Процессы в организме. Часть четвёртая: метаболизм ЖБУ
Всем здравствуйте! Сегодня поговорим о том:
Как организм использует поступившие белки, жиры и углеводы;
Как организм запасает запасает их;
Диабет, атеросклеротические бляшки, фенилкетонурия (пара слов).
Белки
Начинается всё с кишечника... Аминокислоты (далее АК) всасываются эпителием кишечника и передаются далее в кровь. Назовём эти АК входным азотом (для лучшего понимания дальнейшего материала). Часть АК используется клетками эпителия для своих целей. С током крови они распространяются и распределяются по всему организму - в каждую клеточку организма.
И вот теперь самое интересное: у АК есть, как общие пути метаболизма, так и индивидуальные. Об индивидуальных - позже.
Первый из общих путей - участие в синтезе белков. В клеточном ядре хранится информация о АК составе каждого из белков организма в виде ДНК, но напрямую ДНК использовать клеточная машина не может, да и не безопасно это. На то несколько причин:
Ядро клетки имеет две мембраны, которые имеют поры. Диаметр пор слишком мал, чтобы рибосома (клеточная «фабрика» по синтезу белка) туда прошла или чтобы длиннейшая цепочка ДНК вышла из ядра.
ДНК содержит много «мусора» - последовательностей нуклеотидов не несущих никакой информации о белке.
ДНК лучше не выходить из ядра так, как она там лучше всего защищено от всякого рода мутагенов, которые могут изменить её.
Из-за всего этого (и не только) у ДНК есть «бегунок» РНК, которая несёт (после некоторых модификаций) строгий АК состав белка. АК одна за другой прикрепляются друг к другу пептидными связями и формируют первичную структуру белка - полипептидную цепочку. Кстати, после окончания синтеза этой цепочки РНК разрушается. Далее полипептидная цепь должна принять правильную пространственную трёхмерную форму (чтобы правильно функционировать), для этого есть два варианта:
Полипептид спонтанно принимает энергетически наиболее стабильную пространственную форму и эта форма оказывается «нужной». Такой сценарий есть, но я ни разу не читал о том, что он действительно исполняется внутри клетки.
Цепочка транспортируется от рибосомы в комплекс Гольджи (далее КГ) для дальнейшей модификации в сопровождении специальных белков шаперонов и внутри транспортного «пузырёчка» (везикулы). АГ модифицирует белок: может удалить некоторые его части, заменить некоторые атомы. Это наиболее частый вариант.
«Большие» белки, которые находятся в межклеточном пространстве (например, коллаген) синтезируются частями (мономерами) внутри клетки, затем выводятся из неё и уже в межклеточном пространстве спонтанно, но запрограммированно объединяются с другими такими мономерами.
Нарушения этого пути обмена белков в основном связаны с наследственностью (болензи Гирке, Помпе, непереносимость лактозы и т.д.) или воздействием токсинов.
Следующий общий путь обмена АК - их катаболизм (энергетический обмен).
Любая АК состоит из углеводной части и аммиака, поэтому перед отправлением в клеточную топку (митохондрии) аммиак нужно удалить. Так как чистый аммиак крайне токсичен для организма, то он отсоединяется с АК и присоединяется к другой молекуле (глутаминовая кислота или а-кетоглутарат), или образует соли аммония. Далее весь этот азот в том или ином виде доставляется в печень, где из него образуется мочевина (предпочитаемый вариант) или мочевая кислота (избыток очень вреден). Также азот выделяется в составе креатинина (отработанный креатин).
Кстати, про углеродную часть. После того как аммиак благополучно отщепился и отправился в печень, оставшийся «углеродный скелет» аминокислот отправляется прямиком в митохондрии либо, если энергии в избытке, превращается в жир. Да-да, белки могут запасаться в виде жиров, если их поступает больше, чем нужно организму!
Избыток мочевой кислоты приводит к подагре (не очень приятная болезнь). Также она может отложиться в виде камней в почках. Избыток аммиака в крови (при «поломке» печени или, если его выделяется больше, чем печень способна обработать) приводит к отравлениям, особенно вредным для нервной системы (мозга). Все азотсодержащие вещества выводятся с мочой (и вроде как с желчью). Часть АК также выводится с мочой.
Обмен отдельных АК
Начнём с самой важной АК (по моему необоснованному мнению) - тирозина.
