Presnova jeter in ogljikovih hidratov. Jetra prehajajo presnovo ogljikovih hidratov, lipidov in beljakovin Druge funkcije jeter

Jetra, ki so osrednji organ presnove, sodelujejo pri vzdrževanju presnovne homeostaze in so sposobna sodelovati pri presnovnih reakcijah beljakovin, maščob in ogljikovih hidratov.

»Povezavna« mesta za presnovo ogljikovih hidratov in beljakovin so piruvična kislina, oksaloocetna in α-ketoglutarna kislina iz cikla trikarboksilne kisline, ki se lahko v reakcijah transaminacije pretvorijo v alanin, aspartat in glutamat. Podobno poteka tudi proces pretvorbe aminokislin v ketokisline.

Ogljikovi hidrati so še tesneje povezani s presnovo lipidov:

• Molekule NADPH, ki nastanejo v pentozofosfatni poti, se uporabljajo za sintezo maščobnih kislin in holesterola,
• gliceraldehid fosfat, ki prav tako nastane v pentozofosfatni poti, se vključi v glikolizo in pretvori v dihidroksiacetonfosfat,
• glicerol-3-fosfat, ki nastane pri glikolizi dioksiaceton fosfata, se pošlje za sintezo triacilglicerolov. Tudi za ta namen se lahko uporablja gliceraldehid-3-fosfat, sintetiziran na stopnji strukturnih preureditev pentozofosfatne poti.
• "glukoza" in "aminokislina" acetil-SCoA je sposobna sodelovati pri sintezi maščobnih kislin in holesterola.

Presnova ogljikovih hidratov

Procesi presnove ogljikovih hidratov se aktivno odvijajo v hepatocitih. S sintezo in razgradnjo glikogena jetra vzdržujejo koncentracijo glukoze v krvi. Aktiven sinteza glikogena se pojavi po obroku, ko koncentracija glukoze v krvi portalne vene doseže 20 mmol/l. Zaloge glikogena v jetrih se gibljejo od 30 do 100 g. Pri kratkotrajnem postu se glikogenoliza, pri dolgotrajnem postu je glavni vir glukoze v krvi glukoneogeneza iz aminokislin in glicerola.

Jetra izvajajo medsebojno pretvorbo sladkorji, tj. pretvorba heksoz (fruktoza, galaktoza) v glukozo.

Aktivne reakcije pentozofosfatna pot zagotavljajo proizvodnjo NADPH, potrebnega za mikrosomsko oksidacijo in sintezo maščobnih kislin in holesterola iz glukoze.

Presnova lipidov

Če med obrokom v jetra vstopi odvečna glukoza, ki se ne uporablja za sintezo glikogena in druge sinteze, se pretvori v lipide - holesterol in triacilgliceroli. Ker jetra ne morejo shraniti TAG, jih odstranijo z uporabo lipoproteinov zelo nizke gostote ( VLDL). Holesterol se uporablja predvsem za sintezo žolčne kisline, spada tudi med lipoproteine ​​nizke gostote ( LDL) In VLDL.

Pod določenimi pogoji - post, dolgotrajna mišična vadba, sladkorna bolezen tipa I, prehrana, bogata z maščobami - se v jetrih aktivira sinteza ketonskih teles, ki jih večina tkiv uporablja kot alternativni vir energije.

Presnova beljakovin

Več kot polovica beljakovin, sintetiziranih v telesu na dan, se pojavi v jetrih. Hitrost obnavljanja vseh jetrnih beljakovin je 7 dni, v drugih organih pa ta vrednost ustreza 17 dni ali več. Sem spadajo ne le beljakovine samih hepatocitov, ampak tudi tiste, ki gredo v "izvoz", ki predstavljajo koncept "krvnih beljakovin" - albumini, veliko globulini, encimi krvi, pa tudi fibrinogen in faktorji strjevanja krvi krvi.

Amino kisline podvrženi katabolnim reakcijam s transaminacijo in deaminacijo, dekarboksilacijo s tvorbo biogenih aminov. Pojavijo se reakcije sinteze holin in kreatin zaradi prenosa metilne skupine iz adenozilmetionina. Jetra izkoristijo presežek dušika in ga vključijo v sečnina.

Reakcije sinteze sečnine so tesno povezane s ciklom trikarboksilne kisline.

Tesna interakcija med sintezo sečnine in ciklom TCA

Izmenjava pigmenta

Sodelovanje jeter pri metabolizmu pigmenta je pretvorba hidrofobnega bilirubina v hidrofilno obliko ( neposredni bilirubin) in njegovo izločanje v žolč.

Presnova pigmentov vključuje tudi izmenjavo žleza, saj je železo del številnih hemoproteinov po telesu. Hepatociti vsebujejo beljakovine feritin, ki igra vlogo skladišča železa in se sintetizira hepcidin, ki uravnavajo absorpcijo železa v prebavnem traktu.

Ocena presnovne funkcije

V klinični praksi obstajajo metode za oceno določene funkcije:

Ocenjuje se sodelovanje pri presnovi ogljikovih hidratov:

• Avtor: koncentracija glukoze kri,
• z naklonom krivulje testa tolerance za glukozo,
• po "sladkorni" krivulji po

Tema: "BIOKEMIJA JETER"

1. Kemična sestava jeter: vsebnost glikogena, lipidov, beljakovin, mineralna sestava.

2. Vloga jeter pri presnovi ogljikovih hidratov: vzdrževanje stalne koncentracije glukoze, sinteza in mobilizacija glikogena, glukoneogeneza, glavne poti pretvorbe glukoza-6-fosfata, medsebojna pretvorba monosaharidov.

