Про цукровий діабет
Будь-який живий організм - це відкрита система, тобто його життєдіяльність тісно пов'язана з навколишнім середовищем, звідки він отримує поживні речовини і кисень, а виділяє кінцеві продукти розпаду. Найрізноманітніші перетворення, що відбуваються в організмі надійшли сполуками, носять назву метаболізму,, який включає два тісно взаємообумовлених фази: анаболічні і катаболическую. Перша являє ендогенний синтез речовин або їх надходження ззовні. Катаболізм – прямо протилежний процес: розпад хімічної молекули або виділення її з організму.
Звісно, щоб організм функціонував нормально, необхідні тісні контакти між фізичними і хімічними перетвореннями найрізноманітніших за природою з'єднань.
Особлива роль у регулюванні цих процесів належить балансу енергії, причому катаболізм зазвичай супроводжується її вивільненням, а більшість реакцій біосинтезу належить до эндэргоническим.
Всі відомі класи органічних речовин, що виявляються в тканинах, включають представників від найпростіших, які не здатні до гідролізу, до дуже складних біополімерів. Тому в катаболічної фази виділяють три стадії: гідролітичну, специфічнуі неспецифічну.
Гідролітична стадія характеризується розпадом складних вуглеводів, ліпідів, полінуклеотидів і білків до монопроизводных. Вона локалізується в шлунково-кишковому тракті, де в ролі субстратів виступають харчові компоненти, а також у тканинах - у цей процес втягуються вищеперелічені ендогенні представники.
Специфічна стадія - це подальший окислювальний (аеробний, рідше - анаеробний) розпад моноструктур. Основна мета - привести специфічні перетворення до одного знаменника (щоб зменшити кількість необхідних ферментів). Такими загальними метаболітами служать ацетил-КоА, піруват і деякі сполуки циклу трикарбонових кислот (схема 1).
Після гідролізу полісахаридів утворюються моносахариди, в першу чергу, глюкоза. Вона надходить у клітину і фосфорилюється під дією ферменту гексокінази. Фосфорний ефір глюкози (глюкозо-6-фосфат) піддається гліколізу, кінцевим продуктом якого є піруват. В мітохондріях ця a-кетокислота під впливом полиферментного комплексу перетворюється в ацетил-КоА (окислювальне декарбоксилювання пірувату).
Аналогічні зміни відбуваються з продуктом гідролізу багатьох дво - і більше компонентних ліпідів (нейтральних жирів, глицерофосфатидов) - гліцерином. Він також фосфорилюється і після окислення перетворюється в дигидроксиацетонфосфат або глицероальдегид-3-фосфат, які є метаболітами гліколізу. Кінцеве з'єднання останнього, як вже було зазначено вище, використовується в процесі окисного декарбоксилювання ПЧК. Вищі жирні кислоти - компоненти більшості ліпідів - служать субстратами аеробного окислювання, у результаті утворюється ацетил-КоА.
Схема 1. Стадії катаболізму основних біополімерів
Складові частини складних ліпідів - азотисті основи та продукти гідролізу білків - амінокислоти - в своєму складі містять аміногрупу, що, природно, забезпечує їм специфічність. Звідси ці сполуки, втрачаючи NH2 - групи, зберігають вуглецевий скелет, який легко перетворюється в вище названі речовини (піруват, ацетил-КоА і метаболіти циклу трикарбонових кислот).
Для більшості органічних структур кінцевими продуктами розпаду є вуглекислий газ, вода, а для азотовмісних - ще й аміак, який знешкоджується, перетворюючись в сечовину. Вуглекислий газ утворюється шляхом звичайного декарбоксилювання.
Розглянемо синтез ендогенної води. Справа в тому, що кисень в принципі досить токсичне з'єднання, тому фактично так званий аеробний розпад органічних речовин здійснюється зазвичай не приєднанням кисню до субстрату, а відщепленням від останнього водню. Електрони і протони, проходячи через ряд проміжних переносників, досягають кисню з подальшим утворенням води (біологічне окислення). У цьому процесі відбувається ступеневу вивільнення енергії (частіше три, рідше два рази). Майже половина використовується для синтезу АТФ з АДФ і неорганічного фосфату (окисне фосфорилювання). Інша частина, виділяючись у вигляді тепла, забезпечує сталість температури тіла теплокровних тварин, в тому числі людини. У природі є багато речовин, в першу чергу, токсини патогенної мікрофлори, які порушують взаємодію біологічного окислення з окислювальним фосфорилюванням, в результаті зростає кількість теплової енергії (гіпертермія) і знижується генез АТФ. Останній є універсальним макроэргом, який використовується в м'язовому скороченні, передачі нервового імпульсу, в біосинтезі різних сполук. Тому патологія біоенергетичних процесів проявляється розвитком м'язової слабкості, загальним нездужанням (симптоматика, характерна для більшості інфекційних захворювань).
Слід зазначити, головна реакція, відповідальна за перенесення водню на кисень, забезпечується наступними переносниками: НАД+, ФАД або ФМН, вітамінами Е або До, коензимом Q. Тому дефіцити вітамінів РР (компонент НАД+), В2 (складова частина ФАД, ФМН), ДО, токоферолів провокують розвиток патологічних станів.
Якщо порівнювати обидві фази метаболізму - анаболічні та катаболическую, виявиться, що вони тісно взаємопов'язані між собою. Продукти розщеплення використовуються в організмі для синтезу різних речовин, крім того, енергія, те що вивільняється при розпаді сполук, необхідна для утворення макромолекул. І третє сполучна ланка: в реакціях окислення, характерних для катаболізму, утворюються так звані відновлювальні еквіваленти (наприклад, НАД+Н+, НАДФН+Н+, ФАДН2), водні яких входять до складу органічних сполук.
Таким чином, у анаболической фазі також можна виділити три стадії, причому перша - неспецифічна - загальна для обох фаз. Її продукти можуть поставлятися для генезу продуктів ліпідного, вуглеводного та азотистого походження. Друга стадія анаболізму завершується утворенням найпростіших специфічних представників різних класів (моносахаридів, вищих жирних кислот, амінокислот та ін). Синтез біополімерів може йти двома способами. Для отримання глікогену або гетерополисахаридов (гіалуронової кислоти, хондроїтинсульфату, гепарину) потрібні лише активовані субстрати (УДФ-глюкоза, УДФ-галактоза і їх похідні), відповідні ферменти. Генез ж поліпептидів (білків) називається матричним, так як для забезпечення специфічності протеїну необхідна матриця, роль якої виконує інформаційна РНК, у свою чергу, для синтезу останньої матрицею служить транскриптон ДНК.
Як ми не намагаємося розділити всі що протікають в клітині процеси, зробити це неможливо. Всі вони тісно пов'язані між собою, жорстко залежать один від одного. Тому ушкодження хоча б однієї ланки завжди призводить до глибоких порушень самих різних сторін метаболізму. Для ілюстрації даного судження зупинимося на характеристиці взаємин вуглеводного метаболізму з іншими видами обмінів.
