Нервная ткань биохимия северин

По своему соcтаву и процессам метаболизма нервная ткань значительно отличается от других тканей.

Центральная функциональная клетка нервной ткани — нейрон — связана с помощью дендритов и аксонов с такими же клетками и клетками других типов, например, с секреторными и мышечными клетками. Клетки разделены синаптическими щелями. Связь между клетками осуществляется путем передачи сигнала. Сигнал проходит от тела нейрона по аксону до синапса. В синаптическую щель выделяется вещество-медиатор. Медиатор вступает в связь с рецепторами на другой стороне синаптической щели. Это обеспечивает восприятие сигнала и генерацию нового сигнала в клетке-акцепторе.

1. Генерация электрического сигнала (нервного импульса)

2. Проведение нервного импульса

3. Запоминание и хранение информации.

4. Формирование эмоций и поведения.

ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И МЕТАБОЛИЗМА НЕРВНОЙ ТКАНИ

Специфику нервной ткани определяет гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). ГЭБ имеет избирательную проницаемость для различных метаболитов, а также способствует накоплению некоторых веществ в нервной ткани. Например, в нервной ткани на долю глутамата и аспартата приходится примерно 70-75% от общего количества аминокислот. Таким образом, внутренняя среда нервной ткани намного отличается по химическому составу от других тканей.

ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ НЕРВНОЙ ТКАНИ.

1. Структурная: входят в состав клеточных мембран нейронов.

2. Функция диэлектриков (обеспечивают надежную электрическую изоляцию).

3. Защитная. Ганглиозиды являются очень активными антиоксидантами — ингибиторами перекисного окисления липидов (ПОЛ). При повреждении ткани мозга ганглиозиды способствуют ее заживлению.

4. Регуляторная. Фосфатидилинозиты являются предшественниками биологически активных веществ.

Большая часть липидов нервной ткани находится в составе плазматических и субклеточных мембран нейронов и в миелиновых оболочках. В нервной ткани по сравнению с другими тканями организма содержание липидов очень высокое.

Особенность липидного состава нервной ткани: есть фосфолипиды (ФЛ), гликолипиды (ГЛ) и холестерин (ХС), нет нейтральных жиров. Эфиры холестерина можно встретить только в участках активной миелинизации. Сам холестерин синтезируется интенсивно только в развивающемся мозге. В мозге взрослого человека низка активность ОМГ-КоА-редуктазы — ключевого фермента синтеза холестерина. Содержание свободных жирных кислот в мозге очень низкое.

Некоторые нейромедиаторы после взаимодействия со специфическими рецепторами изменяют свою конформацию и изменяют конформацию фермента фосфолипазы С, которая катализирует расщепление связи в фосфатидилинозите между глицерином и остатком фосфата, в результате чего образуется фосфоинозитол и диацилглицерин. Эти вещества являются регуляторами внутриклеточного метаболизма. Диацилглицерин активирует протеинкиназу С, а фосфоинозитол вызывает повышение концентрации Са 2+ . Ионы кальция влияют на активность внутриклеточных ферментов и участвуют в работе сократительных элементов нервных клеток: микрофиламентов, что обеспечивает передвижение различных веществ в теле нервной клетки, аксоне и растущем кончике аксона. Протеинкиназа С участвует в реакциях фосфорилирования белков внутри нервных клеток. Если это белки-ферменты, то меняется их активность, если это рибосомальные или ядерные белки, то изменяется скорость биосинтеза белков.

Липиды постоянно обновляются. Скорость их обновления различна, но в целом низка.. Некоторые липиды (например: холестерин, цереброзиды, фосфатидилэтаноламины, сфингомиелины) обмениваются медленно — в течение месяцев и даже лет. Исключение составляют фосфатидилхолин и, особенно, фосфатидилинозиты (содержат глицерин, фосфат, спирт (инозит), жирные кислоты) — они обмениваются очень быстро (сутки, недели).