3. Vloga jeter pri presnovi lipidov: sinteza višjih maščobnih kislin, acilglicerolov, fosfolipidov, holesterola, ketonskih teles, sinteza in presnova lipoproteinov, pojem lipotropni učinek in lipotropni dejavniki.

4. Vloga jeter pri presnovi beljakovin: sinteza specifičnih proteinov krvne plazme, tvorba sečnine in sečne kisline, holina, kreatina, medsebojna pretvorba keto kislin in aminokislin.

5. Presnova alkohola v jetrih, maščobna degeneracija jeter zaradi zlorabe alkohola.

6. Nevtralizacijsko delovanje jeter: stopnje (faze) nevtraliziranja toksičnih snovi v jetrih.

7. Izmenjava bilirubina v jetrih. Spremembe vsebnosti žolčnih pigmentov v krvi, urinu in blatu pri različnih vrstah zlatenice (suprahepatična, parenhimska, obstruktivna).

8. Kemična sestava žolča in njegova vloga; dejavniki, ki prispevajo k nastanku žolčnih kamnov.

31.1. Delovanje jeter.

Jetra so organ, ki zavzema edinstveno mesto v presnovi. Vsaka jetrna celica vsebuje več tisoč encimov, ki katalizirajo reakcije številnih presnovnih poti. Zato jetra opravljajo številne presnovne funkcije v telesu. Najpomembnejši med njimi so:

• biosinteza snovi, ki delujejo ali se uporabljajo v drugih organih. Te snovi vključujejo beljakovine krvne plazme, glukozo, lipide, ketonska telesa in številne druge spojine;
• biosinteza končnega produkta presnove dušika v telesu - sečnine;
• sodelovanje v prebavnih procesih - sinteza žolčnih kislin, tvorba in izločanje žolča;
• biotransformacija (modifikacija in konjugacija) endogenih metabolitov, zdravil in strupov;
• sproščanje določenih presnovnih produktov (žolčnih pigmentov, odvečnega holesterola, produktov nevtralizacije).

31.2 . Vloga jeter pri presnovi ogljikovih hidratov.

Glavna vloga jeter pri presnovi ogljikovih hidratov je vzdrževanje stalne ravni glukoze v krvi. To dosežemo z uravnavanjem razmerja med procesi nastajanja in uporabe glukoze v jetrih.

Jetrne celice vsebujejo encim glukokinaza, ki katalizira reakcijo fosforilacije glukoze, da nastane glukoza-6-fosfat. Glukoza-6-fosfat je ključni metabolit presnove ogljikovih hidratov; glavne poti njegovega preoblikovanja so predstavljene na sliki 1.

31.2.1. Načini uporabe glukoze. Po jedi velika količina glukoze vstopi v jetra skozi portalno veno. Ta glukoza se uporablja predvsem za sintezo glikogena (reakcijski diagram je prikazan na sliki 2). Vsebnost glikogena v jetrih zdravih ljudi se običajno giblje od 2 do 8% mase tega organa.

Glikoliza in pentozofosfatna pot oksidacije glukoze v jetrih služita predvsem kot dobavitelja prekurzorskih presnovkov za biosintezo aminokislin, maščobnih kislin, glicerola in nukleotidov. V manjši meri so oksidativne poti za pretvorbo glukoze v jetrih viri energije za zagotavljanje biosintetskih procesov.

Slika 1. Glavne poti za pretvorbo glukoza-6-fosfata v jetrih. Številke kažejo: 1 - fosforilacija glukoze; 2 - hidroliza glukoza-6-fosfata; 3 - sinteza glikogena; 4 - mobilizacija glikogena; 5 - pentozofosfatna pot; 6 - glikoliza; 7 - glukoneogeneza.

Slika 2. Shema reakcij sinteze glikogena v jetrih.

Slika 3. Shema reakcij mobilizacije glikogena v jetrih.

31.2.2. Poti za tvorbo glukoze. V nekaterih pogojih (med postom, dieto z nizko vsebnostjo ogljikovih hidratov, dolgotrajno telesno aktivnostjo) potreba telesa po ogljikovih hidratih presega količino, ki se absorbira iz prebavil. V tem primeru se tvorba glukoze izvede z uporabo glukoza-6-fosfataza, ki katalizira hidrolizo glukoza-6-fosfata v jetrnih celicah. Neposredni vir glukoza-6-fosfata je glikogen. Shema mobilizacije glikogena je prikazana na sliki 3.

Mobilizacija glikogena zagotavlja človeškemu telesu potrebe po glukozi v prvih 12 do 24 urah posta. Pozneje glukoneogeneza - biosinteza iz virov, ki niso ogljikovi hidrati - postane glavni vir glukoze.

Glavni substrati za glukoneogenezo so laktat, glicerol in aminokisline (z izjemo levcina). Te spojine se najprej pretvorijo v piruvat ali oksaloacetat, ključne metabolite glukoneogeneze.

Glukoneogeneza je obraten proces glikolize. V tem primeru se ovire, ki nastanejo zaradi ireverzibilnih reakcij glikolize, premagajo s pomočjo posebnih encimov, ki katalizirajo obvodne reakcije (glej sliko 4).

