Многочисленные опыты показали что нарушение пространственной структуры белковых молекул вызывает
Биологические функции белков
Биологические функции белков
Огромное разнообразие структур белков обусловливает множество выполняемых ими функций (рис. 10).
В значительной степени функции белков определяются их конформацией и способностью изменять её при взаимодействии друг с другом или с другими молекулами.
КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ.
В каждой живой клетке непрерывно происходят тысячи биохимических реакций. В ряде этих реакций идёт распад и окисление поступающих извне соединений. Клетка использует энергию, полученную вследствие окисления питательных веществ; продукты их расщепления служат для синтеза необходимых клетке органических соединений. Быстрое протекание таких биохимических реакций обеспечивают катализаторы (ускорители реакций) — ферменты (другое название — энзимы).
Из истории науки. Все ферменты являются белками (но не все белки — ферменты!). В 1982 г. стало известно, что каталитическими свойствами обладают и некоторые молекулы РНК. Представление о том, что ферменты — белки, утвердилось не сразу. Для этого нужно было научиться выделять их в высокоочищенной кристаллической форме (чтобы иметь возможность исследовать их структуру методом рентгеноструктурного анализа). Впервые фермент в такой форме выделил в 1926 г. Джеймс Самнер. Это была уреаза. Потребовалось ещё около 10 лет, в течение которых было получено ещё несколько ферментов в кристаллической форме, чтобы доказать, что ферменты имеют белковую природу.
Для названий большинства ферментов характерен суффикс -аза, который чаще всего прибавляют к названию субстрата — вещества, с которым взаимодействует фермент. Так, уреаза (от лат. urea — мочевина) — фермент, который катализирует расщепление мочевины; глюкозо-6-фосфатаза катализирует отщепление фосфата от глюкозо-6-фосфата.
Каждый фермент обеспечивает одну или несколько реакций одного типа. Например, жиры в пищеварительном тракте (а также внутри клетки) расщепляют специальные ферменты — липазы, которые не действуют на полисахариды (крахмал, гликоген) или на белки. В свою очередь, фермент, расщепляющий крахмал или гликоген, — амилаза не действует на жиры. Каждая молекула фермента способна осуществлять от нескольких сотен до нескольких миллионов операций в минуту. В ходе этих операций ферментный белок не расходуется. Он соединяется с реагирующими веществами, ускоряет их превращения и выходит из реакции неизменённым.
Описано более 4 тыс. разных ферментов. Почти все они — глобулярные белки, большей частью имеющие четвертичную структуру, т. е. состоящие из нескольких полипептидных цепей.
Все ферменты условно разделены на группы по характеру реакций, которые они катализируют. Так, трансферазы катализируют перенос химических групп с одной молекулы на другую; оксидоредуктазы обеспечивают перенос электронов и протонов (при этом происходит окисление одного субстрата и восстановление другого), и т. д.
Процесс расщепления или синтеза любого вещества в клетке, как правило, разделён на ряд химических реакций. Каждую реакцию катализирует отдельный фермент. Группы таких ферментов составляют своего рода биохимический конвейер.
Каждый фермент представляет собой своеобразную молекулярную машину. Благодаря определённой пространственной структуре белка и определённому расположению аминокислот в нём фермент узнаёт свой субстрат, присоединяет его и ускоряет его превращения. Однако этим не исчерпываются свойства фермента. В молекулах многих ферментов есть участки, которые узнают ещё и конечный продукт, сходящий с биохимического конвейера. Если такого продукта слишком много, то он тормозит активность самого начального фермента, и, наоборот, если продукта мало, то фермент активируется. Так регулируется множество биохимических процессов. Это обратные связи, которые лежат в основе механизма саморегуляции.
Многие ферментативные реакции протекают при участии коферментов. Так называют небольшие органические молекулы, которые выходят из реакции в изменённом виде (в отличие от ферментов), но способны вернуться в изначальное состояние через сопряжённые реакции. В состав некоторых коферментов входят витамины. Витаминами называют вещества, которые не могут быть синтезированы в организме данного вида и должны поступать извне (в микроколичествах). Например, витамин В1 человек получает из печени и чёрного хлеба, а витамин С (аскорбиновую кислоту) — из фруктов и овощей. А для большинства животных аскорбиновая кислота витамином не является, так как производится в организме.
РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ.
Известно, что у животных и растений в специальных клетках синтезируются регуляторы физиологических процессов — гормоны. Многие гормоны — белки. К ним, например, относятся все гормоны, образующиеся в гипоталамусе и в гипофизе. Это гормон роста, адренокортикотропный гормон (АКТГ), тиреотропный гормон (ТТГ) и другие гормоны гипофиза, а также либерины и статины гипоталамуса, усиливающие или подавляющие синтез и выход в кровь гормонов гипофиза. В гипоталамусе вырабатывается также вазопрессин, обеспечивающий постоянство артериального давления и уровня солей в жидких средах организма.
Успехи искусственного синтеза белков и особенно успехи в области генной инженерии привели к тому, что многие гормоны производят в больших количествах как исключительно важные лекарственные средства. Так, налажен биотехнологический синтез гормона роста — соматотропина. Применение этого гормона в лечении детей, у которых задержан рост из-за нарушения работы гипофиза, обеспечивает их нормальное развитие. Без такого лечения они остались бы низкорослыми.
(Биотехнологией называют совокупность промышленных методов, использующих живые организмы и биологические процессы для производства различных продуктов. К этим методам относят микробиологический синтез, генную инженерию и культивирование животных и растительных клеток.)
Белками являются и гормоны, синтезирующиеся в специальных клетках поджелудочной железы, — инсулин и глюкагон. При дефиците инсулина у человека развивается сахарный диабет. Из-за недостатка этого гормона глюкоза из крови плохо поступает в клетки. Клетки человеческого тела при этом голодают, хотя в крови накапливается избыток глюкозы. Для лечения таких больных раньше использовали инсулин из поджелудочной железы быков. Поскольку бычий инсулин несколько отличается по первичной структуре от человеческого гормона, то не все больные его переносят. Синтез человеческого инсулина генно-инженерными методами открыл новый этап в лечении больных сахарным диабетом.
Следует заметить, что не все гормоны — белки. Некоторые гормоны — производные аминокислот, например три– и тетрайодтиронин (гормоны щитовидной железы), адреналин, мелатонин и др. Известны гормоны — производные нуклеотидов и липидов.
Однако и белковые, и небелковые гормоны влияют на организм, главным образом изменяя активность определённых ферментов. При этом некоторые гормоны усиливают или подавляют активность готовых, уже существующих в клетке ферментов, например, путём фосфорилирования — присоединения к ним остатков фосфорной кислоты. Присоединение каких–либо химических групп к белку, как правило, меняет его конформацию. В результате этого активность одних ферментов повышается, а других падает. Некоторые гормоны усиливают синтез тех или иных ферментов в клетке. Так, инсулин активирует в клетках печени ферменты, синтезирующие из глюкозы полисахарид гликоген. А глюкагон, тоже образующийся в поджелудочной железе, наоборот, активирует расщепление гликогена, запуская в клетках печени работу последовательной цепи ферментативных реакций.
Под действием гормонов изменяется скорость биохимических реакций, и таким способом регулируются многие физиологические процессы.
Известна большая группа белковых факторов роста, которые активируют ферменты синтеза ДНК в клетках и, как следствие, ускоряют деление клеток. Это важно для восстановления тканей при их повреждении во время ранений и после операций. Но избыточный синтез факторов роста может приводить к слишком интенсивному делению клеток и возникновению злокачественных опухолей. Это происходит нередко из-за изменений в структуре генов, ответственных за факторы роста, под действием повышенной радиации, некоторых вредных промышленных выбросов и других причин или вследствие изменений в структуре молекул, узнающих фактор роста или реагирующих на него.
