dopiero po pierwszym z 7 cykli, w każdym z których początkiem jest dodanie cząsteczki molonylo-ACB (3) – reakcja (5) do karboksylowego końca rosnącego łańcuch kwasów tłuszczowych. W tym przypadku grupa karboksylowa jest odszczepiana w postaci CO2 (C1). Proces ten można przedstawić w następujący sposób:

C 3 + C 2  C 4 + C 1 - 1 cykl

C 4 + C 3  C 6 + C 1 - 2 cykl

C 6 + C 3  C 8 + C 1 -3 cykl

C 8 + C 3  C 10 + C 1 - 4 cykl

C 10 + C 3  C 12 + C 1 - 5 cykli

C 12 + C 3  C 14 + C 1 - 6 cykli

C 14 + C 3  C 16 + C 1 - 7 cykl

Można syntetyzować nie tylko wyższe kwasy tłuszczowe nasycone, ale także nienasycone. Jednonienasycone kwasy tłuszczowe powstają z nasyconych w wyniku utleniania (desaturacji) katalizowanego przez oksygenazę acylo-CoA. W przeciwieństwie do tkanek roślinnych, tkanki zwierzęce mają bardzo ograniczoną zdolność przekształcania kwasów tłuszczowych nasyconych w nienasycone. Ustalono, że dwa najczęstsze jednonienasycone kwasy tłuszczowe, palmitooleinowy i oleinowy, są syntetyzowane z kwasów palmitynowego i stearynowego. W organizmach ssaków, w tym ludzi, na przykład kwasy linolowy (C 18:2) i linolenowy (C 18:3) nie mogą powstawać z kwasu stearynowego (C 18:0). Kwasy te zaliczane są do niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych. Niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe obejmują również kwas arachidowy (C 20:4).

Wraz z desaturacją kwasów tłuszczowych (tworzeniem wiązań podwójnych) następuje również ich wydłużanie (elongacja). Co więcej, oba te procesy można łączyć i powtarzać. Wydłużenie łańcucha kwasu tłuszczowego następuje poprzez kolejne dodawanie dwuwęglowych fragmentów do odpowiedniego acylo-CoA z udziałem malonylo-CoA i NADPH+H+.

Figura 15 przedstawia szlaki transformacji kwasu palmitynowego w reakcjach desaturacji i wydłużania.

Rycina 15 - Schemat transformacji nasyconych kwasów tłuszczowych

w nienasycone

Syntezę dowolnego kwasu tłuszczowego kończy odszczepienie HS-ACP od acylo-ACB pod wpływem enzymu deacylazy. Na przykład:

Powstały acylo-CoA jest aktywną formą kwasu tłuszczowego.

W tkance tłuszczowej do syntezy tłuszczów wykorzystywane są głównie kwasy tłuszczowe uwalniane podczas hydrolizy tłuszczów XM i VLDL. Kwasy tłuszczowe wnikają do adipocytów, przekształcają się w pochodne CoA i wchodzą w interakcję z 3-fosforanem glicerolu, tworząc najpierw kwas lizofosfatydowy, a następnie kwas fosfatydowy. Kwas fosfatydowy po defosforylacji zamienia się w diacyloglicerol, który jest acylowany do triacyloglicerolu.

Oprócz kwasów tłuszczowych wchodzących z krwi do adipocytów, komórki te syntetyzują również kwasy tłuszczowe z produktów rozpadu glukozy. W adipocytach, aby zapewnić reakcje syntezy tłuszczu, rozkład glukozy zachodzi na dwa sposoby: glikolizę, która zapewnia tworzenie 3-fosforanu glicerolu i acetylo-CoA oraz szlak pentozofosforanowy, którego reakcje oksydacyjne zapewniają tworzenie NADPH, który służy jako donor wodoru w reakcjach syntezy kwasów tłuszczowych.

Cząsteczki tłuszczu w adipocytach łączą się w duże kropelki tłuszczu bez wody i dlatego są najbardziej zwartą formą przechowywania cząsteczek paliwa. Obliczono, że gdyby energia zmagazynowana w tłuszczach była magazynowana w postaci silnie uwodnionych cząsteczek glikogenu, to masa ciała człowieka wzrosłaby o 14-15 kg. Wątroba jest głównym narządem, w którym z produktów glikolizy syntetyzowane są kwasy tłuszczowe. W gładkiej ER hepatocytów kwasy tłuszczowe są aktywowane i natychmiast wykorzystywane do syntezy tłuszczu poprzez interakcję z 3-fosforanem glicerolu. Podobnie jak w tkance tłuszczowej, synteza tłuszczu zachodzi poprzez tworzenie kwasu fosfatydowego. Tłuszcze syntetyzowane w wątrobie są pakowane do VLDL i wydzielane do krwi

Rodzaje lipoprotein	Chylomikrony (XM)	VLDL	LPPP	LDL	HDL
Mieszanina, %
Wiewiórki
FL
XC
BHP
ETYKIETKA
Funkcje	Transport lipidów z komórek jelitowych (lipidy egzogenne)	Transport lipidów syntetyzowanych w wątrobie (lipidy endogenne)	Pośrednia postać konwersji VLDL do LDL przez działanie enzymu Lp-lipazy	Transport cholesterolu do tkanek	Usuwanie nadmiaru cholesterolu z komórek i innych lipoprotein. Dawca apoprotein A, S-P
Miejsce edukacji	nabłonek jelita cienkiego	komórki wątroby	Krew	Krew (z VLDL i LPPP)	Komórki wątroby - prekursory HDL
Gęstość, g/ml	0,92-0,98	0,96-1,00		1,00-1,06	1,06-1,21
Średnica cząstek, nM	Ponad 120	30-100		21-100	7-15
Główne apolipoproteiny	B-48 SP E	V-100 SP E	B-100 E	B-100	A-I C-II E

Skład VLDL, oprócz tłuszczów, obejmuje cholesterol, fosfolipidy i białko - apoB-100. Jest to bardzo „długie” białko zawierające 11 536 aminokwasów. Jedna cząsteczka apoB-100 pokrywa powierzchnię całej lipoproteiny.

VLDL z wątroby są wydzielane do krwi, gdzie podobnie jak HM podlegają działaniu Lp-lipazy. Kwasy tłuszczowe dostają się do tkanek, w szczególności adipocytów, i są wykorzystywane do syntezy tłuszczów. W procesie usuwania tłuszczu z VLDL, pod działaniem LP-lipazy, VLDL jest najpierw przekształcany w LDLP, a następnie w LDL. W LDL głównymi składnikami lipidowymi są cholesterol i jego estry, więc LDL to lipoproteiny, które dostarczają cholesterol do tkanek obwodowych. Uwolniona z lipoprotein gliceryna jest transportowana przez krew do wątroby, gdzie może być ponownie wykorzystana do syntezy tłuszczów.