Med drugimi potmi presnove ogljikovih hidratov v jetrih velja omeniti pretvorbo drugih prehranskih monosaharidov - fruktoze in galaktoze - v glukozo.

Slika 4. Glikoliza in glukoneogeneza v jetrih.

Encimi, ki katalizirajo ireverzibilne reakcije glikolize: 1 - glukokinaza; 2 - fosfofruktokinaza; 3 - piruvat kinaza.

Encimi, ki katalizirajo obvodne reakcije glukoneogeneze: 4-piruvat karboksilaza; 5 - fosfoenolpiruvat karboksikinaza; 6-fruktoza-1,6-difosfataza; 7 - glukoza-6-fosfataza.

31.3. Vloga jeter pri presnovi lipidov.

Hepatociti vsebujejo skoraj vse encime, ki sodelujejo pri presnovi lipidov. Zato jetrne parenhimske celice v veliki meri nadzirajo razmerje med porabo in sintezo lipidov v telesu. Katabolizem lipidov v jetrnih celicah poteka predvsem v mitohondrijih in lizosomih, biosinteza poteka v citosolu in endoplazmatskem retikulumu. Ključni metabolit presnove lipidov v jetrih je acetil-CoA, katerih glavni načini oblikovanja in uporabe so prikazani na sliki 5.

Slika 5. Tvorba in uporaba acetil-CoA v jetrih.

31.3.1. Presnova maščobnih kislin v jetrih. Prehranske maščobe v obliki hilomikronov vstopajo v jetra skozi sistem jetrne arterije. Pod vplivom lipoproteinska lipaza, ki se nahajajo v endoteliju kapilar, se razgradijo na maščobne kisline in glicerol. Maščobne kisline, ki prodrejo v hepatocite, se lahko oksidirajo, modificirajo (skrajšanje ali podaljšanje ogljikove verige, tvorba dvojnih vezi) in se uporabljajo za sintezo endogenih triacilglicerolov in fosfolipidov.

31.3.2. Sinteza ketonskih teles. Med β-oksidacijo maščobnih kislin v jetrnih mitohondrijih nastane acetil-CoA, ki je podvržen nadaljnji oksidaciji v Krebsovem ciklu. Če pride do pomanjkanja oksaloacetata v jetrnih celicah (na primer med postom, sladkorno boleznijo), pride do kondenzacije acetilnih skupin, da nastanejo ketonska telesa. (acetoacetat, β-hidroksibutirat, aceton). Te snovi lahko služijo kot energijski substrati v drugih tkivih telesa (skeletne mišice, miokard, ledvice in med dolgotrajnim postom - možgani). Jetra ne uporabljajo ketonskih teles. S presežkom ketonskih teles v krvi se razvije metabolična acidoza. Diagram nastajanja ketonskih teles je prikazan na sliki 6.

Slika 6. Sinteza ketonskih teles v jetrnih mitohondrijih.

31.3.3. Nastanek in načini uporabe fosfatidne kisline. Pogosti predhodnik triacilglicerolov in fosfolipidov v jetrih je fosfatidna kislina. Sintetizira se iz glicerol-3-fosfata in dveh acil-CoA - aktivnih oblik maščobnih kislin (slika 7). Glicerol-3-fosfat lahko nastane bodisi iz dihidroksiaceton fosfata (presnovek glikolize) bodisi iz prostega glicerola (produkt lipolize).

Slika 7. Tvorba fosfatidne kisline (shema).

Za sintezo fosfolipidov (fosfatidilholina) iz fosfatidne kisline je potrebna zadostna količina hrane. lipotropni faktorji(snovi, ki preprečujejo razvoj zamaščenih jeter). Ti dejavniki vključujejo holin, metionin, vitamin B12, folna kislina in nekatere druge snovi. Fosfolipidi so vključeni v lipoproteinske komplekse in sodelujejo pri transportu lipidov, sintetiziranih v hepatocitih, v druga tkiva in organe. Pomanjkanje lipotropnih dejavnikov (z zlorabo mastne hrane, kroničnega alkoholizma, sladkorne bolezni) prispeva k dejstvu, da se fosfatidna kislina uporablja za sintezo triacilglicerolov (netopnih v vodi). Motena tvorba lipoproteinov vodi v kopičenje presežka TAG v jetrnih celicah (maščobna degeneracija) in delovanje tega organa je oslabljeno. Poti uporabe fosfatidne kisline v hepatocitih in vloga lipotropnih faktorjev so prikazane na sliki 8.

Slika 8. Uporaba fosfatidne kisline za sintezotriacilgliceroli in fosfolipidi. Lipotropni faktorji so označeni z *.

31.3.4. Tvorba holesterola. Jetra so glavno mesto endogene sinteze holesterola. Ta spojina je potrebna za gradnjo celičnih membran in je predhodnik žolčnih kislin, steroidnih hormonov in vitamina D3. Prvi dve reakciji sinteze holesterola sta podobni sintezi ketonskih teles, vendar potekata v citoplazmi hepatocita. Ključni encim pri sintezi holesterola - β -hidroksi-β -metilglutaril-CoA reduktaza (HMG-CoA reduktaza) zavira presežek holesterola in žolčnih kislin po principu negativne povratne zveze (slika 9).

Slika 9. Sinteza holesterola v jetrih in njena regulacija.