Синтез цереброзидов и ганглиозидов протекает с большой скоростью в развивающемся мозге в период миелинизации. У взрослых почти все цереброзиды (до 90%) находятся в миелиновых оболочках, а ганглиозиды — в нейронах.

5 Биохимия нервной ткани в.250599

Биохимия нервной ткани

По своему соcтаву и процессам метаболизма нервная ткань значительно отличается от других тканей.

1. Генерация электрического сигнала (нервного импульса)

2. Проведение нервного импульса

3. Запоминание и хранение информации.

4. Формирование эмоций и поведения.

ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И МЕТАБОЛИЗМА НЕРВНОЙ ТКАНИ

ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ НЕРВНОЙ ТКАНИ.

1. Структурная: входят в состав клеточных мембран нейронов.

2. Функция диэлектриков (обеспечивают надежную электрическую изоляцию).

Читайте также: Мазь для регенерации тканей после операции обрезания

4. Регуляторная. Фосфатидилинозиты являются предшественниками биологически активных веществ.

Литература / Биологическая Химия Северин 2008

Раздел 11. Интеграция метаболизма

Рис. 11.12. Роль паратгормона в регуляции обмена кальция:

1,25(ОН)-D3 — 1,25-дигидроксихолекальциферол — кальцитриол; МКЖ — межклеточная жидкость

переносящих белков, которые обеспечивают всасывание ионов Са 2+ из кишечника и реабсорбцию их в почках.

Таким образом во внеклеточной жидкости повышается концентрация Са 2+ до уровня, способного обеспечить минерализацию органического матрикса костной ткани. Это основная функция кальцитриола. Однако если с помощью этих механизмов концентрация Са 2+ остается низкой, гормон стимулирует резорбцию кости. Такой же эффект наблюдается при передозировке витамина Д 3 .

Наиболее частым нарушением в обмене кальция, который наблюдается у детей раннего возраста, является рахит. Заболевание развивается при недостаточности витамина Д 3 в организме и является следствием нарушения минерализации костей. Костная ткань не имеет необходимой жесткости и у детей обнаруживаются различные деформации скелета.

Причинами заболевания могут быть:

• недостаточность витамина Д 3 в пищевом рационе;

Рис. 11.13. Синтез кальцитриола:

1 — 7-холестеролдегидрогеназа; 2 — 25-гидроксилаза печени; 3 — 1-гидроксилаза почек

• нарушение всасывания жирорастворимых компонентов пищи в кишечнике,

• низкий уровень синтеза эндогенного витамина Д 3 в организме из-за недостаточного пребывания ребенка на солнце;

• дефекты в структуре 25α-или 1α-гидроксилаз, нарушающие превращение

витамина Д 3 в кальцитриол.

Кальцитонин — пептидный гормон. Синтезируется в К-клетках щитовидной железы и С-клетках паращитовидных желез, как все белковые гормоны, в виде высокомолекулярного предшественника. Гормон является антагонистом ПТГ и освобождается в кровь при повышении концентрации кальция в крови. Рецепторы к кальцитонину обнаружены на клетках костной ткани и почек. Реализация действия гормона осуществляется через аденилатциклазную систему. Кальцитонин снижает активность остеокластов, ингибирует освобождение Са 2+ из костной ткани и стимулирует экскрецию кальция с мочой.

У женщин в постменопаузе наблюдается снижение секреции кальцитонина, поскольку синтез и секреция этого гормона зависит от продукции эстрогенов. Следствием этого является развитие остеопороза.

Влияние основных гормонов на метаболизм клеток приведено в табл. 11.3.

Обезвреживание метаболитов и обмен чужеродных соединений в печени

Печень — самый крупный орган в организме человека и животных; у взрослого человека ее масса 1,5 кг. Хотя печень составляет 2-3% массы тела, она поглощает от 20 до 30% потребляемого организмом кислорода.