51. Regulacja poziomu glukozy we krwi.
Stężenie glukozy we krwi tętniczej w ciągu dnia utrzymuje się na stałym poziomie 60-100 mg/dl (3,3-5,5 mmol/l). Po spożyciu posiłku zawierającego węglowodany poziom glukozy wzrasta w ciągu około 1 godziny do 150 mg/dl

Ryż. 7-58. Synteza tłuszczu z węglowodanów. 1 - utlenianie glukozy do pirogronianu i oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu prowadzi do powstania acetylo-CoA; 2 - acetylo-CoA jest budulcem do syntezy kwasów tłuszczowych; 3 - kwasy tłuszczowe i fosforan a-glicerolu, powstające w reakcji redukcji fosforanu dihydroksyacetonu, biorą udział w syntezie triacylogliceroli.

(∼8 mmol/l, hiperglikemia pokarmowa), a następnie wraca do normalnego poziomu (po około 2 godzinach). Rysunek 7-59 przedstawia wykres zmian stężenia glukozy we krwi w ciągu dnia przy trzech posiłkach dziennie.

Ryż. 7-59. Zmiany stężenia glukozy we krwi w ciągu dnia. A, B - okres trawienia; C, D - okres poabsorpcyjny. Strzałka wskazuje czas jedzenia, linia przerywana pokazuje normalne stężenie glukozy.

A. Regulacja glikemii w okresie absorpcyjnym i poabsorpcyjnym

Aby zapobiec nadmiernemu wzrostowi stężenia glukozy we krwi podczas trawienia, podstawowe znaczenie ma zużycie glukozy przez wątrobę i mięśnie, aw mniejszym stopniu przez tkankę tłuszczową. Należy przypomnieć, że ponad połowa całej glukozy (60%) przechodzącej z jelita do żyły wrotnej jest wchłaniana przez wątrobę. Około 2/3 tej ilości odkłada się w wątrobie w postaci glikogenu, reszta jest przekształcana w tłuszcze i utleniana, zapewniając syntezę ATP. Przyspieszenie tych procesów inicjowane jest wzrostem indeksu insulinowo-glukagonowego. Kolejna część glukozy pochodzącej z jelita trafia do krążenia ogólnego. Około 2/3 tej ilości jest wchłaniane przez mięśnie i tkankę tłuszczową. Wynika to ze wzrostu przepuszczalności błon komórek mięśniowych i tłuszczowych dla glukozy pod wpływem wysokiego stężenia insuliny. Glukoza jest magazynowana w mięśniach w postaci glikogenu i przekształcana w tłuszcz w komórkach tłuszczowych. Pozostała część glukozy w krążeniu ogólnym jest wchłaniana przez inne komórki (niezależne od insuliny).

Przy prawidłowym rytmie odżywiania i zbilansowanej diecie stężenie glukozy we krwi i zaopatrzenie wszystkich narządów w glukozę jest utrzymywane głównie dzięki syntezie i rozpadowi glikogenu. Dopiero pod koniec nocnego snu, tj. pod koniec najdłuższej przerwy między posiłkami może nieznacznie wzrosnąć rola glukoneogenezy, której wartość wzrośnie, jeśli nie zje się śniadania i będzie kontynuowana głodówka (ryc. 7-60).

Ryż. 7-60. Źródła glukozy we krwi podczas trawienia i na czczo. 1 - podczas trawienia węglowodany pokarmowe są głównym źródłem glukozy we krwi; 2 - w okresie poabsorpcyjnym wątroba dostarcza glukozę do krwi w wyniku procesów glikogenolizy i glukoneogenezy, a przez 8-12 godzin poziom glukozy we krwi utrzymuje się głównie dzięki rozkładowi glikogenu; 3 - glukoneogeneza i glikogen w wątrobie są w równym stopniu zaangażowane w utrzymanie prawidłowego stężenia glukozy; 4 - w ciągu dnia glikogen wątrobowy jest prawie całkowicie wyczerpany, a tempo glukoneogenezy wzrasta; 5 - przy przedłużonym poście (1 tydzień lub dłużej) tempo glukoneogenezy spada, ale glukoneogeneza pozostaje jedynym źródłem glukozy we krwi.

B. Regulacja poziomu glukozy we krwi podczas skrajnego postu

Podczas głodówki zapasy glikogenu w organizmie wyczerpują się w ciągu pierwszej doby, później jedynie glukoneogeneza (z mleczanu, glicerolu i aminokwasów) służy jako źródło glukozy. Jednocześnie dochodzi do przyspieszenia glukoneogenezy i spowolnienia glikolizy z powodu niskiego stężenia insuliny i wysokiego stężenia glukagonu (mechanizm tego zjawiska został opisany wcześniej). Ale dodatkowo po 1-2 dniach znacznie manifestuje się również działanie innego mechanizmu regulacyjnego - indukcja i represja syntezy niektórych enzymów: zmniejsza się ilość enzymów glikolitycznych i odwrotnie, zwiększa się ilość enzymów glukoneogenezy. Zmiany w syntezie enzymów są również związane z wpływem insuliny i glukagonu (mechanizm działania omówiono w punkcie 11).

Począwszy od drugiego dnia postu osiągane jest maksymalne tempo glukoneogenezy z aminokwasów i glicerolu. Szybkość glukoneogenezy z mleczanu pozostaje stała. W rezultacie codziennie syntetyzowane jest około 100 g glukozy, głównie w wątrobie.

Należy zaznaczyć, że podczas głodu glukoza nie jest zużywana przez komórki mięśniowe i tłuszczowe, gdyż przy braku insuliny nie wnika w nie i jest oszczędzana na potrzeby mózgu i innych komórek zależnych od glukozy. Ponieważ w innych warunkach mięśnie są jednym z głównych konsumentów glukozy, zaprzestanie pobierania glukozy przez mięśnie podczas głodu jest niezbędne dla dostarczenia glukozy do mózgu. Przy odpowiednio długim poście (kilka dni lub dłużej) mózg zaczyna wykorzystywać inne źródła energii (patrz rozdział 8).

Odmianą głodówki jest dieta niezbilansowana, w szczególności, gdy kaloryczność diety zawiera mało węglowodanów – głodówka węglowodanowa. W tym przypadku aktywowana jest również glukoneogeneza, a do syntezy glukozy wykorzystywane są aminokwasy i glicerol, powstające z dietetycznych białek i tłuszczów.

B. Regulacja poziomu glukozy we krwi w spoczynku i podczas wysiłku

Zarówno podczas spoczynku, jak i podczas długotrwałej pracy fizycznej źródłem glukozy dla mięśni jest zmagazynowany w samych mięśniach glikogen, a następnie glukoza we krwi. Wiadomo, że 100 g glikogenu zużywa się biegając przez około 15 minut, a zapasy glikogenu w mięśniach po spożyciu węglowodanów mogą wynosić 200-300 g. Rycina 7-61 przedstawia wartości glikogenu wątrobowego i glukoneogenezy dla zapewnienia glukozy do pracy mięśni o różnym czasie trwania. Regulacja mobilizacji glikogenu w mięśniach i wątrobie oraz glukoneogeneza w wątrobie została opisana wcześniej (rozdziały VII, X).