31.3.5. Tvorba lipoproteinov. Lipoproteini so beljakovinsko-lipidni kompleksi, ki vključujejo fosfolipide, triacilglicerole, holesterol in njegove estre ter beljakovine (apoproteine). Lipoproteini prenašajo v vodi netopne lipide v tkiva. Hepatociti proizvajajo dva razreda lipoproteinov - lipoproteine ​​visoke gostote (HDL) in lipoproteine ​​zelo nizke gostote (VLDL).

31.4. Vloga jeter pri presnovi beljakovin.

Jetra so organ, ki uravnava vstop in izstop dušikovih snovi v telo. V perifernih tkivih nenehno potekajo reakcije biosinteze z uporabo prostih aminokislin ali pa se sproščajo v kri med razgradnjo tkivnih beljakovin. Kljub temu ostaja raven beljakovin in prostih aminokislin v krvni plazmi konstantna. To se zgodi zaradi dejstva, da imajo jetrne celice edinstven niz encimov, ki katalizirajo specifične reakcije presnove beljakovin.

31.4.1. Načini uporabe aminokislin v jetrih. Po zaužitju beljakovinskih živil velika količina aminokislin vstopi v jetrne celice skozi portalno veno. Te spojine so lahko podvržene številnim transformacijam v jetrih, preden vstopijo v splošni krvni obtok. Te reakcije vključujejo (slika 10):

a) uporaba aminokislin za sintezo beljakovin;

b) transaminacija - pot sinteze neesencialnih aminokislin; izvaja tudi razmerje med metabolizmom aminokislin in glukoneogenezo ter splošno potjo katabolizma;

c) deaminacija - tvorba α-keto kislin in amoniaka;

d) sinteza sečnine - način nevtralizacije amoniaka (glej diagram v poglavju "Presnova beljakovin");

e) sinteza neproteinskih snovi, ki vsebujejo dušik (holin, kreatin, nikotinamid, nukleotidi itd.).

Slika 10. Metabolizem aminokislin v jetrih (shema).

31.4.2. Biosinteza beljakovin.Številni proteini krvne plazme se sintetizirajo v jetrnih celicah: albumini(približno 12 g na dan), večina α- in β-globulini, vključno s transportnimi proteini (feritin, ceruloplazmin, transkortin, protein, ki veže retinol in itd.). Številni dejavniki strjevanja krvi (fibrinogen, protrombin, prokonvertin, proaccelerin itd.) se sintetizirajo tudi v jetrih.

31.5. Razstrupljevalna funkcija jeter.

Jetra nevtralizirajo nepolarne spojine različnega izvora, vključno z endogenimi snovmi, zdravili in strupi. Postopek nevtralizacije snovi vključuje dve stopnji (fazi):

1)faza spreminjanja- vključuje reakcije oksidacije, redukcije, hidrolize; neobvezno za nekatere povezave;

2)faza konjugacije- vključuje reakcije medsebojnega delovanja snovi z glukuronsko in žveplovo kislino, glicinom, glutamatom, tavrinom in drugimi spojinami.

Reakcije nevtralizacije bodo podrobneje obravnavane v poglavju "Biotransformacija ksenobiotikov".

31.6. Žolčetvorna funkcija jeter.

Žolč je rumenkasto rjava tekočina, ki jo izločajo jetrne celice (500-700 ml na dan). Sestava žolča vključuje: žolčne kisline, holesterol in njegove estre, žolčne pigmente, fosfolipide, beljakovine, minerale (Na+, K+, Ca2+, Cl-) in vodo.

31.6.1. Žolčne kisline. So produkti presnove holesterola in nastajajo v hepatocitih. Obstajajo primarne (holna, henodeoksiholna) in sekundarne (dezoksiholna, litoholna) žolčne kisline. Žolč vsebuje predvsem žolčne kisline, konjugirane z glicinom ali tavrinom (na primer glikoholna kislina, tauroholna kislina itd.).

Žolčne kisline so neposredno vključene v prebavo maščob v črevesju:

• imajo emulgacijski učinek na prehranske maščobe;
• aktivira lipazo trebušne slinavke;
• spodbujajo absorpcijo maščobnih kislin in v maščobi topnih vitaminov;
• spodbujanje črevesne gibljivosti.

Ko je odtok žolča moten, žolčne kisline prodrejo v kri in urin.

31.6.2. holesterol. Odvečni holesterol se odstrani iz telesa z žolčem. Holesterol in njegovi estri so v žolču prisotni v obliki kompleksov z žolčnimi kislinami (holeinski kompleksi). V tem primeru razmerje med žolčnimi kislinami in vsebnostjo holesterola (kolatno razmerje) ne sme biti nižje od 15. V nasprotnem primeru se v vodi netopen holesterol izloča in odlaga v obliki žolčnih kamnov (holelitiaza).

31.6.3. Žolčni pigmenti. Od pigmentov v žolču prevladuje konjugirani bilirubin (mono- in diglukuronid bilirubina). Nastaja v jetrnih celicah kot posledica interakcije prostega bilirubina z UDP-glukuronsko kislino. Hkrati se zmanjša toksičnost bilirubina in poveča njegova topnost v vodi; Konjugirani bilirubin se nato izloča v žolč. Če je odtok žolča moten (obstruktivna zlatenica), se vsebnost neposrednega bilirubina v krvi znatno poveča, bilirubin se odkrije v urinu, vsebnost sterkobilina pa se zmanjša v blatu in urinu. Za diferencialno diagnozo zlatenice glejte poglavje "Presnova kompleksnih beljakovin".