Важнейшими функциями печени являются метаболическая, депонирующая, барьерная, экскреторная и гомеостатическая (рис. 12.1).

Рис. 12.1. Обмен веществ в печени

Метаболическая. Продукты расщепления питательных веществ поступают в печень из пищеварительного тракта через воротную вену. В печени протекают сложные процессы обмена белков и аминокислот, липидов, углеводов, биологически активных веществ (гормонов, биогенных аминов и витаминов), микроэлементов. В печени синтезируются многие вещества (например, глюкоза, холестерин и желчные кислоты), необходимые для функционирования других органов.

Читайте также: Плотная саржевая или полотняная ткань 3 буквы ответ

Депонирующая. В печени происходит накопление гликогена. Из печени в организм постоянно поступают макроэргические соединения и структурные блоки, необходимые для синтеза сложных макромолекул.

Барьерная. В печени осуществляется обезвреживание (биохимическая трансформация) чужеродных и токсичных соединений, поступивших с пищей или образовавшихся в кишечнике, а также токсических веществ экзогенного происхождения.

Экскреторная. Из печени различные вещества эндо- и экзогенного происхождения либо поступают в желчные протоки и выводятся с желчью (более 40 соединений), либо попадают в кровь, откуда выводятся почками.

Гомеостатическая. Печень выполняет важные функции по поддержанию постоянного состава крови (гомеостаза), обеспечивая синтез и поступление в кровь различных метаболитов, а также поглощение, трансформацию и экскрецию многих компонентов плазмы крови.

Печень принимает участие в метаболизме почти всех классов веществ (рис. 12.2).

Раздел 12. Обезвреживание метаболитов .

Метаболизм углеводов. Глюкоза и другие моносахариды поступают в печень из плазмы крови. Здесь они превращаются в глюкозо-6-фосфат и другие продукты гликолиза. Затем глюкоза депонируется в виде резервного полисахарида гликогена или превращается в жирные кислоты. При снижении уровня глюкозы печень начинает поставлять глюкозу за счет мобилизации гликогена. Если запас гликогена оказывается исчерпанным, глюкоза может синтезироваться в процессе глюконеогенеза из таких предшественников, как лактат, пируват, глицерол или углеродный скелет аминокислот.

Метаболизм липидов. Жирные кислоты синтезируются в печени из ацетильных блоков. Затем они включаются в состав жиров и фосфолипидов, которые поступают в кровь в форме липопротеинов. В то же время жирные кислоты поступают в печень из крови. Для энергообеспечения организма большое значение имеет свойство печени конвертировать жирные кислоты в кетоновые тела, которые затем вновь поступают в кровь.

В печени идет синтез холестерола из ацетил-КоА. Затем холестерол в составе липопротеинов транспортируется в другие органы. Избыток холестерола превращается в желчные кислоты и выводится из организма с желчью.

Метаболизм аминокислот и белков. Уровень аминокислот в плазме крови регулируется печенью. Избыточные аминокислоты расщепляются, аммиак связывается в цикле мочевины, мочевина переносится в почки. Углеродный скелет аминокислот включается в промежуточный метаболизм как источник для синтеза глюкозы (глюконеогенез) или как источник энергии. Кроме того, в печени осуществляются синтез и расщепление многих белков плазмы крови.

Биохимическая трансформация. Стероидные гормоны и билирубин, а также лекарственные вещества, этанол и другие ксенобиотики поступают в печень, где они инактивируются и превращаются в полярные соединения.

Депонирование. Печень служит местом депонирования энергетических резервов организма (содержание гликогена может достигать 20% массы печени). В печени также депонируются многие минеральные вещества, микроэлементы, ряд витаминов, в том числе железо (около 15% всего железа, содержащегося в организме), ретинол, витамины A, D, K, B 12 и фолиевая кислота.

