Гормональная регуляция обмена глюкозы в организме человека

Рассмотрение глюкозы как одного из основных энергетических ресурсов живого организма. Регулирование гормонами, вырабатываемыми разными железами, обмена глюкозы в организме и поддержании ее нормального уровня в крови. Сахарный диабет и гипогликемия.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования и науки, молодёжи и спорта Украины

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина

Кафедра биохимии

Курсовая работа

по нормативному курсу биохимия

на тему:

Гормональная регуляция обмена глюкозы в организме человека

Выполнила:

Студентка 2го курса

Пуковецкая О.А.

Проверила:

Кандидат биологических наук,

доцент каф. биохимии

Никитченко Ирина Васильевна

Харьков 2012

Содержание

Список условных сокращений

Введение

1. Источники глюкозы в крови

2. Регуляция содержания глюкозы в крови гормонами

3. Нарушения обмена глюкозы в организме человека

3.1 Гиперсекреция инсулина

3.2 Сахарный диабет

3.3 Почечный порог для глюкозы, глюкозурия

3.4 Гипогликемия

Заключение

Список используемой литературы

Список условных сокращений

АТФ - Аденозинтрифосфат;

НАД - никотинамидадениндинуклеотид;

НАДФ - никотинамидадениндинуклеотидфостат;

АДФ - Аденозиндифосфат;

АМФ - Аденозинмонофосфат;

цАМФ - циклический Аденозинмонофосфат;

АКТГ- Адренокортикотропный гормон;

ГИ - гликемический индекс;

Введение

глюкоза железы гормон диабет гипогликемия

Углеводы -- главный легко и быстро утилизируемый источник энергии в организме. Благодаря взаимосвязанным аэробному и гликолитическому путям расщепления углеводы дают большой прирост энергии, расходуемой на самые разнообразные метаболические, структурные и физиологические процессы. Особую роль углеводы играют в энергетике ЦНС, использующей около 70% отдаваемой печенью глюкозы.

Однако запасы углеводов в организме невелики. Так, в печени человека массой 70 кг обычно содержится 50-100 г гликогена (что составляет 200-400 ккал), в мышцах -- около 300 г гликогена (что составляет 1200-2000 ккал). Отсюда понятно, почему организм нуждается в постоянном поступлении углеводов с пищей или образованию их из глюкогенных аминокислот (аланина, аспарагиновой и глутаминовой) и из липидов (глицерина).

Кроме энергии, углеводы необходимы для образования пентозофосфата и далее рибонуклеотидов (АТФ), инозиннуклеотидов (участвующих в мышечных сокращениях), коферментов НАД и НАДФ (никотинамидаденин-нуклеотидов), играющих большую роль в переносе ионов водорода, а значит в окислительных процессах (прежде всего в окислительном фосфорилировании, цикле Кребса).

Образующийся в процессе пентозного цикла НАДФ-Н2 обеспечивает процессы синтеза, например образование высших жирных кислот из ацетилкоэнзима А, т.е. процессы липогенеза. Пентозный путь обмена углеводов вне митохондрий крайне важен для синтеза гормонов в эндокринных железах, процессов липолиза в жировой ткани («липиды сгорают в пламени углеводов»).

Превращение глюкозы в пентозном цикле осуществляется окислительным, а не гликолитическим путём.

Глюкоза также крайне важна для синтеза гликогена во многих органах и тканях, но главным образом -- в печени, скелетных мышцах, сердце и головном мозге.

Углеводы в составе мукополисахаридов играют важную роль в структурной организации клеточных мембран и некоторых АМФ, например, в образовании гепарина, а через него участвуют в регуляции антисвёртывающей системы крови. Кроме того, гепарин активирует липопротеиновую липазу.

Глюкоза необходима для синтеза глюкуронидов в печени (обеспечивающей процессы детоксикации), соединительной ткани (обеспечивающей прочность и непроницаемость стенок сосудов и различных органов) и так далее.

Из сказанного ясно, что углеводы (как мономеры, так и полимеры) играют важную роль во многих жизненных процессах организма.[1]

1. Источники глюкозы в крови

Углеводы, содержащиеся в пищевом рационе:

А) Большинство углеводов, поступающих в организм с пищей, гидролизуется с образованием глюкозы, галактозы или фруктозы, которые через воротную вену поступают в печень. Галактоза и фруктоза быстро превращаются в печени в глюкозу.