К белкам с регуляторной функцией можно отнести также белки-рецепторы. Это мембранные (часто связанные с олиго– или полисахаридами) или внутриклеточные белки, которые воспринимают сигналы и передают их клетке. Такими сигналами могут быть гормоны, запахи, свет и т. д.
Сигнальные молекулы — лиганды и рецептор подходят друг к другу, как ключ к замку. Связывание с молекулой лиганда изменяет конформацию рецептора, что запускает каскад биохимических реакций, т. е. осуществляется реагирование на стимул.
Большая группа белков регулирует активность генов. Их называют транскрипционными факторами. К ним относят белки-активаторы и белки-репрессоры процесса транскрипции.
БЕЛКИ-ПЕРЕНОСЧИКИ.
В плазме крови, в клеточных мембранах, в цитоплазме и ядрах клеток есть различные транспортные белки. Примером транспортного белка плазмы крови может служить трансферрин, переносящий ионы железа. Находящийся в эритроцитах гемоглобин переносит кислород и углекислый газ. В крови имеются также белки-переносчики, которые узнают и связывают определённые гормоны и несут их к так называемым клеткам-мишеням. Клетки–мишени оснащены мембранными рецепторами, узнающими эти гормоны.
В наружных клеточных мембранах белки–переносчики, называемые пермеазами, обеспечивают активный и строго избирательный транспорт внутрь и наружу клетки сахаров, аминокислот, различных ионов.
БЕЛКИ — СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОРГАНИЗМА.
Во внешней среде имеется множество бактерий и вирусов, способных повреждать живые клетки и размножаться за их счёт, вызывая тяжёлые заболевания. Если бы организм человека не располагал естественными средствами защиты от болезнетворных микроорганизмов, то человечество прекратило бы своё существование. Такая печальная судьба могла бы постичь и большинство других видов. К счастью, все клетки и организмы имеют свои защитные системы. Однако эти системы не всегда справляются с бактериями и вирусами, и тогда организм заболевает.
У человека и позвоночных животных одна из главных защитных систем — иммунная. Один из способов иммунной защиты связан с выработкой некоторыми лимфоцитами белков-иммуноглобулинов (антител) в ответ на появление в организме антигенов. Антигенами являются чужеродные белки и иные биополимеры (полисахариды, полинуклеотиды) и их комплексы, находящиеся в жидких средах организма или в составе бактерий и вирусов. Иммуноглобулины чрезвычайно разнообразны. Какой бы антиген ни попал в организм, всегда найдётся иммуноглобулин, подходящий к нему, как ключ к замку. Взаимодействуя с чужеродными веществами или вирусами, антитела, находящиеся в крови, «склеивают» антигены и образуют нерастворимые сеточки — преципитаты, поглощаемые фагоцитами (рис. 11).
Чтобы предупредить инфекционные заболевания, людям и животным вводят вакцины, содержащие ослабленные или убитые бактерии либо вирусы. Вакцинация не вызывает болезни, но стимулирует синтез специфических антител. Если через некоторое время болезнетворная неослабленная бактерия или вирус попадают в организм, они встречают прочный защитный барьер из антител. Миллионы человеческих жизней спасены вакцинацией против оспы, бешенства, полиомиелита, жёлтой лихорадки и других болезней.
В клетках человека и животных синтезируются также специальные противовирусные белки — интерфероны. Синтез таких белков начинается после встречи клетки с вирусной нуклеиновой кислотой. Интерферон через систему посредников активирует в клетке фермент, расщепляющий вирусные нуклеиновые кислоты, и включает синтез фермента, блокирующего аппарат синтеза вирусных белков.
Растения в ответ на атаку болезнетворных микроорганизмов (патогенов) также синтезируют ряд защитных белков. Это ферменты, которые катализируют синтез сложных защитных соединений — флавоноидов, терпенов, алкалоидов. Это также ферменты, разрушающие наружные покровы патогенов, и ферменты, катализирующие синтез веществ, которые делают более прочными наружные покровы самих растений.
БЕЛКИ — ТРАНСФОРМАТОРЫ ЭНЕРГИИ.