Компенсаторные функции печени

Ткани высших организмов нуждаются в постоянном притоке богатых энергией веществ и предшественников для синтеза более сложных макромолекул. Потребности организма обеспечиваются за счет питания, однако оно бывает нерегулярным и неравномерным. Перерывы в поступлении питательных веществ компенсируются печенью, которая вместе с другими тканями, прежде всего жировой тканью, выполняет компенсаторные функции.

В биохимии питания принято различать фазу абсорбции и фазу постабсорбции, которая охватывает состояния организма во время разгрузочных дней (в том числе при соблюдении поста), вплоть до полного голодания. Переход между эти-

ми двумя фазами определяется концентрацией богатых энергией соединений в плазме крови и регулируется гормонами и вегетативной нервной системой.

Фаза абсорбции (утилизации и депонирования) начинается непосредственно с приема пищи и длится примерно 2–4 часа. За счет переваривания пищи в плазме крови временно увеличивается концентрация глюкозы, аминокислот и жиров (триацилглицеролов) (рис. 12.3).

Поджелудочная железа отвечает на это изменением выброса гормонов: увеличением секреции инсулина и уменьшением секреции глюкагона. Увеличение соотношения инсулин/глюкагон в сочетании с богатыми энергией субстратами стимулирует переход тканей (особенно печени, мышечной и жировой тканей) в анаболическую фазу.

В печени из поступающих субстратов синтезируются гликоген и жиры. Гликоген депонируется в печени, жиры в виде липопротеинов очень низкой плотности [ЛПОНП (VLDL)] поступают в кровь. В мышечной ткани также за счет глюкозы пополняется запас гликогена, а из аминокислот синтезируются белки. В жировую ткань жиры поступают из печени и желудочно-кишечного тракта

Раздел 12. Обезвреживание метаболитов .

(в составе хиломикронов и ЛПОНП), а затем депонируются в виде жировых капель. Сердце и нервная ткань используют глюкозу в качестве источника энергии. Клетки сердечной мышцы являются в известном смысле «всеядными», так как они могут получать энергию и из других субстратов.

Рис. 12.4. Фаза постабсорбции

При прекращении поступления пищи вскоре начинается фаза постабсорбции. Эта стадия начинается с изменения секреции гормонов поджелудочной железы: теперь α-клетки секретируют больше глюкагона, а β-клетки прекращают секрецию инсулина. Низкое соотношение инсулин/глюкагон в плазме крови запускает процесс промежуточного метаболизма в обратном направлении. Теперь организм должен вернуться к использованию собственных энергетических резервов. В организме начинается расщепление запасных веществ — гликогена, жиров, белков,

Читайте также: Все про ткань лен

и начинается синтез богатых энергией веществ в печени (рис. 12.4).

В печени происходит мобилизация гликогена (гликогенолиз). Полученная глюкоза используется для обеспечения других тканей, прежде всего мозга, коры надпочечников и эритроцитов, не располагающих собственными резервами глюкозы. Если спустя несколько часов резервы глюкозы в печени окажутся исчерпанными, усиливается процесс глюконеогенеза. Субстраты поступают из мышц (аминокислоты) и жировой ткани (глицерол). Высвободившиеся жирные

кислоты используются печенью для синтеза кетоновых тел (кетогенез), которые направляются в кровь и служат важнейшим источником энергии в постабсорбтивной фазе.

В мышцах резервы глюкозы в виде гликогена используются исключительно для собственных нужд. Аминокислоты, образующиеся за счет медленного расщепления белков, поступают в печень и утилизируются в процессе глюконеогенеза.

В жировой ткани гормоны инициируют липолиз с образованием глицерола и жирных кислот. Жирные кислоты служат источником энергии во многих тканях (за исключением мозга и эритроцитов). Важным приемником жирных кислот является печень, где они используются для синтеза кетоновых тел.