Ryż. 7-61. Udział glikogenu wątrobowego i glukoneogenezy w utrzymaniu poziomu glukozy we krwi w spoczynku i podczas wydłużonego wysiłku fizycznego. Ciemna część kolumny to udział glikogenu wątrobowego w utrzymaniu poziomu glukozy we krwi; światło - udział glukoneogenezy. Wraz ze wzrostem czasu trwania aktywności fizycznej z 40 minut (2) do 210 minut (3), rozkład glikogenu i glukoneogeneza dostarczają krwi z glukozą niemal w równym stopniu. 1 - stan spoczynku (okres poabsorpcyjny); 2.3 - aktywność fizyczna.

Powyższe informacje pozwalają więc stwierdzić, że koordynacja tempa glikolizy, glukoneogenezy, syntezy i rozpadu glikogenu przy udziale hormonów zapewnia:

• zapobieganie nadmiernemu wzrostowi stężenia glukozy we krwi po jedzeniu;

• magazynowanie glikogenu i jego wykorzystanie w przerwach między posiłkami;
• zaopatrzenie mięśni w glukozę, której zapotrzebowanie gwałtownie wzrasta podczas pracy mięśniowej;
• dostarczanie glukozy do komórek, które podczas głodu wykorzystują głównie glukozę jako źródło energii (komórki nerwowe, erytrocyty, rdzeń nerki, jądra).

52. Insulina. Struktura, tworzenie z proinsuliny. Zmiana stężenia w zależności od diety.
Insulina- hormon białkowy syntetyzowany i wydzielany do krwi przez komórki p wysp Langerhansa trzustki, komórki β są wrażliwe na zmiany stężenia glukozy we krwi i wydzielają insulinę w odpowiedzi na zwiększenie jej zawartości po posiłku. Białko transportowe (GLUT-2), które zapewnia wejście glukozy do komórek β, ma do niej niskie powinowactwo. W konsekwencji białko to transportuje glukozę do komórek trzustki dopiero wtedy, gdy jej zawartość we krwi przekroczy prawidłowy poziom (powyżej 5,5 mmol/l).

W komórkach β glukoza jest fosforylowana przez glukokinazę, która również ma wysoką Km dla glukozy - 12 mmol/L. Szybkość fosforylacji glukozy przez glukokinazę w komórkach β jest wprost proporcjonalna do jej stężenia we krwi.

Synteza insuliny jest regulowana przez glukozę. Glukoza (lub jej metabolity) wydaje się być bezpośrednio zaangażowana w regulację ekspresji genu insuliny. Wydzielanie insuliny i glukagonu jest również regulowane przez glukozę, która stymuluje wydzielanie insuliny z komórek β i hamuje wydzielanie glukagonu z komórek α. Ponadto sama insulina zmniejsza wydzielanie glukagonu (patrz punkt 11).

Synteza i uwalnianie insuliny to złożony proces, który obejmuje kilka etapów. Początkowo powstaje nieaktywny prekursor hormonu, który po serii przemian chemicznych przechodzi w formę aktywną podczas dojrzewania. Insulina jest produkowana przez cały dzień, nie tylko w nocy.

Gen kodujący pierwszorzędową strukturę prekursora insuliny znajduje się na krótkim ramieniu chromosomu 11.

Na rybosomach szorstkiej retikulum endoplazmatycznego syntetyzowany jest peptyd prekursorowy – tzw. preproinsulina. Jest to łańcuch polipeptydowy zbudowany ze 110 reszt aminokwasowych i obejmuje kolejno ułożone: L-peptyd, B-peptyd, C-peptyd i A-peptyd.

Niemal natychmiast po syntezie w ER, peptyd sygnałowy (L) jest odcinany od tej cząsteczki, sekwencja 24 aminokwasów, które są niezbędne do przejścia zsyntetyzowanej cząsteczki przez hydrofobową błonę lipidową ER. Powstaje proinsulina, która jest transportowana do kompleksu Golgiego, następnie w zbiornikach, w których następuje tzw. dojrzewanie insuliny.

Dojrzewanie to najdłuższy etap powstawania insuliny. W procesie dojrzewania peptyd C, fragment składający się z 31 aminokwasów łączący łańcuch B i łańcuch A, jest wycinany z cząsteczki proinsuliny za pomocą specyficznych endopeptydaz. Oznacza to, że cząsteczka proinsuliny jest podzielona na insulinę i biologicznie obojętną resztę peptydową.

W ziarnistościach wydzielniczych insulina łączy się z jonami cynku, tworząc krystaliczne agregaty heksameryczne. .

53. Rola insuliny w regulacji gospodarki węglowodanowej, lipidowej i aminokwasowej.
W ten czy inny sposób insulina wpływa na wszystkie rodzaje metabolizmu w organizmie. Jednak przede wszystkim działanie insuliny dotyczy metabolizmu węglowodanów. Główny wpływ insuliny na metabolizm węglowodanów jest związany ze zwiększonym transportem glukozy przez błony komórkowe. Aktywacja receptora insuliny wyzwala mechanizm wewnątrzkomórkowy, który bezpośrednio wpływa na wejście glukozy do komórki poprzez regulację ilości i funkcji białek błonowych, które transportują glukozę do komórki.

W największym stopniu transport glukozy w dwóch typach tkanek zależy od insuliny: tkance mięśniowej (miocyty) i tkance tłuszczowej (adipocyty) – jest to tzw. tkanki zależne od insuliny. Stanowiąc razem prawie 2/3 całej masy komórkowej ludzkiego ciała, pełnią tak ważne funkcje w organizmie jak ruch, oddychanie, krążenie krwi itp., magazynują energię uwalnianą z pożywienia.

Mechanizm akcji

Podobnie jak inne hormony, insulina działa poprzez receptor białkowy.

Receptor insuliny jest złożonym integralnym białkiem błony komórkowej zbudowanym z 2 podjednostek (aib), z których każda jest utworzona przez dwa łańcuchy polipeptydowe.

Insulina o wysokiej specyficzności wiąże się i jest rozpoznawana przez podjednostkę α receptora, która zmienia swoją konformację po przyłączeniu hormonu. Prowadzi to do pojawienia się aktywności kinazy tyrozynowej w podjednostce b, która wyzwala rozgałęziony łańcuch reakcji aktywacji enzymów rozpoczynający się od autofosforylacji receptora.

Cały kompleks biochemicznych konsekwencji interakcji między insuliną a receptorem nie jest jeszcze do końca wyjaśniony, wiadomo jednak, że na etapie pośrednim dochodzi do powstawania przekaźników wtórnych: diacylogliceroli i trifosforanu inozytolu, których jednym z efektów jest aktywacja enzymu - kinazy białkowej C, której fosforylujące (i aktywujące) działanie na enzymy i związane z tym zmiany w metabolizmie wewnątrzkomórkowym.

Zwiększenie wnikania glukozy do komórki jest związane z aktywującym działaniem mediatorów insuliny na włączanie pęcherzyków cytoplazmatycznych zawierających białko transportera glukozy GLUT 4 do błony komórkowej.