В процессе жизнедеятельности энергия химических связей может трансформироваться в механическую, электрическую, энергию света. Так, специальные сократительные белки (актины, миозины и др.), трансформирующие энергию химических связей в механическую, обеспечивают двигательную функцию. Эти белки участвуют во всех движениях, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у многоклеточных животных и т. д.
Белок сетчатки глаза родопсин преобразует световую энергию в электрическую энергию нервного импульса. У некоторых рыб (электрические скаты, угри) специальные мембранные белки особых клеток преобразуют химическую энергию молекул АТФ в электрическую. Накопленное в «аккумуляторах» электричество может генерировать разряд напряжением до 650 В. У некоторых морских животных и бактерий имеются светящиеся белки, трансформирующие химическую энергию в световую.
СТРУКТУРНАЯ ФУНКЦИЯ.
Белки входят в состав всех мембранных и немембранных органелл клетки, а также участвуют в образовании некоторых внеклеточных структур. Белки — главная структурная часть опорных и покровных тканей животных. Так, фибриллярный белок коллаген составляет основную массу кожи, сухожилий и костей млекопитающих. По прочности коллагеновые фибриллы превосходят стальную проволоку равного поперечного сечения. В отличие от нерастяжимого коллагена белок эластин, входящий в состав связок и стенок сосудов, способен растягиваться и возвращаться к исходной длине при снятии нагрузки. Коллаген и эластин синтезируются в специализированных клетках соединительной ткани — фибробластах и хондроцитах. В клетках эпидермиса образуется a-кератин — фибриллярный белок, из которого формируются защитные покровы позвоночных: пух, перья, волосы, иглы и др.
БУФЕРНАЯ ФУНКЦИЯ.
Любой белок является амфотерным полиэлектролитом, т. е. полимером, несущим множество кислотных и основных групп и способным превращаться в полиион. В силу этого белки способны стабилизировать pH в разных отсеках клетки, обеспечивая условия для одновременного протекания разнообразных ферментативных реакций.
ПИТАТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ
заключается в поставке незаменимых аминокислот. Такие аминокислоты не могут быть синтезированы в организме и должны поступать с пищей. Для каждого вида животных и грибов свой набор незаменимых аминокислот. У человека их восемь.
Тесно связана с питательной функция запасания аминокислот для развития зародыша или вскармливания младенцев. Овальбумин (белок куриного яйца), глиадин (белок зёрен пшеницы) расщепляются клетками зародыша до аминокислот, из которых строятся его собственные белки. Казеин, содержащийся в молоке, необходим для полноценного питания детёнышей млекопитающих.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ.
Белки служат одним из источников энергии в клетке. При окислении 1 г белка до конечных продуктов выделяется около 17 кДж. Однако белки используются как источник энергии, только когда недостаточно иных источников, таких как углеводы и жиры.
Вопросы и упражнения
Это конспект по биологии (углубленное изучение) для 10-класса по теме «Биологические функции белков» (УМК Высоцкая, Дымшиц, Рувинский и др). Выберите дальнейшее действие:
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Тест_ЕНТ_Биология_Вариант_012
ТЕСТЫ ПО БИОЛОГИИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕНТ
ТЕСТЫ ПО БИОЛОГИИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕНТ ЕНТ Биология
Вариант 012
1. В природе органические вещества создают не только растения, но и бактерии, не содержащие хлорофилл
A) нитрифицирующие бактерии
B) бактерии гниения
C) лучевики
D) цианобактерии
E) водоросли
6. Бактериофаги относятся к царству
A) вирусов
B) грибов
C) животных
D) растений
E) бактерий
11. Патогенные бактерии — вызывают заболевание
A) герпес
B) краснуху
C) корь
D) сибирскую язву
E) оспу
16. Сходство неядовитых змей с ядовитыми
A) покровительственная окраска
B) привлекающая окраска
C) маскирующая окраска
D) подражательная окраска
E) угрожающая окраска
Инструкция: Вам предлагаются тестовые задания на основе контекста с выбором одного правильного ответа из пяти предложенных. 