Тирозин. Из этой АК образуется дофамин, а из него норадреналин, а из него адреналин. Эти трое - важные нейромедиаторы (вещества участвующие в передаче нервных импульсов). Без них ни один (ну почти) нервный сигнал не прошёл бы и наступила бы смерть.
Ещё из тирозина образуются меланин (да-да, тот самый, что окрашивает кожу), тироксин и трийодтиронин (гормонц щитовидной железы; участвуют в регуляции метаболизма).
Фенилаланин. Из этой АК образуется тирозин (в случае поломки этого механизма развивается фенилкетонурия).
Глицин, глутамин, глутамат. Эти АК или их производные по раздельности являются нейромедиаторами. Они преимущественно тормозные нейромедиаторы.
Триптофан. Для серотонина. При его недостатке может настать депрессия:)
У остальных АК ничего примечательного.
Напоследок стоит, наверное, рассказать о такой штуке, как азотистый баланс. Он бывает отрицательным, положительным и равным. Азотистый баланс - это разница между количеством поступившего в организм (считай, АК) и количеством выведенного организмом азота. Положительный баланс в наблюдается в период активного роста организма, в период восстановления после заболеваний, в период беременности (особенно первый триместр), лактации(?) и др. Отрицательный наблюдается чаще всего при инфекционных заболеваниях, малом поступлении белков (или нарушении их всасывания) и др. Азотистый баланс необходим для наблюдения за состоянием больного (но используется редко).
Наличие белка в моче недопустимо, но с одной важной оговоркой: в норме в моче всегда есть белок, но его настолько мало (менее 15-30мг/сут), что его обнаружить стандартными лабораторными методами не удаётся.
Углеводы
Для примера возьмём глюкозу. Всасывается в кровеносные сосуды (капилляры кишок), может всасываться в ротовой полости (кучек сахара под язык и подождать). Нормальная концентрация глюкозы в крови 3.5-5.5ммоль/л (60-100мг/л).
При всасывании глюкозы её концентрация в крови растёт. Скорость роста концентрации углеводов в крови по отношению к глюкозе называется гликемическим индексом. У чистой глюкозы этот индекс равен 1(100%). В зависимости от его значения углеводы делят на быстрые (ГИ≥70%) и медленные (ГИ≤70%).
Причём у холодных блюд гликемический индекс ниже, чем у горячих (горячая/холодная рисовая каша).
На рост концентрации глюкозы реагируют В-клетки островков Лангерганса поджелудочной железы. Они выделяют инсулин, который стимулирует всасывание клетками глюкозы из крови (ну... так-то из межклеточной жидкости, но не будем усложнять). Глюкоза поступает во все клетки всех тканей организма через посредство транспортных белков.
Внутри клеток она либо непосредственно тратится - сгорание с выделением энергии и её запасанием (АТФ), пентозофосфатный путь (образование пентоз - 5-членных углеводов, которые необходимы в т.ч. для построения ДНК), либо откладывается прозапас - гликоген (в печени, мышцах, например) или жиры (в жировой ткани, например). Откладываются прозапас только излишки углеводов.
Есть и другие весьма интересные пути использования углеводов - участие в составе белков/ферментов (те же иммуноглобулины, к примеру), выведение или нейтрализация некоторых ядов (известно, что глюкоза - антидот к цианидам) и др., на которых редко акцентируют внимание.
Теперь поговорим про диабет.
А именно сахарный диабет (сахарное мочеизнурение). Да, существует и не сахарный диабет, но сегодня не о нём.
Диагноз сахарный диабет ставят в нескольких ситуациях, которые в итоге сводятся к одному из двух типов нарушений в организме (первый или второй тип диабета):
Наличие глюкозы в моче (в норме не обнаруживается или её совсем нет);
Наличие в моче кетоновых тел (исключение, при длительном голодании);
Другие признаки сахарного диабета (повышение уровня глюкозы в крови, помутнение храсталика и т.п.).
Глюкоза в силу повышени своего количества в крови (соответственно и концентрации) активно реагирует присоединяясь к множеству белков в организме, к которым в норме не должна присоединяться. Вследствие этого развиваются не очень приятные состояния, например, помутнение хрусталика глаза.