Fizjologiczne działanie insuliny

Insulina ma złożony i wielopłaszczyznowy wpływ na metabolizm i energię. Wiele efektów insuliny jest realizowanych poprzez jej zdolność do oddziaływania na aktywność szeregu enzymów.

Insulina jest jedynym hormonem, który obniża poziom glukozy we krwi, osiąga się to poprzez:

zwiększone wchłanianie glukozy i innych substancji przez komórki;

aktywacja kluczowych enzymów glikolizy;

wzrost intensywności syntezy glikogenu - insulina zwiększa magazynowanie glukozy przez komórki wątroby i mięśni poprzez polimeryzację jej do glikogenu;

spadek intensywności glukoneogenezy - zmniejsza się tworzenie glukozy w wątrobie z różnych substancji

Efekty anaboliczne

zwiększa wchłanianie aminokwasów (zwłaszcza leucyny i waliny) przez komórki;

nasila transport jonów potasu, a także magnezu i fosforanów do wnętrza komórki;

wzmaga replikację DNA i biosyntezę białek;

wzmaga syntezę kwasów tłuszczowych i ich późniejszą estryfikację - w tkance tłuszczowej i wątrobie insulina sprzyja przemianie glukozy w trójglicerydy; przy braku insuliny następuje coś przeciwnego - mobilizacja tłuszczów.

Efekty antykataboliczne

hamuje hydrolizę białek – ogranicza degradację białek;

zmniejsza lipolizę - zmniejsza przepływ kwasów tłuszczowych do krwi.

54. Cukrzyca. Najważniejsze zmiany w stanie hormonalnym i metabolizmie.55. Patogeneza głównych objawów cukrzycy.

Cukrzyca. Insulina odgrywa ważną rolę w regulacji glikolizy i glukoneogenezy. Przy niewystarczającej zawartości insuliny dochodzi do choroby zwanej „cukrzycą”: stężenie glukozy we krwi wzrasta (hiperglikemia), glukoza pojawia się w moczu (cukromocz), a zawartość glikogenu w wątrobie spada. Tkanka mięśniowa traci jednocześnie zdolność wykorzystywania glukozy we krwi. W wątrobie, przy ogólnym spadku intensywności procesów biosyntezy: biosyntezy białek, syntezy kwasów tłuszczowych z produktów rozpadu glukozy, obserwuje się zwiększoną syntezę enzymów glukoneogenezy. Podczas podawania insuliny pacjentom z cukrzycą korygowane są przesunięcia metaboliczne: normalizuje się przepuszczalność błon komórek mięśniowych dla glukozy, przywraca się stosunek glikolizy do glukoneogenezy. Insulina kontroluje te procesy na poziomie genetycznym jako induktor syntezy kluczowych enzymów glikolizy: heksokinazy, fosfofruktokinazy i kinazy pirogronianowej. Insulina indukuje również syntezę syntazy glikogenu. Jednocześnie insulina działa jako represor syntezy kluczowych enzymów glukoneogenezy. Należy zauważyć, że glukokortykoidy służą jako induktory syntezy enzymów glukoneogenezy. W związku z tym przy niewydolności wyspowej i utrzymaniu lub nawet zwiększeniu wydzielania kortykosteroidów (w szczególności w cukrzycy) eliminacja wpływu insuliny prowadzi do gwałtownego wzrostu syntezy i stężenia enzymów glukonowych.

Istnieją dwa główne punkty w patogenezie cukrzycy:

1) niedostateczna produkcja insuliny przez komórki wydzielania wewnętrznego trzustki,

2) naruszenie interakcji insuliny z komórkami tkanek organizmu (insulinooporność) w wyniku zmiany struktury lub zmniejszenia liczby swoistych receptorów dla insuliny, zmiany budowy samej insuliny, lub naruszenie wewnątrzkomórkowych mechanizmów przekazywania sygnału z receptorów komórek organelli.

Istnieje dziedziczna predyspozycja do cukrzycy. Jeśli jedno z rodziców jest chore, prawdopodobieństwo odziedziczenia cukrzycy typu 1 wynosi 10%, a cukrzycy typu 2 – 80%.

Niewydolność trzustki (cukrzyca typu 1) Pierwszy typ zaburzenia jest charakterystyczny dla cukrzycy typu 1 (przestarzała nazwa to cukrzyca insulinozależna). Punktem wyjścia w rozwoju tego typu cukrzycy jest masowe zniszczenie komórek wydzielania wewnętrznego trzustki (wysepek Langerhansa) iw efekcie krytyczny spadek poziomu insuliny we krwi. Masowa śmierć komórek wydzielania wewnętrznego trzustki może wystąpić w przypadku infekcji wirusowych, raka, zapalenia trzustki, toksycznych uszkodzeń trzustki, stanów stresowych, różnych chorób autoimmunologicznych, w których komórki układu odpornościowego wytwarzają przeciwciała przeciwko komórkom β trzustki, niszcząc je . Ten typ cukrzycy w zdecydowanej większości występuje u dzieci i młodzieży (do 40 roku życia). U ludzi choroba ta jest często uwarunkowana genetycznie i spowodowana defektami szeregu genów zlokalizowanych na 6. chromosomie. Defekty te stanowią predyspozycję do autoimmunologicznej agresji organizmu wobec komórek trzustki i niekorzystnie wpływają na zdolność regeneracyjną komórek β. Podstawą autoimmunologicznego uszkodzenia komórek jest ich uszkodzenie przez jakiekolwiek czynniki cytotoksyczne. Uszkodzenie to powoduje uwolnienie autoantygenów, które stymulują aktywność makrofagów i T-killerów, co z kolei prowadzi do powstania i uwolnienia do krwi interleukin w stężeniach, które działają toksycznie na komórki trzustki. Ponadto komórki są uszkadzane przez makrofagi znajdujące się w tkankach gruczołu. Czynnikami prowokującymi może być również przedłużająca się hipoksja komórek trzustki oraz dieta wysokowęglowodanowa, bogata w tłuszcze i uboga w białko, co prowadzi do zmniejszenia aktywności wydzielniczej komórek wysp trzustkowych, aw dłuższej perspektywie do ich obumierania. Po rozpoczęciu masowej śmierci komórek uruchamiany jest mechanizm ich autoimmunologicznego uszkodzenia.