Структурная организация полипептида
На рисунках представлены молекулярные структуры органического вещества клетки. Исключительное свойство, которого — самоорганизация структуры, т.е. способность каждого самопроизвольно создавать определенную, свойственную только ему пространственную структуру. В их пространственном строении большое значение имеет характер радикалов (R) в молекулах аминокислот. Складчатая структура (β — складчатый лист) имеет водородные связи между пептидными группами, но в этом случае полипептидная цепь складывается пополам, образуя приплюснутую структуру. Более половины известных белков не имеют четвертичной структуры — высшего уровня организации белковой молекулы. Белки, обладающие четвертичной структурой называют также олигомерными
21. Дисульфидные связи, водородные, ионные формируют глобулу. На рисунке эта структура
A) первичная рис. А
B) линейная рис. А
C) третичная рис. С
D) четвертичная рис. D
E) вторичная рис. В
Основные закономерности метаболических процессов в организме человека. Часть 2.
Рассматривая обмен веществ в условиях нормального функционирования организма, следует остановиться на безусловно взаимосвязанных, но в то же время достаточно специфичных составляющих метаболизма, а именно на углеводном, белковом, липидном и водно-электролитном обмене.
Очевидно, что основная роль углеводов в метаболизме определяется их энергетической функцией. Именно глюкоза крови вследствие наличия простого и быстрого пути гликолитической диссимиляции и последующего окисления в цикле трикарбоновых кислот, а также возможности максимально быстрого извлечения ее из депо гликогена, обеспечивающей экстренную мобилизацию энергетических ресурсов, является наиболее востребованным источником энергии в организме. Использование циркулирующей в плазме глюкозы разными органами неодинаково: мозг задерживает 12% глюкозы, кишечник— 9%, мышцы — 7%, почки — 5%. При этом уровень глюкозы плазмы крови является одной из важнейших гомеостатических констант организма, составляя 3, 3—5, 5 ммоль/л. Как известно снижение уровня глюкозы ниже допустимого передела имеет своим незамедлительным следствием дискоординацию деятельности ЦНС, проявляющуюся соответствующей клинической симптоматикой: головной мозг содержит небольшие резервы углеводов и нуждается в постоянном поступлении глюкозы, поскольку энергетические расходы мозга покрываются исключительно за счет углеводов. Глюкоза в тканях мозга преимущественно окисляется, а небольшая часть ее превращается в молочную кислоту.
При полном отсутствии углеводов в пище они образуются в организме из продуктов трансформации жиров и белков. В печени возможно новообразование углеводов как из собственных продуктов их распада (пировиноградной или молочной кислоты), так и из продуктов диссимиляции жиров и белков (кетокислот и аминокислот), что обозначается как глюконеогенез. В результате трансформации аминокислот образуется пировиноградная кислота, при окислении жирных кислот — ацетилкоэнзим А, который может превращаться в пировиноградную кислоту — предшественник глюкозы. Это наиболее важный общий путь биосинтеза углеводов. Между двумя основными источниками энергии — углеводами и жирами — существует тесная физиологическая взаимосвязь. Повышение содержания глюкозы в крови увеличивает биосинтез триглицеридов и уменьшает распад жиров в жировой ткани. Поступление в кровь свободных жирных кислот уменьшается. В случае возникновения гипогликемии процесс синтеза триглицеридов тормозится, ускоряется распад жиров и в кровь в большом количестве поступают свободные жирные кислоты. Гликогенез, гликогенолиз и глюконеогенез являются тесно взаимосвязанными процессами, обеспечивающими оптимальный уровень глюкозы крови сообразно степени функционального напряжения организма.
Центральным звеном регуляции углеводного и других видов обмена и местом формирования сигналов, управляющих уровнем глюкозы, является гипоталамус. Отсюда регулирующие влияния реализуются вегетативными нервами и гуморальным путем, включающим эндокринные железы. Единственным гормоном, снижающим уровень гликемии, является инсулин — гормон, вырабатываемый β-клетками островков Ланхгерганса. Снижение гликемии происходит за счет усиления инсулином синтеза гликогена в печени и мышцах и повышения потребления глюкозы тканями организма. Увеличение уровня глюкозы в крови возникает при действии нескольких гормонов. Это глюкагон, продуцируемый α-клетками островков Ланхгерганса, адреналин — гормон мозгового слоя надпочечников, глюкокортикоиды — гормоны коркового слоя надпочечников, соматотропный гормон гипофиза, тироксин и трийодтиронин — гормоны щитовидной железы. Данные гормоны в связи с однонаправленностью их влияния на углеводный обмен и функциональным антагонизмом по отношению к эффектам инсулина часто объединяют понятием «контринсулярные гормоны».
Таким образом биологическая роль углеводов для организма человека определяется прежде всего их энергетической функцией. Обладая энергетической ценностью в 16, 7 кДж (4, 0 ккал) на 1 грамм вещества, углеводы являются основным источником энергии для всех клеток организма, при этом выполняя еще пластическую и опорную функции. Суточная потребность взрослого человека в углеводах составляет около 500 г.
— пластическая (структурная) функция заключается в том, что белки являются главной составной частью всех клеточных и межклеточных структур тканей;
— ферментная (каталитическая, энзимная) функция состоит в обеспечении всех химических реакций, протекающих в ходе обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение), деятельностью ферментов, являющихся по своей структуре белками;
— транспортная функция белков заключается в их способности к соединению с целым рядом метаболитов и переносе последних в связанном состоянии в межтканевой жидкости и плазме крови к области их утилизации;
— защитная функция белков проявляется реализацией иммунного ответа образованием иммуноглобулинов (антител) и системы комплемента при поступлении в организм чужеродного белка, а также способностью к непосредственному связыванию экзогенных токсинов; белки системы гемостаза обеспечивают свертывание крови и остановку кровотечения при повреждении кровеносных сосудов;
— регуляторная функция, направленная на сохранение гомеостаза с поддержанием биологических констатнт организма, реализуется буферными свойствами молекулы протеинов, белковой структурой клеточных рецепторов, активируемых в свою очередь регуляторными полипептидами и гормонами, также имеющими белковую структуру;
— двигательная функция, обеспечивается взаимодействием сократительных белков мышечной ткани актина и миозина;
— энергетическая роль белков состоит в обеспечении организма энергией, образующейся при диссимиляции белковых молекул; при окислении 1 г белка в среднем освобождается энергия, равная 16, 7 кДж (4, 0 ккал).
При катаболизме почти все природные аминокислоты сначала передают аминогруппу на а-кетоглутарат в реакции трансаминирования с образованием глутамата и соответствующей кетокислоты. Затем глутамат подвергается прямому окислительному дезаминированию под действием глутаматдегидрогеназы, в результате чего получаются а-кетоглутарат и аммиак. При необходимости синтеза аминокислот и наличии необходимых а-кетокислот обе стадии непрямого дезаминирования протекают в обратном направлении. В результате восстановительного аминирования а-кетоглутарата образуется глутамат, который вступает в трансаминирование с соответствующей а-кетокислотой, что приводит к синтезу новой аминокислоты. В случае использования белков в качестве источника энергии большинство аминокислот окисляются в конечном счёте через цикл лимонной кислоты до углекислого газа и воды. Прежде, чем эти вещества вовлекаются в заключительный этап катаболизма, их углеродный скелет превращается в двухуглеродный фрагмент в форме ацетил-КоА. Именно в этой форме большая часть молекул аминокислот включается в цикл лимонной кислоты.
Таблица 1. 1. Аминокислоты, входящие в состав белков человека.
1. Незаменимые
2. Частично заменимые
3. Условно заменимые
4. Заменимые
Таблица 1. 2. Классификация липидов организма человека.
1. Гликолипиды.
Содержат углеводный компонент.
2. Жиры.
3. Минорные липиды.
4. Стероиды.
А. Стерины (спирты).
Наиболее важен холестерин.
В. Стериды.
Эфиры стеринов и высших жирных кислот. Наиболее распространены эфиры холестерина.
5. Фосфолипипы.
Одним из продуктов катаболизма жиров, имеющем важное значения для метаболизма в целом являются кетоновые тела. Кетоновые тела — группа органических соединений, являющихся промежуточными продуктами жирового, углеводного и белкового обменов. К кетоновым телам относят β-оксимасляную и ацетоуксусную кислоты и ацетон, имеющие сходное строение и способные к взаимопревращениям. Главным путем синтеза кетоновых тел, происходящего в основном в печени, считается реакция конденсации между двумя молекулами ацетил-КоА, образовавшегося при β-окислении жирных кислот или при окислительном декарбоксилировании пирувата (пировиноградной кислоты) в процессе обмена глюкозы и ряда аминокислот. Данный путь синтеза кетоновых тел более других зависит от характера питания и в большей степени страдает при патологических нарушениях обмена веществ. Из печени кетоновые тела поступают в кровь и с нею во все остальные органы и ткани, где они включаются в универсальный энергообразующий цикл — цикл трикарбоновых кислот, в котором окисляются до углекислоты и воды. Кетоновые тела используются также для синтеза холестерина, высших жирных кислот, фосфолипидов и заменимых аминокислот. При голодании, однообразном безуглеводистом питании и при недостаточной секреции инсулина использование ацетил-КоА в цикле трикарбоновых кислот подавляется, так как все метаболически доступные ресурсы организма превращаются в глюкозу крови. В этих условиях увеличивается синтез кетоновых тел. Следует подчеркнуть важную роль кетоновых тел в поддержании энергетического баланса. Кетоновые тела – поставщики «топлива» для мышц, почек и действуют, возможно, как часть регуляторного механизма с обратной связью, предотвращая чрезвычайную мобилизацию жирных кислот из жировых депо. Печень в этом смысле является исключением, она не использует кетоновые тела в качестве энергетического материала.
Процесс образования, отложения и мобилизации из депо жира регулируется нервной и эндокринной системами, а также тканевыми механизмами и тесно связаны с углеводным обменом. Так, повышение концентрации глюкозы в крови уменьшает распад триглицеридов и активизирует их синтез. Понижение концентрации глюкозы в крови, наоборот, тормозит синтез триглицеридов и усиливает их расщепление. Таким образом, взаимосвязь жирового и углеводного обменов направлена на обеспечение энергетических потребностей организма. При избытке углеводов в пище триглицериды депонируются в жировой ткани, при нехватке углеводов происходит расщепление триглицеридов с образованием неэтерифицнрованных жирных кислот, служащих источником энергии. В обмене жиров одна из важнейших ролей принадлежит печени. Печень — основной орган, в котором происходит образование кетоновых тел (бета-оксимасляная, ацетоуксусная кислоты, ацетон), используемых как альтернативный глюкозе источник энергии.
Как указывалось выше метаболизм жиров контролируется нервной и эндокринной системами. Мобилизация жиров из депо происходит под влиянием гормонов мозгового слоя надпочечников — адреналина и норадреналина. Соматотропный гормон гипофиза также обладает жиромобилизирующим действием. Аналогично действует тироксин — гормон щитовидной железы. Тормозят мобилизацию жира глюкокортикоиды — гормоны коркового слоя надпочечника, вероятно, вследствие того, что они несколько повышают уровень глюкозы в крови. Действие инсулина связано с повышением активности внутриклеточной фосфодиэстеразы, что приводит к снижению концентрации цАМФ и угнетению липолиза. Таким образом, инсулин усиливает синтез жира и уменьшает скорость его мобилизации. Имеются данные, свидетельствующие о возможности прямых нервных влияний на обмен жиров. Симпатические влияния тормозят синтез триглицеридов и усиливают их распад. Парасимпатические влияния, напротив, способствуют отложению жира в депо.
Статья добавлена 31 мая 2016 г.