31.6.4. Encimi. Od encimov, ki jih najdemo v žolču, je treba najprej opozoriti na alkalno fosfatazo. To je izločevalni encim, sintetiziran v jetrih. Ko je odtok žolča moten, se aktivnost alkalne fosfataze v krvi poveča.

Regulacija presnove beljakovin v jetrih poteka zaradi intenzivne biosinteze beljakovin in oksidacije aminokislin. Čez dan človeško telo proizvede približno 80-100 g beljakovin, od tega polovica v jetrih. Med postom jetra najhitreje porabijo rezervne beljakovine za oskrbo drugih tkiv z aminokislinami. Izguba beljakovin v jetrih je približno 20%; medtem ko v drugih organih ni več kot 4%. Beljakovine samih jeter se običajno popolnoma obnovijo vsakih 20 dni. Jetra pošljejo večino sintetiziranih beljakovin v krvno plazmo. Po potrebi (na primer med popolnim ali beljakovinskim postom) te beljakovine služijo tudi kot vir esencialnih aminokislin.

Ko vstopijo v jetra skozi portalno veno, so aminokisline podvržene številnim transformacijam, pomemben del aminokislin pa se s krvjo prenaša po telesu in se uporablja za fiziološke namene. Jetra zagotavljajo ravnovesje prostih aminokislin v telesu s sintezo neesencialnih aminokislin in prerazporejanjem dušika. Absorbirane aminokisline se uporabljajo predvsem kot gradbeni materiali za sintezo specifičnih tkivnih proteinov, encimov, hormonov in drugih biološko aktivnih spojin. Določena količina aminokislin se razgradi s tvorbo končnih produktov presnove beljakovin (CO2, H2O in NH3) in sproščanjem energije.

Vsi albumini, 75-90% β-globulinov (β 1 -antitripsin, β 2 -makroglobulin - zaviralci proteaz, proteini akutne faze vnetja), 50% plazemskih β-globulinov sintetizirajo hepatociti. Jetra sintetizirajo proteinske koagulacijske faktorje (protrombin, fibrinogen, prokonvertin, pospeševalni globulin, Christmas faktor, Stewart-Prowerjev faktor) in del naravnih bazičnih antikoagulantov (antitrombin, protein C itd.). Hepatociti sodelujejo pri tvorbi nekaterih zaviralcev fibrinolize, regulatorji eritropoeze - eritropoetini - nastajajo v jetrih. Jetrnega izvora je tudi glikoprotein haptoglobin, ki s hemoglobinom tvori kompleks, da prepreči njegovo izločanje skozi ledvice. Ta spojina spada med proteine ​​akutne faze vnetja in ima peroksidazno aktivnost. Ceruloplazmin, tudi glikoprotein, ki ga sintetizirajo jetra, lahko štejemo za zunajcelično superoksid dismutazo, ki mu omogoča zaščito celičnih membran; Poleg tega spodbuja nastajanje protiteles. Podoben učinek, le na celično imunost, ima transferin, katerega polimerizacijo izvajajo tudi hepatociti.

Drug protein, ki vsebuje ogljikove hidrate, vendar z imunosupresivnimi lastnostmi, lahko sintetizira jetra - b-fetoprotein, katerega povečanje koncentracije v krvni plazmi služi kot dragocen marker nekaterih tumorjev jeter, testisov in jajčnikov. Jetra so vir večine beljakovin sistema komplementa.

V jetrih poteka najbolj aktivna izmenjava beljakovinskih monomerov - aminokislin: sinteza neesencialnih aminokislin, sinteza neproteinskih dušikovih spojin iz aminokislin (kreatin, glutation, nikotinska kislina, purini in pirimidini, porfirini, dipeptidi, pantotenat koencimi itd.), oksidacija aminokislin s tvorbo amoniaka, ki se nevtralizira v jetrih med sintezo sečnine.

Torej razmislimo skupne poti presnove aminokislin. Pogoste poti pretvorbe aminokislin v jetrih vključujejo deaminacijo, transaminacijo, dekarboksilacijo in biosintezo aminokislin.

Deaminacija aminokislin. Dokazali so obstoj 4 vrst deaminacije aminokislin (odcepitev amino skupine) (priloga 17). Izolirali smo ustrezne encimske sisteme, ki katalizirajo te reakcije, in identificirali reakcijske produkte. V vseh primerih se skupina NH 2 aminokisline sprosti v obliki amoniaka. Poleg amoniaka izdelki deaminacije vključujejo maščobne kisline, hidroksi kisline in keto kisline.

Transaminacija aminokislin. Transaminacija se nanaša na reakcije medmolekularnega prenosa amino skupine (NH2--) iz aminokisline v b-keto kislino brez vmesne tvorbe amoniaka. Reakcije transaminacije so reverzibilne in potekajo s sodelovanjem specifičnih encimov aminotransferaz ali transaminaz.

Primer reakcije transaminacije:

Dekarboksilacija aminokislin. Postopek odstranjevanja karboksilne skupine aminokislin v obliki CO 2. Nastali produkti reakcije so biogeni amini. Reakcije dekarboksilacije so za razliko od drugih procesov presnove vmesnih aminokislin ireverzibilne. Katalizirajo jih specifični encimi – dekarboksilaze aminokislin.

Nevtralizacija amoniaka v telesu. V človeškem telesu se razgradi približno 70 g aminokislin na dan, zaradi reakcij deaminacije in oksidacije biogenih aminov pa se sprosti velika količina amoniaka, ki je zelo strupena spojina. Zato je treba vzdrževati nizko koncentracijo amoniaka v telesu. Raven amoniaka v krvi običajno ne presega 60 µmol/l. Amoniak se mora vezati v jetrih, da nastanejo nestrupene spojine, ki se zlahka izločijo z urinom.

Eden od načinov vezave in nevtralizacije amoniaka v telesu je biosinteza glutamina (in morda asparagina). Glutamin in asparagin se v majhnih količinah izločata z urinom. Namesto tega opravljajo transportno funkcijo prenašanja amoniaka v nestrupeni obliki. Sintezo glutamina katalizira glutamin sintetaza.

Drugi in glavni način nevtralizacije amoniaka v jetrih je tvorba sečnine, ki bo obravnavana v nadaljevanju v funkciji jeter za tvorbo sečnine.

V hepatocitih so posamezne aminokisline podvržene specifičnim transformacijam. Taurin nastane iz aminokislin, ki vsebujejo žveplo, ki se kasneje vključi v seznanjene žolčne kisline (tauroholna, taurodeoksiholna) in lahko služi tudi kot antioksidant, veže hipokloritni anion, stabilizira celične membrane; pride do aktivacije metionina, ki v obliki S- adenozilmetionin služi kot vir metilnih skupin v reakcijah konca geneze kreatina, sinteze holina za holin fosfatide (lipotropne snovi).

Biosinteza neesencialnih aminokislin. Katero koli od neesencialnih aminokislin lahko telo sintetizira v potrebnih količinah. V tem primeru ogljikov del aminokisline nastane iz glukoze, amino skupina pa se vnese iz drugih aminokislin s transaminacijo. Alanija, aspartat in glutamat nastanejo iz piruvata, oksaloacetata oziroma b-ketoglutarata. Glutamin nastane iz glutaminske kisline z delovanjem glutamin sintetaze:

Asparagin se sintetizira iz asparaginske kisline in glutamina, ki služi kot donor amidne skupine; Reakcijo katalizira asparagin sintetaza.Iz glutaminske kisline nastane prolin. Histidin (delno neesencialna aminokislina) se sintetizira iz ATP in riboze: purinski del ATP dobavlja --N=CH--NH-- fragment za imidazolni cikel histidina; preostanek molekule tvori riboza.

Če v hrani ni neesencialnih aminokislin, jih celice sintetizirajo iz drugih snovi in ​​s tem ohranijo celoten nabor aminokislin, potrebnih za sintezo beljakovin. Če manjka vsaj ena od esencialnih aminokislin, se sinteza beljakovin ustavi. To je zato, ker velika večina beljakovin vsebuje vseh 20 aminokislin; torej, če manjka vsaj eden od njih, je sinteza beljakovin nemogoča.

Delno nadomestljive aminokisline se sintetizirajo v telesu, vendar hitrost njihove sinteze ne zadostuje za pokritje vseh potreb telesa po teh aminokislinah, zlasti pri otrocih. Pogojno esencialne aminokisline lahko sintetiziramo iz esencialnih: cistein iz metionina, tirozin iz fenilalanina. Z drugimi besedami, cistein in tirozin sta neesencialni aminokislini, če je dovolj metionina in fenilalanina s hrano.

Ravnovesje dušika

Vse beljakovine so sestavljene iz neesencialnih in esencialnih aminokislin. Neesencialne aminokisline lahko telesne celice sintetizirajo iz drugih aminokislin. Esencialne aminokisline pridejo v telo samo s hrano in jih telo ne more sintetizirati iz drugih spojin. Popolne beljakovine so živalskega izvora. Beljakovina se šteje za nepopolno, če ji manjka vsaj ena esencialna aminokislina.

Dušik je bistvena sestavina molekule aminokislin. Če izračunate količino dušika, ki je vstopil v telo in se je izločil, lahko ocenite presnovo beljakovin.

Definicija 1

Dušikova bilanca je razmerje med količino dušika, ki ga telo vnese in iz njega izloči.

V povprečju odrasel človek potrebuje 100-110 g beljakovin na dan. Običajno je v človeškem telesu ravnotežje dušika- količina prejetih beljakovin je enaka količini razgrajenih beljakovin.

V zgodnji starosti, ki jo spremlja intenzivna rast, količina vnesenih beljakovin presega njihovo razgradnjo, to pomeni, da otrokovo telo prejme več dušika, kot ga odstrani iz telesa. Ta pojav se imenuje pozitivno dušikovo ravnovesje.

Pomanjkanje dušika, oz negativna bilanca dušika, pri katerem v telo vstopi manj dušika, kot se izloči, opazimo pri oslabljenih bolnikih, dolgotrajnem stradanju in starosti.

Pretvorbe beljakovin v prebavnem traktu

Na beljakovine ne vplivajo specifični encimi v ustih, žrelu in požiralniku. Prebava se začne v želodcu, kjer pepsin deluje na beljakovine in jih razgradi v polipeptide.

V tankem črevesu polipeptide razgradijo encimi trebušne slinavke in črevesnih sokov (kimotripsin, tripsin, aminopeptidaza, karboksipeptidaza). Posledično nastanejo aminokisline, ki se skozi črevesne resice absorbirajo v kri.