Niewydolność pozatrzustkowa (cukrzyca typu 2). Cukrzyca typu 2 (przestarzała nazwa to cukrzyca insulinoniezależna) charakteryzuje się zaburzeniami wskazanymi w akapicie 2 (patrz wyżej). W tym typie cukrzycy insulina jest wytwarzana w prawidłowych lub nawet zwiększonych ilościach, ale mechanizm interakcji między insuliną a komórkami organizmu (insulinooporność) jest zaburzony. Główną przyczyną insulinooporności jest naruszenie funkcji błonowych receptorów insuliny w otyłości (główny czynnik ryzyka, 80% chorych na cukrzycę ma nadwagę) - receptory stają się niezdolne do interakcji z hormonem z powodu zmian w ich strukturze lub ilości . Również w niektórych typach cukrzycy typu 2 może dojść do zaburzenia struktury samej insuliny (wady genetyczne). Wraz z otyłością, starszy wiek, złe nawyki, nadciśnienie tętnicze, chroniczne przejadanie się, siedzący tryb życia są również czynnikami ryzyka cukrzycy typu 2. Generalnie ten typ cukrzycy dotyka najczęściej osoby powyżej 40 roku życia. Udowodniono genetyczną predyspozycję do cukrzycy typu 2, na co wskazuje 100% zgodność obecności choroby u bliźniąt homozygotycznych. W cukrzycy typu 2 często dochodzi do naruszenia rytmów okołodobowych syntezy insuliny i stosunkowo długiego braku zmian morfologicznych w tkankach trzustki. Choroba polega na przyspieszeniu inaktywacji insuliny lub swoistym zniszczeniu receptorów insuliny na błonach komórek insulinozależnych. Do przyspieszenia destrukcji insuliny dochodzi często w obecności zespoleń wrotno-jamistych iw efekcie szybkiego przepływu insuliny z trzustki do wątroby, gdzie ulega szybkiemu zniszczeniu. Zniszczenie receptorów insulinowych jest konsekwencją procesu autoimmunologicznego, kiedy to autoprzeciwciała postrzegają receptory insulinowe jako antygeny i niszczą je, co prowadzi do znacznego obniżenia insulinowrażliwości komórek insulinozależnych. Skuteczność insuliny w tym samym stężeniu we krwi staje się niewystarczająca do zapewnienia odpowiedniego metabolizmu węglowodanów.

W rezultacie rozwijają się zaburzenia pierwotne i wtórne.

Podstawowy.

Zmniejszona synteza glikogenu

Spowolnienie szybkości reakcji glukonidazy

Przyspieszenie glukoneogenezy w wątrobie

cukromocz

hiperglikemia

Wtórny

Zmniejszona tolerancja glukozy

Spowolnij syntezę białek

Spowolnienie syntezy kwasów tłuszczowych

Przyspieszenie uwalniania białka i kwasów tłuszczowych z depotu

Faza szybkiego wydzielania insuliny w komórkach β jest zaburzona podczas hiperglikemii.

W wyniku naruszenia gospodarki węglowodanowej w komórkach trzustki dochodzi do zaburzenia mechanizmu egzocytozy, co w konsekwencji prowadzi do nasilenia zaburzeń gospodarki węglowodanowej. W następstwie zaburzeń gospodarki węglowodanowej w naturalny sposób zaczynają się rozwijać zaburzenia gospodarki tłuszczowej i białkowej.Niezależnie od mechanizmu rozwoju wspólną cechą wszystkich typów cukrzycy jest utrzymujący się wzrost stężenia glukozy we krwi oraz zaburzenie metaboliczne tkanek organizmu, które nie są już w stanie wchłaniać glukozę.

Niezdolność tkanek do wykorzystania glukozy prowadzi do zwiększonego katabolizmu tłuszczów i białek wraz z rozwojem kwasicy ketonowej.

Wzrost stężenia glukozy we krwi prowadzi do wzrostu ciśnienia osmotycznego krwi, co powoduje poważną utratę wody i elektrolitów w moczu.

Utrzymujący się wzrost stężenia glukozy we krwi niekorzystnie wpływa na stan wielu narządów i tkanek, co ostatecznie prowadzi do rozwoju ciężkich powikłań, takich jak nefropatia cukrzycowa, neuropatia, oftalmopatia, mikro- i makroangiopatia, różne rodzaje śpiączki cukrzycowej i inne.

U chorych na cukrzycę dochodzi do obniżenia reaktywności układu odpornościowego i ciężkiego przebiegu chorób zakaźnych.

Cukrzyca, podobnie jak na przykład nadciśnienie tętnicze, jest genetycznie, patofizjologicznie, klinicznie heterogenną chorobą.

56. Biochemiczny mechanizm powstawania śpiączki cukrzycowej.57. Patogeneza późnych powikłań cukrzycy (mikro- i makroangiopatia, retinopatia, nefropatia, zaćma).

Późne powikłania cukrzycy to grupa powikłań, które rozwijają się miesiącami, aw większości przypadków latami.

Retinopatia cukrzycowa to uszkodzenie siatkówki w postaci mikrotętniaków, punktowych i plamistych krwotoków, stałych wysięków, obrzęków i powstawania nowych naczyń. Kończy się krwotokami w dnie oka, może doprowadzić do odwarstwienia siatkówki. Początkowe stadia retinopatii stwierdza się u 25% pacjentów ze świeżo rozpoznaną cukrzycą typu 2. Częstość występowania retinopatii wzrasta o 8% rocznie, tak że po 8 latach od zachorowania retinopatia jest już wykrywana u 50% wszystkich pacjentów, a po 20 latach u około 100% pacjentów. Częściej występuje w typie 2, stopień jego nasilenia koreluje z ciężkością neuropatii. Główna przyczyna ślepoty u osób w średnim i starszym wieku.

Mikro- i makroangiopatia cukrzycowa jest naruszeniem przepuszczalności naczyń, wzrostem ich kruchości, tendencją do zakrzepicy i rozwojem miażdżycy (występuje wcześnie, dotyczy głównie małych naczyń).

Polineuropatia cukrzycowa – najczęściej w postaci obustronnej neuropatii obwodowej typu „rękawiczki i pończochy”, zaczynającej się w dolnych partiach kończyn. Utrata wrażliwości na ból i temperaturę jest najważniejszym czynnikiem rozwoju owrzodzeń neuropatycznych i zwichnięć stawów. Objawami neuropatii obwodowej są drętwienie, uczucie pieczenia lub parestezje, które zaczynają się w dystalnych obszarach kończyny. Charakteryzuje się nasileniem objawów w nocy. Utrata czucia prowadzi do łatwo występujących urazów.

Nefropatia cukrzycowa - uszkodzenie nerek, najpierw w postaci mikroalbuminurii (wydalanie białka albumin z moczem), następnie białkomoczu. Prowadzi do rozwoju przewlekłej niewydolności nerek.

Artropatia cukrzycowa – bóle stawów, „chrupanie”, ograniczona ruchomość, zmniejszenie ilości mazi stawowej i wzrost jej lepkości.

Oftalmopatia cukrzycowa - wczesny rozwój zaćmy (zmętnienie soczewki), retinopatia (uszkodzenie siatkówki).

Encefalopatia cukrzycowa - zmiany psychiczne i nastroju, chwiejność emocjonalna lub depresja.

Stopa cukrzycowa to zmiana stóp pacjenta z cukrzycą w postaci procesów ropno-martwiczych, owrzodzeń i zmian kostno-stawowych, która występuje na tle zmian w nerwach obwodowych, naczyniach krwionośnych, skórze i tkankach miękkich, kościach i stawach . Jest to główna przyczyna amputacji u pacjentów z cukrzycą.

Śpiączka cukrzycowa to stan, który rozwija się z powodu braku insuliny w organizmie u pacjentów z cukrzycą.