Б) Различные глюкозообразующие соединения, вступающие на путь глюконеогенеза. Эти соединения можно разделить на две группы:

· соединения, превращающиеся в глюкозу и не являющиеся продуктами ее метаболизма, например аминокислоты и пропионат;

· соединения, которые являются продуктами частичного метаболизма глюкозы в ряде тканей; они переносятся в печень и почки, где из них ресинтезируется глюкоза. Так, лактат, образующийся в скелетных мышцах и эритроцитах из глюкозы, транспортируется в печень, и почки, где из него вновь образуется глюкоза, которая затем поступает в кровь и ткани. Этот процесс называется циклом Кори или циклом молочной кислоты Цикл молочной кислоты (цикл Кори) и глюкозо-аланиновый цикл. [2]

2. Регуляция содержания глюкозы в крови гормонами

Скорость транспорта глюкозы, как и транспорта других моносахаридов, существенно увеличивается инсулином. Если поджелудочная железа продуцирует большие количества инсулина, скорость транспорта глюкозы в большинстве клеток возрастает более чем в 10 раз по сравнению со скоростью транспорта глюкозы при отсутствии инсулина. Напротив, при отсутствии инсулина количество глюкозы, которое может диффундировать внутрь большинства клеток, за исключением клеток мозга и печени, столь мало, что не в состоянии обеспечить нормальный уровень энергетических потребностей.

Скорость потребления глюкозы большинством клеток находится под контролирующим влиянием скорости продукции инсулина поджелудочной железой.

Как только глюкоза попадает в клетки, она связывается с фосфатными радикалами в соответствии со следующей схемой реакции:

Фосфорилирование осуществляется главным образом ферментом глюкокиназой в печени или гексокиназой в большинстве других клеток. Фосфорилирование глюкозы является почти полностью необратимой реакцией, исключая клетки печени, эпителиоциты почечного тубулярного аппарата и клетки кишечного эпителия, в которых присутствует другой фермент -- глюкофосфорилаза. Будучи активирована, она может сделать реакцию обратимой. В большинстве тканей организма фосфорилирование служит способом захвата глюкозы клетками. Это происходит в связи со способностью глюкозы немедленно связываться с фосфатом, а в такой форме она не может выходить обратно из клетки, кроме некоторых особых случаев, в частности из клеток печени, которые располагают ферментом фосфатазой.

После поступления внутрь клетки глюкоза практически немедленно используется клеткой для энергетических целей либо запасается в виде гликогена, который является крупным полимером глюкозы.

Все клетки организма способны запасать какие-то количества гликогена, но особенно большие его количества депонируются клетками печени, которая может запасать гликоген в количествах, составляющих от 5 до 8% веса этого органа, или мышечными клетками, содержание гликогена в которых составляет от 1 до 3%. Молекула гликогена может полимеризоваться так, что в состоянии иметь практически любую молекулярную массу; в среднем молекулярная масса гликогена составляет около 5 млн. В большинстве случаев гликоген, осаждаясь, образует крупные гранулы.

Превращение моносахаридов в преципитирующее соединение с большой молекулярной массой (гликоген) дает возможность запасать большие количества углеводов без заметного изменения осмотического давления во внутриклеточном пространстве. Высокая концентрация растворимых моносахаридов с низкой молекулярной массой могла бы приводить к катастрофическим последствиям для клеток в связи с формированием огромного градиента осмотического давления по обе стороны клеточной мембраны.

Процесс расщепления гликогена, хранящегося в клетках, который сопровождается высвобождением глюкозы, называют гликогенолизом. Затем глюкоза может использоваться в целях получения энергии. Гликогенолиз невозможен без реакций, обратных реакциям получения гликогена, при этом каждая вновь отщепляющаяся от гликогена молекула глюкозы подвергается фосфорилированию, катализируемому фосфорилазой. В состоянии покоя фосфорилаза пребывает в неактивном состоянии, поэтому гликоген хранится в депо. Когда появляется необходимость получить глюкозу из гликогена, прежде всего должна активироваться фосфорилаза. [5]. См. приложение 1

Два гормона -- адреналин и глюкагон -- могут активировать фосфорилазу и таким образом ускорять процессы гликогенолиза. Начальные моменты влияний этих гормонов связаны с образованием в клетках циклического аденозинмонофосфатау который затем запускает каскад химических реакций, активирующих фосфорилазу. См. Приложение 2.

Адреналин выделяется из мозгового вещества надпочечников под влиянием активации симпатической нервной системы, поэтому одна из ее функций заключается в обеспечении обменных процессов. Эффект адреналина особенно заметен в отношении клеток печени и скелетных мышц, чт...