Aminokisline vstopijo v jetra skozi krvni obtok. Jetrne celice - hepatociti, iz dela vhodnih aminokislin sintetizirajo krvne beljakovine, zlasti beljakovine koagulacijskega sistema. Preostale aminokisline potujejo skozi splošni krvni obtok do organov in tkiv.

V celicah aminokisline služijo za tvorbo beljakovin, specifičnih za telo. Beljakovine se sintetizirajo na ribosomih pod delovanjem encimov. Primarna struktura beljakovinske molekule je zgrajena s sodelovanjem molekule DNA. V kompleksu Golgi se pojavi tvorba sekundarne, terciarne strukture.

Funkcije beljakovin v telesu

Glavne funkcije beljakovin v telesu:

• plastika (gradnja celičnih in zunajceličnih struktur);
• encimski;
• regulativni (hormoni - spojine beljakovinske narave);
• energija (pri razgradnji 1 g beljakovin se sprosti 17,6 kJ energije);
• specifične funkcije (koagulacija - kot posledica delovanja krvnega fibrinogena, kontraktilna - delo proteinov mišičnega tkiva aktina in miozina, zaščitna - krvni imunoglobulini itd.).

Beljakovine se v telesu ne skladiščijo, zato se ob njihovem pomanjkanju uničijo krvne beljakovine oziroma beljakovinske strukture tkiv in organov. Sproščene aminokisline služijo kot izhodiščni material za vitalne funkcije telesa.

Regulacija presnove beljakovin v telesu

Na presnovo beljakovin vplivajo predvsem nevrohumoralni dejavniki:

• somatotropin (rastni hormon) ima anabolični učinek, spodbuja sintezo beljakovin s povečanjem prepustnosti membrane za aminokisline, zavira sintezo proteolitičnih encimov, povečuje sintezo ribonukleinske kisline;
• inzulin spodbuja pretok aminokislin v celice, ko se njihova vsebnost v krvi poveča, poveča sintezo tkivnih beljakovin;
• estrogeni spodbujajo sintezo beljakovin in ribonukleinske kisline v materničnih celicah;
• androgeni spodbujajo sintezo beljakovin in ribonukleinske kisline v številnih tkivih telesa, vključno s progastimi mišicami;
• tiroksin in trijodotironin imata anabolični učinek, spodbujata sintezo beljakovin;
• glukagon in glukokortikoidi zavirajo tvorbo beljakovin, zlasti v limfnem in mišičnem tkivu, in povečajo proces odstranjevanja dušika iz telesa.

Jetra zavzemajo osrednje mesto v presnovi. Ima številne funkcije, med katerimi so najpomembnejše naslednje:

• 
  biosinteza krvnih beljakovin in lipoproteinov,
• 
  tvorba žolča,
• 
  metabolizem zdravil in hormonov,
• 
  odlaganje železa, vitaminov B12 in B9,
• 
  funkcija tvorbe sečnine.

1. 
   regulatorno-homeostatski (ogljikovi hidrati, beljakovine, lipidi, vitamini, delno vodno-mineralne spojine, metabolizem pigmentov, neproteinske snovi, ki vsebujejo dušik);
2. 
   zbiranje sečnine;
3. 
   žolčnik;
4. 
   izločevalni;
5. 
   nevtralizacijo (naravni presnovni produkti in tujki).

Jetra so sestavljena iz 80% parenhimskih celic, 16% retikuloendotelijskih celic, 4% endotelija krvnih žil.

^

Presnova jeter in ogljikovih hidratov

Energijske potrebe samih jeter, tako kot drugih tkiv v telesu, so zadovoljene z znotrajceličnim katabolizmom vhodne glukoze. V katabolizem glukoze sta vključena dva različna procesa: (3)

• 
  glikolitična pot pretvori 1 mol glukoze v 2 mola laktata s tvorbo 2 molov ATP.
• 
  (4) Fosfoglukonatna pot pretvori 1 mol glukoze v 6 molov CO 2 in nastane 12 molov ATP.

Poleg tega lahko pride do reakcij glukoze v nasprotni smeri, zaradi česar (5) Glukoza se sintetizira z glukoneogenezo.

Pri oksidaciji fosfoglukonata nastanejo pentoze, ki se lahko uporabljajo pri sintezi nukleidov in nukleinskih kislin.

V jetrih se približno 1/3 glukoze oksidira po fosfoglukonatni poti, preostali 2/3 pa po glikolitični poti.

galaktoza, fruktoza, manoza

Glu Glu 6-ph glikogen

(100-300g)
glikostatski

funkcijo

glikoliza

holesterol (2 mol ATP + 2 laktata)
fosfoglukonatna pot

(6CO 2 + 12NADPH+H +)
transformacija

v maščobne kisline

^

Presnova jeter in lipidov

(2) Jetra sintetizirajo PL, proces, ki zahteva lipotropne snovi (holin, metionin, B 12). Običajno jetra vsebujejo približno 4% PL in 2% nevtralnih maščob. Z maščobno degeneracijo jeter lahko vsebnost nevtralnih maščob doseže 40% (običajna predhodna fosfatidna kislina se v primeru pomanjkanja lipotropnih snovi uporablja predvsem za sintezo nevtralnih maščob). Povečana sinteza nevtralnih maščob in zmanjšana sinteza PL je lahko povezana s pomanjkanjem ATP (z difuzno poškodbo jeter).

