2)Облегчённый транспорт (диффузия) – расположены на серозной стороне клеток, не связывают ион Na+. Глюкоза просто перемещается через транспортный белок из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией (кровь) без расхода энергии.
Обеспечивается белками семейства ГлюТ, о которых мы поговорим позже.
Стоит заметить, что вторично-активный транспорт используется тогда, когда концентрации глюкозы в кишечнике НИЗКАЯ. Если концентрация глюкозы в просвете кишечника велика, то она также может транспортироваться в клетку путем облегченной диффузии.
Клетки почечных канальцев так же используют вторично-активный транспорт для реабсорбции глюкозы обратно в кровь. Таким образом, они могут, аналогично энтероцитам, транспортировать глюкозу против градиента её концентрации. Другие типы клеток используют в основном облегчённую диффузию, который снижают концентрационный градиент глюкозы (из области с большей концентрацией транспортируют в область с меньшей концентрацией).
В отличие от глюкозы и галактозы, фруктоза и другие моносахара всегда транспортируются белкамитранспортерами, не зависящими от градиента натрия, т.е. облегченной диффузией. Так, на апикальной мембране энтероцитов находится транспортный белок ГлюТ-5, через который фруктоза диффундирует в клетку.
После выхода в кровь, оттекающую от кишечника, моносахариды движутся по сосудам воротной системы в печень, частично задерживаются в ней, частично выходят в большой круг кровообращения. Следующей их задачей стоит проникновение в клетки органов. Из крови внутрь клеток глюкоза попадает при помощи облегченной диффузии по градиенту концентрации с участием белковпереносчиков (глюкозных транспортеров – "ГлюТ").
Поблагодарить меня: 5469 3900 1275 3412
Глюкозный Транспортёр = ГлюТ
Всего выделяют 12 типов транспортеров глюкозы, отличающихся локализацией, сродством к глюкозе и способностью к регулированию.
Т.е. мы говорим о разных ИЗОФОРМАХ этого белка. Они выполняют одинаковую функцию, но имеют разную первичную структуру и органоспецифичны.
ГлюТ-1 - на мембранах всех клеток и ответственны за базовый транспорт глюкозы в клетки, требуемый для поддержания жизнеспособности.
ГлюТ-2 - особенностями являются способность пропускать глюкозу в двух направлениях и низкое сродство к глюкозе. Переносчик представлен, в первую очередь, в гепатоцитах, которые после еды захватывают глюкозу, а в постабсорбтивный период и при голодании поставляют ее в кровь. Также присутствует этот транспортер в эпителии кишечника и почечных канальцев. Присутствуя на мембранах β-клеток островков Лангерганса, ГлюТ-2 переносит глюкозу внутрь при ее концентрации свыше 5,5 ммоль/л и благодаря этому генерируется сигнал для увеличения выработки инсулина. В печени же Км для ГлюТ-2 относительно высока – 15ммль/л. Таким образом, печень преобразует глюкозу в другие молекулыаккумуляторы (гликоген) только тогда, когда уровень глюкозы в крови высокий, например, сразу после приёма пищи.
ГлюТ-3 - обладает высоким сродством к глюкозе и представлен в нервной ткани. Поэтому нейроны способны поглощать глюкозу даже при низких ее концентрациях в крови.
ГлюТ-4 – в мышцах и жировой ткани, являются чувствительными к инсулину. При действии инсулина на клетку они выходят на поверхность мембраны и переносят глюкозу внутрь. Указанные ткани получили название инсулинзависимых.
Поблагодарить меня: 5469 3900 1275 3412
Инсулин-зависимый транспорт
Итак, мы видим, что к рецептору адипоцита, допустим, присоединился гормон – инсулин. Это стимулирует выход белка, глюкозного транспортёра (ГлюТ-4) на внешнюю мембрану клетки. Таким образом адипоцит (или же мышечная клетка) может транспортировать глюкозу внутрь клетки за счёт облегчённой диффузии при помощи белка-транспортёра.
Некоторые ткани совершенно нечувствительны к действию инсулина, их называют инсулиннезависимыми. К ним относятся нервная ткань, стекловидное тело, хрусталик, сетчатка, клубочковые клетки почек, эндотелиоциты, семенники и эритроциты.
Поблагодарить меня: 5469 3900 1275 3412
ПУТИ ПРЕВРАЩЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ В КЛЕТКЕ. ИСТОЧНИКИ ГЛЮКОЗЫ В КЛЕТКЕ
Наличие глюкозы в клетке обеспечивается:
в первую очередь, проникновением ее из крови.
также почти все клетки имеют запасы гликогена, который используется как внутриклеточный резерв глюкозы.
гепатоциты и почки обладают способностью синтезировать глюкозу из неуглеводных компонентов
(глюконеогенез).
Судьба глюкозы в клетке очень интересна и имеет несколько вариантов развития событий, в которых глюкоза активируется (фосфорилируется), превратившись в глюкозо-6-фосфат.
Это превращение обеспечивает фермент гексокиназа, которая при поступлении глюкозы в клетку, немедленно фосфорилирует её(глюкозу). Этот фермент называют ещё «ловушкой» для глюкозы, т.к. фосфорилированная гексокиназой глюкоза уже не может выйти из клетки.
Поблагодарить меня: 5469 3900 1275 3412
Получается, что гексокиназа поймала глюкозу, повесила на неё фосфатную группу, чтобы она точно не ушла из клетки. Почему она не может уйти?