Повышенное количество глюкозы активно выводится почками (в капсулах-клубочках нефрона), но они (канальцы нефрона) не успевают всосать и передать обратно в кровь всё то количество глюкозы, которое выделилось. В результате наблюдается глюкоза в моче (при повышениии уровня её в крови выше ≈10ммоль/л).
Моча становится сладкой и, соответственно, вредной микрофлоре легче в ней развиваться.
Кстати, до изобретения лабораторного способа обнаружения глюкозы в моче, лаборанты пробовали мочу на вкус. И, если она оказывалась сладкой, то говорили о наличии её.
А ещё, наблюдаются атеросклероз сосудов, дистрофия почек и многое другое вплоть до омертвления тканей.
Причины диабета - соответственно причине сахарный диабет делят на два типа (есть ещё и другие типы, но их благополучно пропущу):
Первый тип: организм не вырабатывает инсулин из-за гибели В-клеток (бета-клеток) островков Лангерганса. Развивается вследствие генетической предрасположенности или пороков, аутоиммунных заболеваний, опухолей поджелудочной железы и др.
Второй тип: инсулин вырабатывается, но клетки организма его не воспринимают. Развивается вследствие постоянного избыточного содержания инсулина. Рецепторы к инсулину на клетках либо все заняты либо изнашиваются. Развивается вследствие неправильного питания, ожирения и т.д.
В любом из случаев, сахар из крови просто не может проникнуть в клетки, а внутри клеток его запасы потихоньку заканчиваются. Вследствие этого клетки переходят на альтернативные пути получения энергии - сжигают жиры и АК. От сжигания жиров остаются кетоновые тела. Наиболее чувствительна к недостатку углеводов для энергии нервная ткань - нейроны «живут» исключительно на глюкозе и плохо переносят её недостаток (просто сравните верхушку любой страны мира и нейроны, много сходств не так ли?).
При некоторой степени голодания кетоновые тела не обнаруживаются, потому что после выделения их активно потребляет, например, то же сердце. Да, сердечная мышечная ткань активно потребляет жиры, кетоновые тела и некоторые другие, хотя глюкозой тоже не брезгует. Однако, примем за факт, что когда клетки не голодают, то кетоновые тела не обнаруживаются...
При недостатке глюкозы также происходит глюкогенез (образование её из гликогена в печени и выведение в кровь, что повышает её уровень в крови) и глюконеогенез - образование глюкозы из АК. Поэтому при нехватке углеводов в рационе (углеводы могут переходить друг в друга) и/или длительной голодовке АК идут на энергию и может быть атрофия мышц.
Жиры
Большие энергетические молекулы. Всасываются из кишок в лимфу! Далее в печень и в кровь...
Но не в чистом виде. Жиры (далее - Ж) или жирные кислоты (далее - ЖК) или холестерин связываются с белками-переносчиками в комплексы. И в зависимости от размеров и количества Ж/ЖК/холестерина эти комплексы делятся на семь классов: от ЛПОНП (липопротеиды очень низкой плотности) и до ЛПВП (липопротеиды высокой плотности) и хиломикроны (самые лёгкие).
Они все нужны для транспорта Ж/ЖК/холестерина от печени до каждой клеточки организма.
ЛП(О)НП (липопротеиды (очень) низкой плотности) называют плохим холестерином, так как именно у них бывает особо повышен шанс образования ими атеросклеротический бляшек в сосудах.
Есть ли способы предупреждения повышения уровня ЛП(О)НП в организме? Да. Буду ли я о них говорить? Нет, потому что забыл. Оставлю эту задачу за вами.
Кроме как «для топки», Ж/ЖК/холестерин нужны для:
Образования клеточных стенок. Холестерин нужен для придания жёсткости клеточным стенкам (но повышает хрупкость), иначе стенки были бы как капля масла (условно);
Образования половых гормонов (холестерин);
Образования миелиновых оболочек отростков нервных клеток;
Жировой клетчатки, окружающей сосудисто-нервные пучки и др.
Ух... Объёмная получилась статья. Возможно, я что-то забыл упомянуть, поэтому попрощу напомнить в комментариях знатоков. Также, если я где-то ошибься, то просьба указать.
Следующая часть будет посвящена тому, что предложат в самом залайканом комментарии с положительным рейтингом (но только по теме). А если такового не будет, то... Да хоть, механизмам передачи сигналов в организме и рецепторам к этим сигналам.
Спасибо за внимание!



