Глюкоза наряду с жирными кислотами и кетоновыми телами является важнейшим источником энергии. Уровень глюкозы в крови поддерживается постоянным 4-6 мМ (0,8–1,0 г/л) благодаря тонкой регуляции процессов ее поступления и потребления. Глюкоза поступает из кишечника (за счет переваривания пищи). При этом печень выполняет функцию «глюкостата»: в фазе абсорбции глюкоза поступает в печень из крови и накапливается в виде гликогена. При дефиците глюкозы (фаза постабсорбции, голодание) печень, напротив, поставляет глюкозу, которая образуется за счет процессов гликогенолиза и глюконеогенеза.

Печень обладает свойством синтезировать глюкозу из других сахаров, например фруктозы и галактозы, или из других продуктов промежуточного метаболизма. Превращение лактата в глюкозу в цикле Кори и аланина в глюкозу в цикле аланина играет особую роль в обеспечении энергией эритроцитов и мышечных клеток.

Необходимыми условиями активного углеводного обмена в печени являются обратимый транспорт сахаров через плазматическую мембрану гепатоцитов (при отсутствии контроля инсулином) и наличие фермента глюкозо-6- фосфатазы, высвобождающего глюкозу из глюкозо-6-фосфата.

Механизмы обезвреживания токсических веществ в печени

Вещества, не используемые организмом, называются чужеродными веществами (ксенобиотиками). Они, как правило, подвергаются химической модификации (детоксикации) и удаляются из организма. Эти вещества могут попадать в организм с пищей, через кожу или путем вдыхания. Обезвреживанию подвергаются вещества, образующиеся в организме: NH 3 , пептидные и стероидные гормоны, катехоламины, продукты катаболизма гема, продукты гниения аминокислот в кишечнике. Лекарственные вещества могут выводиться из организма в неизмененном или модифицированном виде.

Обезвреживание токсичных веществ происходит путем химической модификации в две фазы. В I фазе вещество чаще всего подвергается гидроксили-

Раздел 12. Обезвреживание метаболитов .

Рис. 12.5. Метаболизм и выведение ксенобиотиков из организма:

R — радикал, используемый при конъюгации (глутатион, глюкуронил и др.); М — молекулярная

рованию. Во II фазе происходит реакция конъюгации, продукт, как правило, хорошо растворим и легко удаляется из организма (рис. 12.5).

В мембранах эндоплазматического ретикулума (ЭР) практически всех тканей локализована система микросомального (монооксигеназного) окисления, отвечающая за течение I фазы обезвреживания. Эта система наиболее актив-

на в печени. В клетках некоторых тканей (например, в коре надпочечников) окислительная система локализована в мембранах митохондрий.

Основные ферменты, участвующие в окислительной системе: цитохром Р450-редуктаза — флавопротеин (кофермент FAD или FMN), цитохром Р450

Цитохром Р450 может связывать в активном центре липофильное вещество RH и молекулу кислорода. Один атом кислорода принимает 2 и переходит в форму О 2 — . Донором электронов и протонов является NADPН+H + , который окисляется цитохром Р450-редуктазой. О 2 — взаимодействует с протонами: О 2 — + 2Н + —> Н 2 О, и образуется вода. Второй атом молекулы кислорода включается в гидроксильную группу вещества R-OH.

Суммарное уравнение реакции гидроксилирования вещества RH ферментами микросомального окисления:

RH+ О 2 +[ NADPН +H + ]—>ROH+H 2 О + NADP + .

В результате гидроксилирования возможны повышение растворимости гидрофобного соединения, потеря молекулой ее биологической активности или образование более активного соединения, чем вещество, из которого оно образовалось (рис. 12.6).

Цитохром Р 450 не обладает абсолютной специфичностью, известно много изоформ этого белка, каждая форма имеет много субстратов. Этими субстратами могут быть эндогенные липофильные вещества, а их модификация входит в путь нормального метаболизма этих соединений. Цитохром Р 450 воздействует и на многие гидрофобные чужеродные соединения, в том числе лекарства.

Рис. 12.6. Положение белков монооксигеназной системы в мембране

Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом