Зачем врачу нужна биологическая химия

• Название: Зачем врачу нужна биологическая химия
• Анкор: Lektsii_po_Biokhimii_Timin_Oleg_Alexeevich.docx
• Дата: 21.12.2017
• Размер: 6.47 Mb.
• Имя файла: Lektsii_po_Biokhimii_Timin_Oleg_Alexeevich.docx
• Тип: Документы; #12377
• страница: 70 из 139

Организм приспособлен к обезвреживанию этанола

В организм поступают и в результате метаболизма образуются в клетках головного мозга и печени, в других тканях, при жизнедеятельности микрофлоры кишечника различные спирты (алифатической, ароматической, стероидной природы, ретиноиды, фарнезол и др.) и альдегиды(ароматические, алифатические, продукты пероксидации липидов и др.), которые могут являться промежуточнымиметаболитами или конечными продуктами. Взаимопревращение спиртов и альдегидов осуществляюталкогольдегидрогеназы. Их существует 6 классов, в каждом классе имеются многочисленныеизоферменты, обнаруженные во многих тканях.

С медицинской и социальной точки зрения определенный интерес вызывает метаболизм этилового спирта в организме человека.

Обезвреживание этанола

Метаболизм поступающего этанола в организме происходит преимущественно в печени двумя путями. Первый путь заключается в окислении спирта по алкогольдегидрогеназномупути до уксусной кислоты, которая в виде ацетил-SКоА поступает в ЦТК. Через этот путь проходит от 70% до 90% всего этанола.

Реакции окисления этанола и ацетальдегида

Оставшаяся часть окисляется в эндоплазматическом ретикулуме (микросомах) алкогольоксидазой. При регулярном поступлении этанола доля микросомального окисления возрастает, количество молекул алкогольоксидазы увеличивается.

Побочные эффекты обезвреживания этанола

Поскольку при утилизации этанола образуется большое количество НАДН, то в цитозоле гепатоцитов активируется 11-я реакция гликолиза – превращение пирувата в лактат и восстановлениедиоксиацетонфосфата в глицерол-3-фосфат. Одновременно накопление "алкогольного" ацетил-SКоА ингибирует пируватдегидрогеназу, что еще больше усиливает накопление лактата.

Все это приводит к гипогликемии так как пировиноградная кислота и диоксиацетонфосфат являются субстратами глюконеогенеза. Свободный выход молочной кислоты в кровь обуславливает лактатацидемию(лактоацидоз).

Одновременно из-за относительной недостаточности оксалоацетата избыток "алкогольного" ацетил-SКоА не успевает окислиться в цикле трикарбоновых кислот и перенаправляется на синтез кетоновых тел, что обеспечивает возникновение кетоацидоза.

Спиртовое брожение

Образование этилового спирта из глюкозы происходит в анаэробных условиях в дрожжахи некоторых видах плесневых грибков. Суммарное уравнение реакции:

C₆H₁₂О₆→2 CО₂+ 2 С₂Н₅ОН

До стадии образования пирувата реакции спиртового брожения совпадают с реакциями гликолиза. Отличия заключаются только в дальнейшем превращении пировиноградной кислоты. Цель этих превращений у указанных организмов та же, что и в гликолизе (молочнокислом брожении) – удалить пируват из клетки и окислить НАДН, который образовался в 6-й реакции.

Специфические реакции спиртового брожения

Для синтеза рибозы и НАДФН существует специальный путь

Так как в клетках непрерывно просходят реакции синтеза белков, то для этого процесса требуются рибонуклеиновые кислоты. В свою очередь для синтеза самих нуклеиновых кислот, а точнее пуриновыхипиримидиновыхнуклеотидов, требуется рибозо-5-фосфат. Если клетка готовится к делению, то для синтеза ДНК ей нужны дезоксирибонуклеотиды, которые образуются при участии НАДФН. Молекулы НАДФН также используются:

• 
  для синтеза жирных кислот (печень, жировая ткань),
  
• 
  для синтеза холестеролаи других стероидов (печень),
  
• 
  для синтезаглутаминовой кислоты из α-кетоглутаровой кислоты (реакция восстановительного аминирования),
  
• 
  для систем антиоксидантной защиты клетки от свободно-радикального окисления (эритроциты).
  

В клетке существует процесс, обеспечивающий одновременное образование рибозы и НАДФН – это пентозофосфатный путь.

Пентозофосфатный путь

Наиболее активно реакции пентозофосфатного пути идут в цитозоле клеток печени, жировой ткани, эритроцитах, коре надпочечников, молочной железе при лактации, в гораздо меньшей степени в скелетных мышцах. Этот путь окисления глюкозы не связан с образованием энергии, а обеспечивает анаболизмклеток. В связи с этим у новорожденных и детей первых лет жизни его активность довольно высока.

Пентозофосфатный путь включает два этапа – окислительный и структурных перестроек (неокислительный).

Первый этап

На первом, окислительном, этапе глюкозо-6-фосфат в трех реакциях превращается в рибулозо-5-фосфат, реакции сопровождаются восстановлением двух молекул НАДФ до НАДФН. На этом этапе происходит регуляция процесса: инсулинповышает активностьглюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы ифосфоглюконат-дегидрогеназы.

Реакции первого этапа

Второй этап

Второй этап – этап структурных перестроек, благодаря которым пентозы способны возвращаться в фонд гексоз. В этих реакциях рибулозо-5-фосфат изомеризуется дорибозо-5-фосфата и ксилулозо-5-фосфата. Далее под влиянием ферментов транскетолазы и трансальдолазы происходят структурные перестройки с образованием других моносахаридов. При реализации всех реакций второго этапа пентозы превращаются во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегидфосфат. Глицеральдегид-3-фосфат в зависимости от условий и вида клеток может либо "проваливаться" во 2-й этап гликолиза либо через диоксиацетонфосфат восстанавливаться до глицерол-3-фосфата и далее направляться в синтез фосфатидной кислоты и далее триацилглицеролов. При необходимости из него могут образоваться и гексозы.

Реакции второго этапа

Особенности пентозофосфатного пути в разных клетках

Если клетка нуждается в больших количествах НАДФН (например, синтез жирных кислот в печени или синтез холестерола), то активно будут идти как 1-й, так и 2-й этапы. Образованные фруктозо-6-фосфат иглицеральдегидфосфат в реакциях глюконеогенеза превратятся в глюкозо-6-фосфат, и цикл начнется вновь.

Особенность пентозного шунта в адипоците

Особенность пентозного шунта в эритроците

Если клетке нужны НАДФНи энергия АТФ (как в эритроците), то фруктозо-6-фосфат иглицеральдегидфосфатна выходе из 2-го этапа "провалятся" в гликолитическиереакции.

Если клетка растет и делится, то ей необходимы НАДФН и рибозо-5-фосфат. В этом случае 2-й этап идти не будет, весь образуемый на 1-м этапе рибулозо-5-фосфат превратится в рибозо-5-фосфат, который используется для синтеза нуклеотидов. НАДФН будет расходоваться на синтез дезоксирибонуклеотидов.

Особенность пентозного шунта при активном синтезе ДНК