(3) Jetra imajo pomembno vlogo pri sintezi holesterola, ki se nenehno sintetizira iz acetil CoA. Pri lezijah parenhima se sintetična sposobnost jeter zmanjša, kar vodi do hipoholesterolemije. Zlasti se zmanjša koncentracija estrov holesterola. Nasprotno, z obstruktivno zlatenico se koncentracija holesterola močno poveča, zlasti v nezapletenih primerih, ko funkcija hepatocitov ni oslabljena.

Jetra igrajo pomembno vlogo pri sintezi (4) lipidi, maščobe kisline , (5) lipoliza, ketonska telesa.

p Jetra zavzemajo ključno mesto v procesih mobilizacije, predelave in biosinteze maščob. Neravnovesje teh nasprotujočih si sistemov lahko privede do zelo resnih presnovnih motenj, pa tudi do odlaganja maščob v vlakninah (debelost) ali v samih jetrnih celicah (zamaščena jetra).

Na voljo maščoba LP (krvna plazma)

maščoba. kdo-ti kdo-ti E (beta oksidacija )

Ketonska telesa acetil CoA

Holesterol CO 2 + N 2 O + E

(90-95 % endogenega holesterola)

žolč

kisline

(Pot izločanja holesterola)
^

Presnova jeter in beljakovin

Prvi in ​​najbolj očiten je povezan z anatomsko lokacijo organa. Po zaužitju beljakovinskih živil so jetrne celice prve, ki prevzamejo vpliv pretoka aminokislin in drugih prebavnih produktov, ki vstopajo skozi sistem portalne vene. Druga anatomska prednost jeter je njihova organska povezava z žolčnim traktom, ki omogoča odstranitev nekaterih škodljivih končnih produktov presnove dušika neposredno v prebavila.

Drugi razlog, zakaj jetra zavzemajo ključno mesto v presnovi dušika, je ta, da hepatociti za razliko od drugih celic v našem telesu vsebujejo celoten sklop encimov, ki sodelujejo pri presnovi aminokislin. Vodilna vloga pri presnovi aminokislin je povezana s tremi funkcionalnimi procesi:

1. 
   razgradnja ogljikovega skeleta s tvorbo E in zagotavljanje glukoneogeneze;
2. 
   tvorba neesencialnih aminokislin in dušikovih baz nukleinskih kislin;
3. 
   nevtralizacija amoniaka in drugih končnih produktov presnove sečne kisline, žolčnih pigmentov itd.

1. 
   jetra sintetizirajo veliko beljakovin za izvoz in jih sproščajo v plazmo (100% albumin, 75-90% alfa globulini, 50% beta globulini);
2. 
   tvorba intracelularnih encimov v jetrih vpliva na presnovo v celotnem telesu;
3. 
   Nekatere jetrne beljakovine se lahko hitro razgradijo, kar zagotavlja labilno rezervo aminokislin v obdobjih nezadostne prehrane.

to. jetra delujejo kot aminostat, ki uravnavajo preskrbo z dušikovimi spojinami in njihovo sproščanje na periferijo, kljub dnevnim nihanjem ponudbe in povpraševanja ostaja raven beljakovin in prostih aminokislin v plazmi konstantna.

sodelovanje v ciklu ošpic

(glu-ala)
jetrne beljakovine

transport Amino kisline

v drugih tkivih plazemske beljakovine
Posebni izdelki NH 3

Glu (hem, porfirin, hormoni,

dušikove baze in itd.)

vmesni

produkti menjave

Acetil-CoA lipidi

CO 2 + H 2 O + E
^

Tvorba žolča in izločevalne funkcije jeter

Sindrom holestaze - kršitev žolčne funkcije.

Sindrom hepatocelularne odpovedi - kršitev sintetične funkcije.

Vnetni sindrom
Vloga jeter pri razstrupljanju različnih snovi

V jetrih lahko pride do nevtralizacije tako endogenih strupenih snovi kot tujih spojin. V dveh fazah:

1. 
   oksidacija, redukcija, metilacija:
2. 
   konjugacija z UDPHA in FAPS.

Biokemična transformacija zdravil in nekaterih tujih spojin v jetrih vključuje številne tuje encimske sisteme, ki lahko vplivajo na številna zdravila, ki so raznolika po svoji strukturi. Ti encimski sistemi so vgrajeni v membrano endoplazmatskega retikuluma specializiranih jetrnih celic - hepatocitov; endoplazmatski retikulum je sestavljen iz komunicirajočih tubulov, katerih glavna funkcija je sestavljanje encimskih kompleksov in predelava tujih snovi. Endoplazemskega retikuluma ni mogoče izolirati iz celice, ne da bi jo poškodovali; med homogenizacijo in centrifugiranjem se tubulni sistem uniči in delci njegovih membran tvorijo drobne vezikle (mikrosome). Delovanje mikrosomov služi kot vir encimov, ki se uporabljajo pri preučevanju metabolizma kot zdravila.

Proces predelave tujkov zdravil in hrane v jetrih vključuje relativno malo reakcij:

1. 
   oksidacija;
2. 
   obnovitev;
3. 
   hidroliza;
4. 
   vezava (konjugacija) s katero koli drugo snovjo.

1. 
   inaktivacija v glavnem;
2. 
   lipofilne ali v maščobi topne snovi se pretvorijo v hidrofilne, tj. vodotopne spojine (ledvice jih lažje odstranijo in izločijo).