Śpiączka hipoglikemiczna - z powodu braku cukru we krwi - Śpiączka hipoglikemiczna rozwija się, gdy poziom cukru we krwi spada poniżej 2,8 mmol/l, czemu towarzyszy pobudzenie współczulnego układu nerwowego i dysfunkcja ośrodkowego układu nerwowego. W przypadku hipoglikemii ostro rozwija się śpiączka, pacjent odczuwa dreszcze, głód, drżenie ciała, traci przytomność, a czasami występują krótkie drgawki. Przy utracie przytomności obserwuje się obfite pocenie się: pacjent jest mokry, „przynajmniej go wyciśnij”, pot jest zimny.

śpiączka hiperglikemiczna - od nadmiaru cukru we krwi - śpiączka hiperglikemiczna rozwija się stopniowo, w ciągu dnia lub dłużej, towarzyszy jej suchość w ustach, pacjent dużo pije, jeśli w tym momencie zostanie pobrana krew do analizy cukru; wtedy wskaźniki wzrastają (zwykle 3,3-5,5 mmol / l) 2-3 razy.Jego pojawienie się poprzedza złe samopoczucie, utrata apetytu, ból głowy, zaparcia lub biegunka, nudności, czasami ból brzucha, a czasami wymioty. Jeśli w początkowym okresie rozwoju śpiączki cukrzycowej leczenie nie zostanie rozpoczęte w odpowiednim czasie, pacjent popada w stan wycieńczenia (obojętność, zapomnienie, senność); jego świadomość jest zaciemniona. Charakterystyczną cechą śpiączki jest to, że oprócz całkowitej utraty przytomności skóra jest sucha, ciepła w dotyku, zapach jabłek lub acetonu z ust, słaby puls, niskie ciśnienie krwi. Temperatura ciała jest prawidłowa lub nieznacznie podwyższona. Gałki oczne są miękkie w dotyku.

Biosynteza kwasów tłuszczowych najaktywniej zachodzi w cytosolu komórek wątroby, jelit, tkanki tłuszczowej w spoczynku lub po jedzeniu

Biosynteza, lokalizacja i akumulacja kumaryn w roślinach

Przemiany biochemiczne i fizykochemiczne tłuszczów podczas przetwarzania i przechowywania

Tłuszcze są syntetyzowane z glicerolu i kwasów tłuszczowych.

Gliceryna w organizmie powstaje podczas rozkładu tłuszczów (pokarmowych i własnych), a także łatwo powstaje z węglowodanów.

Kwasy tłuszczowe są syntetyzowane z acetylokoenzymu A. Acetylokoenzym A jest uniwersalnym metabolitem. Do jego syntezy potrzebny jest wodór i energia ATP. Wodór otrzymuje się z NADP.H2. W organizmie syntetyzowane są tylko kwasy tłuszczowe nasycone i jednonienasycone (posiadające jedno wiązanie podwójne). Kwasy tłuszczowe, które mają w cząsteczce dwa lub więcej wiązań podwójnych, zwane wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi, nie są syntetyzowane w organizmie i muszą być dostarczane z pożywieniem. Do syntezy tłuszczu mogą być wykorzystane kwasy tłuszczowe – produkty hydrolizy pożywienia i tłuszczów własnych.

Wszyscy uczestnicy syntezy tłuszczu muszą być w formie aktywnej: glicerol w formie glicerofosforan i kwasy tłuszczowe w postaci koenzym acetylowy A. Synteza tłuszczu odbywa się w cytoplazmie komórek (głównie tkanki tłuszczowej, wątroby, jelita cienkiego). Szlaki syntezy tłuszczu przedstawiono na schemacie.

Należy zauważyć, że glicerol i kwasy tłuszczowe można uzyskać z węglowodanów. Dlatego przy nadmiernym ich spożyciu na tle siedzącego trybu życia rozwija się otyłość.

DAP - fosforan dihydroacetonu,

DAG to diacyloglicerol.

TAG, triacyloglicerol.

Ogólna charakterystyka lipoprotein. Lipidy w środowisku wodnym (a więc i we krwi) są nierozpuszczalne, dlatego w celu transportu lipidów przez krew w organizmie powstają kompleksy lipidów z białkami - lipoproteiny.

Wszystkie rodzaje lipoprotein mają podobną budowę – hydrofobowy rdzeń i warstwę hydrofilową na powierzchni. Warstwę hydrofilową tworzą białka zwane apoproteinami oraz amfifilowe cząsteczki lipidów, fosfolipidy i cholesterol. Grupy hydrofilowe tych cząsteczek są skierowane w stronę fazy wodnej, podczas gdy części hydrofobowe są skierowane w stronę hydrofobowego rdzenia lipoproteiny, która zawiera transportowane lipidy.

apoproteiny pełnić kilka funkcji:

Tworzą strukturę lipoprotein;

Wchodzą w interakcję z receptorami na powierzchni komórek iw ten sposób określają, które tkanki będą wychwytywać ten typ lipoprotein;

Służą jako enzymy lub aktywatory enzymów działających na lipoproteiny.

Lipoproteiny. W organizmie syntetyzowane są następujące rodzaje lipoprotein: chylomikrony (XM), lipoproteiny o bardzo małej gęstości (VLDL), lipoproteiny o średniej gęstości (IDL), lipoproteiny o małej gęstości (LDL) i lipoproteiny o dużej gęstości (HDL). powstaje w różnych tkankach i transportuje określone lipidy. Na przykład XM transportuje egzogenne (tłuszcze pokarmowe) z jelit do tkanek, więc triacyloglicerole stanowią do 85% masy tych cząstek.

właściwości lipoprotein. LP są dobrze rozpuszczalne we krwi, nie opalizują, ponieważ mają mały rozmiar i ładunek ujemny

powierzchnie. Niektóre leki łatwo przenikają przez ściany naczyń włosowatych naczyń krwionośnych i dostarczają lipidy do komórek. Duży rozmiar HM nie pozwala im przeniknąć przez ściany naczyń włosowatych, dlatego z komórek jelitowych najpierw przedostają się do układu limfatycznego, a następnie głównym przewodem piersiowym dostają się wraz z limfą do krwi. Losy kwasów tłuszczowych, glicerolu i resztkowych chylomikronów. W wyniku działania LP-lipazy na tłuszcze XM powstają kwasy tłuszczowe i glicerol. Główna masa kwasów tłuszczowych przenika do tkanek. W tkance tłuszczowej w okresie wchłaniania kwasy tłuszczowe odkładają się w postaci triacylogliceroli, w mięśniu sercowym i pracujących mięśniach szkieletowych są wykorzystywane jako źródło energii. Kolejny produkt hydrolizy tłuszczów, glicerol, jest rozpuszczalny we krwi i transportowany do wątroby, gdzie może być wykorzystany do syntezy tłuszczu w okresie wchłaniania.

Hiperchylomikronemię, hipertrójgliceronemię. Po spożyciu pokarmu zawierającego tłuszcze rozwija się fizjologiczna hipertrójgliceronemia, a co za tym idzie hiperchylomikronemia, która może trwać nawet do kilku godzin.Szybkość usuwania HM z krwioobiegu zależy od:

aktywność LP-lipazy;

Obecność HDL, dostarczającego apoproteiny C-II i E dla HM;

Działania transferowe apoC-II i apoE na HM.

Defekty genetyczne któregokolwiek z białek zaangażowanych w metabolizm CM prowadzą do rozwoju rodzinnej hiperchylomikronemii, hiperlipoproteinemii typu I.

U roślin tego samego gatunku skład i właściwości tłuszczu mogą się różnić w zależności od klimatycznych warunków wzrostu. Zawartość i jakość tłuszczów w surowcach pochodzenia zwierzęcego zależy również od rasy, wieku, stopnia otłuszczenia, płci, pory roku itp.

Tłuszcze są szeroko stosowane w produkcji wielu produktów spożywczych, mają wysoką kaloryczność i wartość odżywczą, powodują długotrwałe uczucie sytości. Tłuszcze są ważnymi składnikami smakowymi i strukturalnymi w procesie przygotowywania żywności, mają znaczący wpływ na wygląd żywności. Podczas smażenia tłuszcz pełni rolę nośnika ciepła.

Nazwa produktu		Nazwa produktu	Orientacyjna zawartość tłuszczów w produktach spożywczych, % mokrej masy
Posiew:		chleb żytni	1,20
Słonecznik	35-55	Świeże warzywa	0,1-0,5
konopie	31-38	Świeże owoce	0,2-0,4
MAK		Wołowina	3,8-25,0
ziarna kakaowego		Wieprzowina	6,3-41,3
orzechy ziemne	40-55	Baranina	5,8-33,6
Orzechy włoskie (jądra)	58-74	Ryba	0,4-20
Płatki:		krowie mleko	3,2-4,5
Pszenica	2,3	Masło	61,5-82,5
Żyto	2,0	Margaryna	82,5
owies	6,2	Jajka	12,1

Tłuszcze pochodzące z tkanek roślinnych i zwierzęcych oprócz glicerydów mogą zawierać wolne kwasy tłuszczowe, fosfatydy, sterole, barwniki, witaminy, substancje smakowo-zapachowe, enzymy, białka itp., które wpływają na jakość i właściwości tłuszczów. Na smak i zapach tłuszczów mają również wpływ substancje powstające w tłuszczach podczas przechowywania (aldehydy, ketony, nadtlenki i inne związki).

Tłuszcze są syntetyzowane z glicerolu i kwasów tłuszczowych.

Gliceryna w organizmie powstaje podczas rozkładu tłuszczów (pokarmowych i własnych), a także łatwo powstaje z węglowodanów.

Kwasy tłuszczowe są syntetyzowane z acetylokoenzymu A. Acetylokoenzym A jest uniwersalnym metabolitem. Do jego syntezy potrzebny jest wodór i energia ATP. Wodór otrzymuje się z NADP.H2. W organizmie syntetyzowane są tylko kwasy tłuszczowe nasycone i jednonienasycone (posiadające jedno wiązanie podwójne). Kwasy tłuszczowe, które mają w cząsteczce dwa lub więcej wiązań podwójnych, zwane wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi, nie są syntetyzowane w organizmie i muszą być dostarczane z pożywieniem. Do syntezy tłuszczu mogą być wykorzystane kwasy tłuszczowe – produkty hydrolizy pożywienia i tłuszczów własnych.

Wszyscy uczestnicy syntezy tłuszczu muszą być w formie aktywnej: glicerol w formie glicerofosforan i kwasy tłuszczowe w postaci koenzym acetylowy A. Synteza tłuszczów zachodzi w cytoplazmie komórek (głównie tkanka tłuszczowa, wątroba, jelito cienkie) Szlaki syntezy tłuszczów przedstawiono na schemacie.

Należy zauważyć, że glicerol i kwasy tłuszczowe można uzyskać z węglowodanów. Dlatego przy nadmiernym ich spożyciu na tle siedzącego trybu życia rozwija się otyłość.

DAP - fosforan dihydroacetonu,

DAG to diacyloglicerol.

TAG, triacyloglicerol.

Ogólna charakterystyka lipoprotein. Lipidy w środowisku wodnym (a więc i we krwi) są nierozpuszczalne, dlatego w celu transportu lipidów przez krew w organizmie powstają kompleksy lipidów z białkami - lipoproteiny.

Wszystkie rodzaje lipoprotein mają podobną budowę – hydrofobowy rdzeń i warstwę hydrofilową na powierzchni. Warstwę hydrofilową tworzą białka zwane apoproteinami oraz amfifilowe cząsteczki lipidów zwane fosfolipidami i cholesterolem. Grupy hydrofilowe tych cząsteczek są skierowane w stronę fazy wodnej, podczas gdy części hydrofobowe są skierowane w stronę hydrofobowego rdzenia lipoproteiny, która zawiera transportowane lipidy.

apoproteiny pełnić kilka funkcji:

Tworzą strukturę lipoprotein;

Wchodzą w interakcję z receptorami na powierzchni komórek iw ten sposób określają, które tkanki będą wychwytywać ten typ lipoprotein;

Służą jako enzymy lub aktywatory enzymów działających na lipoproteiny.

Lipoproteiny. W organizmie syntetyzowane są następujące rodzaje lipoprotein: chylomikrony (XM), lipoproteiny o bardzo małej gęstości (VLDL), lipoproteiny o średniej gęstości (IDL), lipoproteiny o małej gęstości (LDL) i lipoproteiny o dużej gęstości (HDL). powstaje w różnych tkankach i transportuje określone lipidy. Na przykład XM transportuje egzogenne (tłuszcze pokarmowe) z jelit do tkanek, więc triacyloglicerole stanowią do 85% masy tych cząstek.

właściwości lipoprotein. LP są dobrze rozpuszczalne we krwi, nie opalizują, ponieważ mają mały rozmiar i ładunek ujemny.

powierzchnie. Niektóre leki łatwo przenikają przez ściany naczyń włosowatych naczyń krwionośnych i dostarczają lipidy do komórek. Duży rozmiar HM nie pozwala im przeniknąć przez ściany naczyń włosowatych, dlatego z komórek jelitowych najpierw przedostają się do układu limfatycznego, a następnie głównym przewodem piersiowym dostają się wraz z limfą do krwi. Losy kwasów tłuszczowych, glicerolu i resztkowych chylomikronów. W wyniku działania LP-lipazy na tłuszcze XM powstają kwasy tłuszczowe i glicerol. Główna masa kwasów tłuszczowych przenika do tkanek. W tkance tłuszczowej w okresie wchłaniania kwasy tłuszczowe odkładają się w postaci triacylogliceroli, w mięśniu sercowym i pracujących mięśniach szkieletowych są wykorzystywane jako źródło energii. Kolejny produkt hydrolizy tłuszczów, glicerol, jest rozpuszczalny we krwi i transportowany do wątroby, gdzie może być wykorzystany do syntezy tłuszczu w okresie wchłaniania.

Hiperchylomikronemię, hipertrójgliceronemię. Po spożyciu pokarmu zawierającego tłuszcze rozwija się fizjologiczna hipertrójgliceronemia, a co za tym idzie hiperchylomikronemia, która może trwać nawet do kilku godzin.Szybkość usuwania HM z krwioobiegu zależy od:

aktywność LP-lipazy;

Obecność HDL, dostarczającego apoproteiny C-II i E dla HM;

Działania transferowe apoC-II i apoE na HM.

Defekty genetyczne któregokolwiek z białek zaangażowanych w metabolizm CM prowadzą do rozwoju rodzinnej hiperchylomikronemii, hiperlipoproteinemii typu I.

U roślin tego samego gatunku skład i właściwości tłuszczu mogą się różnić w zależności od klimatycznych warunków wzrostu. Zawartość i jakość tłuszczów w surowcach pochodzenia zwierzęcego zależy również od rasy, wieku, stopnia otłuszczenia, płci, pory roku itp.

Tłuszcze są szeroko stosowane w produkcji wielu produktów spożywczych, mają wysoką kaloryczność i wartość odżywczą, powodują długotrwałe uczucie sytości. Tłuszcze są ważnymi składnikami smakowymi i strukturalnymi w procesie przygotowywania żywności, mają znaczący wpływ na wygląd żywności. Podczas smażenia tłuszcz pełni rolę nośnika ciepła.

Nazwa produktu		Nazwa produktu	Orientacyjna zawartość tłuszczów w produktach spożywczych, % mokrej masy
		chleb żytni
Słonecznik		Świeże warzywa
		Świeże owoce
		Wołowina
ziarna kakaowego
orzechy ziemne		Baranina
Orzechy włoskie (jądra)		Ryba
Płatki:		krowie mleko
		Masło
		Margaryna

Tłuszcze pochodzące z tkanek roślinnych i zwierzęcych oprócz glicerydów mogą zawierać wolne kwasy tłuszczowe, fosfatydy, sterole, barwniki, witaminy, substancje smakowo-zapachowe, enzymy, białka itp., które wpływają na jakość i właściwości tłuszczów. Na smak i zapach tłuszczów mają również wpływ substancje powstające w tłuszczach podczas przechowywania (aldehydy, ketony, nadtlenki i inne związki).

Tłuszcze w organizmie człowieka muszą być stale dostarczane z pożywieniem. Zapotrzebowanie na tłuszcze zależy od wieku, charakteru pracy, warunków klimatycznych i innych czynników, ale średnio dorosły potrzebuje od 80 do 100 g tłuszczu dziennie. Codzienna dieta powinna składać się w około 70% z tłuszczów zwierzęcych i 30% z tłuszczów roślinnych.

Synteza lipidów i węglowodanów w komórce

lipidyodgrywają ważną rolę w metabolizmie komórkowym. Wszystkie lipidy są organicznymi, nierozpuszczalnymi w wodzie związkami występującymi we wszystkich żywych komórkach. Należy zauważyć, że zgodnie z pełnionymi funkcjami lipidy dzielą się na trzy grupy:

- lipidy strukturalne i receptorowe błon komórkowych

- magazyn energii komórek i organizmów

- witaminy i hormony z grupy „lipidów”.

Lipidy składają się z kwas tłuszczowy(nasyconych i nienasyconych) oraz alkohol organiczny – glicerol. Większość kwasów tłuszczowych pozyskujemy z pożywienia (zwierzęcego i roślinnego). Tłuszcze zwierzęce to mieszanina nasyconych (40-60%) i nienasyconych (30-50%) kwasów tłuszczowych. Tłuszcze roślinne są najbogatsze (75-90%) w nienasycone kwasy tłuszczowe i są najbardziej korzystne dla naszego organizmu.

Główna masa tłuszczów jest wykorzystywana do metabolizmu energetycznego, rozszczepiania przez specjalne enzymy - lipazy i fosfolipazy. W efekcie otrzymuje się kwasy tłuszczowe i glicerol, które są dalej wykorzystywane w reakcjach glikolizy i cyklu Krebsa. Z punktu widzenia powstawania cząsteczek ATP - tłuszcze stanowią podstawę rezerw energetycznych zwierząt i ludzi.

Komórka eukariotyczna otrzymuje tłuszcze z pożywienia, chociaż sama może syntetyzować większość kwasów tłuszczowych ( z wyjątkiem dwóch niezastąpionych– linolowy i linolenowy). Synteza rozpoczyna się w cytoplazmie komórek za pomocą złożonego zestawu enzymów i kończy się w mitochondriach lub gładkiej retikulum endoplazmatycznym.

Produktem wyjściowym syntezy większości lipidów (tłuszczów, steroidów, fosfolipidów) jest „uniwersalna” cząsteczka – acetylo-koenzym A (aktywowany kwas octowy), będący produktem pośrednim większości reakcji katabolizmu w komórce.

Tłuszcze są w każdej komórce, ale jest ich szczególnie dużo w specjalnych komórkach. komórki tłuszczowe – adipocyty tworząc tkankę tłuszczową. Metabolizm tłuszczów w organizmie jest kontrolowany przez specjalne hormony przysadki, a także insulinę i adrenalinę.

Węglowodany(monosacharydy, disacharydy, polisacharydy) są najważniejszymi związkami zachodzącymi w reakcjach metabolizmu energetycznego. W wyniku rozpadu węglowodanów komórka otrzymuje większość energii i związków pośrednich do syntezy innych związków organicznych (białek, tłuszczów, kwasów nukleinowych).

Większość cukrów komórka i organizm otrzymuje z zewnątrz - z pożywienia, ale może syntetyzować glukozę i glikogen ze związków niewęglowodanowych. Substratami do różnych typów syntez węglowodanów są cząsteczki kwasu mlekowego (mleczan) i kwasu pirogronowego (pirogronian), aminokwasy oraz gliceryna. Reakcje te zachodzą w cytoplazmie przy udziale całego kompleksu enzymów - glukozo-fosfataz. Wszystkie reakcje syntezy wymagają energii - synteza 1 cząsteczki glukozy wymaga 6 cząsteczek ATP!

Większość własnej syntezy glukozy zachodzi w komórkach wątroby i nerek, ale nie trafia do serca, mózgu i mięśni (nie ma tam niezbędnych enzymów). Z tego powodu zaburzenia gospodarki węglowodanowej wpływają przede wszystkim na pracę tych narządów. Metabolizm węglowodanów jest kontrolowany przez grupę hormonów: hormony przysadki, hormony glikokortykosteroidów nadnerczy, insulinę i glukagon trzustkowy. Zaburzenia gospodarki hormonalnej gospodarki węglowodanowej prowadzą do rozwoju cukrzycy.

Pokrótce omówiliśmy główne części wymiany tworzyw sztucznych. Może zrobić rząd ogólne wnioski:

Synteza lipidów i węglowodanów w komórce - pojęcie i rodzaje. Klasyfikacja i cechy kategorii „Synteza lipidów i węglowodanów w komórce” 2017, 2018.