фосфатный эфир глюкозы не в состоянии выйти из клетки, так как молекула отрицательно заряжена и отталкивается от фосфолипидной поверхности мембраны.
наличие заряженной группы обеспечивает правильную ориентацию молекулы(фу, разве существует правильная ориентация в современном мире…) в активном центре фермента.
уменьшается концентрация свободной (нефосфорилированной) глюкозы в клетке, что способствует диффузии новых ее молекул из крови.
Ивот такая, уже активная форма глюкозы – глюкозо-6фосфат – может иметь несколько вариантов развития событий:
1)Пойти на энергетический обмен – те самые реакции аэробного окисления, о которых мы говорили в прошлом модуле, а так же анаэробного гликолиза для синтеза АТФ, о котором мы поговорим потом)
2)Запастись в виде гликогена, когда глюкозы становится слишком много (а всё потому что кто-то слишком много ел). К синтезу гликогена способны большинство тканей, но мы прекрасно знаем, что особенно ярко это видно на гепатоцитах.
3)Идти в реакции пентозофосфатного пути – превратиться в риболозо-5-фосфат, входящий в состав…(ты знаешь это….) нуклеотидов, конечно.
4)Пойти на синтез триацилглицеролов – липогенез(синтез жиров). Наблюдается в гепатоцитах, миоцитах и адипоцитах
Поблагодарить меня: 5469 3900 1275 3412
5)Синтез холестерола – так же в печени и иных тканях
6)Синтез глюкозаминов и других гетерополисахаридов.
Поблагодарить меня:
ПЕРЕРЫВ НА МЕМЫ ПО ТРАДИЦИИ
ОСОБЕННОСТИ ФЕРМЕНТОВ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ В ПЕЧЕНИ: УЧАСТИЕ ГЛЮКОКИНАЗЫ И ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТАЗЫ В ПОДДЕРЖАНИИ ПОСТОЯННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ
Мы уже знаем, что глюкоза проникает в клетку при помощи облегчённой диффузии (ГлюТ-транспортёров).
После попадания в клетку глюкоза фосфорилировалась (поймалась) гексокиназой и превратилась в глюкозо-6-фосфат, который может пойти на очень большое количество важных клеточных процессов, это мы видели на предыдущей странице.
А теперь поговорим о том, что метаболизм глюкозы в печени имеет принципиальные отличия от других тканей. Так, фермент гексокиназа здесь представлен его изоформой, получившей название глюкокиназа (или гексокиназа IV).
И да, все процессы, о которых мы сегодня говорим, происходят в цитоплазме
Помним, что изоферменты – это ферменты, обладающие одинаковой функцией, но разной первичной структурой, что делает их органоспецифичными, т.е. определенные изоформы фермента свойственны определенным клеткам. Как креатинкиназа и её изоформы ММ(мышечная), ВМ(сердечная), ВВ(мозг), например.
Поблагодарить меня: 5469 3900 1275 3412
Вчем заключаются отличия глюкокиназы от гексокиназы?
НИЗКОЕ СРОДСТВО К ГЛЮКОЗЕ (в 1000 раз меньше),
что ведет к захвату глюкозы печенью только при ее
высокой концентрации в крови (после еды)
Об этом мы с тобой говорили в самой первой методичке в конце, я тогда приводила этот случай (гексокиназа и глюкокиназа печени) в пример для демонстрации значения Константы Михаэлиса. Если ты хорошо учился, то ты помнишь, что чем меньше Km, тем выше сродство фермента к субстрату, реакция протекает при малых концентрациях субстрата.
Так вот, у глюкокиназы сродство намного ниже, то есть
Константа Михаэлиса (Km ) высокая. Глюкокиназе требуется аж 5-6 ммоль глюкозы, чтобы начать её фосфорилировать, тогда как обычной гексокиназе
необходимо всего лишь 0,05 ммоль глюкозы, чтобы начать работать.
И поскольку глюкокиназа имеет Km равную примерно 5-6 ммоль, скорость фосфорилирования глюкозы в гепатоцитах будет увеличиваться по мере значительного повышения уровня глюкозы в крови,
например, после приёма пищи с высоким содержанием углеводов.
Таким образом, высокая Km глюкокиназы способствует хранению глюкозы в виде гликогена в клетках печени, но, опять же, только при её избытке.
Поблагодарить меня: 5469 3900 1275 3412
продукт реакции глюкозо-6-фосфат не ингибирует фермент, в то время как в других тканях гексокиназа чувствительна к такому влиянию. Это позволяет гепатоциту в единицу времени захватывать глюкозы больше, чем он может сразу же утилизовать,
чувствительность к действию инсулина – фермент активируется этим гормоном.
Благодаря таким отличиям гепатоцит может эффективно захватывать глюкозу после еды, накапливать и впоследствии метаболизировать ее в любом направлении:
синтез гликогена (гликогеногенез),
получение рибозо-5-фосфата (пентозофосфатный путь),
окисление до ацетил-SКоА и синтез из него жирных кислот и холестерина.
Да, нам необходимо синтезировать глюкозо-6-фосфат в клетках. То нам так же необходимо поддерживать уровень глюкозы в крови. Для этого можно превратить глюкозо-6-фосфат обратно в глюкозу.
Поблагодарить меня: 5469 3900 1275 3412