Материал: Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012

зується у тканинах мозку, селезінки, легень, нирок під дією тромбоксансинтази. З ТХА2 утворюються інші тромбоксани. Біохімічні механізми проагрегатної дії тромбоксанів грунтуються на його впливі на мобілізацію з внутрішньоклітинних депо іонів кальцію Са2+, що спричинюють активацію скорочувальних білків тромбоцитів і їх адгезію на поверхні ендотелія. Слід вказати на особливе значення співвідношення в крові ТхА2/ ПЦІ2 для характеристики агрегативних властивостей крові та фізіологічного статусу організму.

Простагландини — нестійкі сполуки (час їхнього життя — секунди). Існують 2 форми циклооксигенази: ЦОГ-1 — синтезує простагландини, що забезпечують фізіологічну активність клітин; ЦОГ-2 — синтезує простагландини, які беруть участь у запаленні та клітинній регенерації. Глутатіон є кофактором у біосинтезі простагландинів. Відомо, що ацетилсаліцилова кислота (аспірин) та інші нестероїдні протизапальні препарати є дуже потужними негативними модуляторами (інгібіторами) циклооксигенази (переважно ЦОГ-2) шляхом її ацетилювання. Тоді стає зрозумілим, чому ми приймаємо ці препарати при головному болі, підвищенні температури, запальних захворюваннях. Аспірин використовують також для зниження агрегативних властивостей тромбоцитів.

Лейкотриєни

Арахідонова кислота під дією ліпооксигенази може перетворюватися на гормони, які уже не мають циклічної структури, тобто окремі їх представники характеризуватимуться різним положенням подвійних зв’язків у структурі, а деякі з них утворюють пептидоліпідні комплекси з глутатіоном. Ліпооксигеназа забезпечує утворення лейкотриєнів. Назва «лейкотриєни» походить від двох слів: «лейкоцит» (уперше ці сполуки виявлені в лейкоцитах) і «триєни» (у всіх представників цього класу сполук із чотирьох ненасичених зв’язків три є кон’югованими). Лейкотриєни синтезуються з ейкозанових кислот у лейкоцитах, клітинах мастоцитоми, тромбоцитах і макрофагах по ліпоксигеназному шляху у відповідь на імунологічні й неімунологічні стимули.

Біологічна дія лейкотриєнів

Лейкотриєни розглядаються як медіатори запальних реакцій, вони здатні спричинювати алергійні реакції й анафілактичний шок, сприяють скороченню гладкої мускулатури дихальних шляхів, ШКТ, спричинюють скорочення м’язової тканини бронхів у концентраціях, у 100–1000 разів менших, ніж гістамін; сприяють скороченню коронарних судин. Вважають, що саме через лейкотриєни розвивається інфаркт міокарда (спочатку виникає спазм судин — розвивається

алергійна реакція на якийсь компонент цього спазму + дефіцит кисню в результаті спазму — розвивається зона некрозу).

Потужним інгібітором ліпооксигенази є вітамін Е. Його споживання запобігає розвитку ушкодження міокарда, виникненню алергійних реакцій у організмі. Кортизол інгібує синтез у результаті інгібування ліпооксигенази. Між циклооксигеназою і ліпооксигеназою існують антагоністичні взаємини.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1.Гормони гіпоталамуса — ліберини і стати-

ни.

2.Гормони передньої частки гіпофіза: соматотропін (СТГ), пролактин. Патологічні процеси, пов’язані з порушенням функції цих гормонів.

3.Гормони задньої частки гіпофіза. Вазопресин та окситоцин: будова, біологічні функції.

4.Інсулін: будова, біосинтез і секреція; вплив на обмін вуглеводів, ліпідів, амінокислот і білків. Рістстимулювальні ефекти інсуліну.

5.Глюкагон: регуляція обміну вуглеводів і ліпідів.

6.Тиреоїдні гормони: структура, біологічні

ефекти Т4 та Т3. Порушення метаболічних процесів при гіпота гіпертиреозі.

7.Глюкоза крові (глюкоземія): нормоглікемія, гіпота гіперглікемії, глюкозурія. Цукровий діабет — патологія обміну глюкози.

8.Гормональна регуляція концентрації та обміну глюкози крові.

9.Катехоламіни (адреналін, норадреналін, дофамін): будова, біосинтез, фізіологічні ефекти, біохімічні механізми дії.

10.Стероїдні гормони кори надниркових за-

лоз (С21-стероїди) — глюкокортикоїди та мінералокортикоїди; будова, властивості.

11Жіночі статеві гормони: естрогени, прогестерон. Фізіологічні та біохімічні ефекти; зв’ язок із фазами овуляційного циклу.

12Чоловічі статеві гормони (С19-стероїди). Фізіологічні та біохімічні ефекти андрогенів; регуляція синтезу та секреції.

13.Гормональна регуляція гомеостазу кальцію в організмі. Паратгормон, кальцитонін, кальцитріол.

14.Калікреїн-кінінова система крові й тканин. Лікарські засоби — антагоністи кініноутворення.

15.Ейкозаноїди: будова, біологічні та фармакологічні властивості. Аспірин та інші нестероїдні протизапальні засоби як інгібітори синтезу простагландинів.

що розщеплюють вуглеводи. Оскільки α -аміла- за і α -глюкозидаза слини виявляють свою каталітичну дію у слабо лужному середовищі (рН=7,4–8,0), а в шлунку реакція середовища кисла (рН=1,5–1,8), то ферменти каталізують розщеплення вуглеводів у шлунку нетривалий час (20–40 хв), поки харчова маса не стає кислою під впливом НCI. Основним місцем розщеплення вуглеводів є тонкий кишечник, де на вуглеводи діють ферменти підшлункової залози і кишкового соку. У тонкому кишечнику розщеплення вуглеводів відбувається під дією α -амілази, аміло- 1,6-глюкозидази, α -глюкозидази, β -галактози- дази і β -фруктофуронозидази. Кишкова α -аміла- за, як і слинна α -амілаза, розщеплює у полісахаридах внутрішні α -1,4-глікозидні зв’язки, перетворюючи крохмаль, глікоген і декстрини на мальтозу. Розщеплення α -1,6-глюкозидних зв’язків у амілопектині крохмалю і глікогені відбувається в кишечнику під дією ферменту амі- ло-1,6-глюкозидази. Мальтоза, що утворюється в кишечнику, швидко гідролізується під впливом ферменту β -глюкозидази на дві молекули глюкози. Під дією β -галактозидази (лактази) кишкового соку лактоза розщеплюється на глюкозу і галактозу, а під дією β -фруктофуранозидази (сахарази) сахароза в кишечнику розщеплюється на глюкозу і фруктозу.

На внутрішній поверхні тонкого кишечнику розташовуються ворсинки, зовні вкриті кишковим епітелієм. Частина ферментів, які беруть участь у перетравлюванні вуглеводів, перебувають у порожнині тонкої кишки і забезпечують порожнинне травлення (амілаза, аміло-1,6-глю- козидаза). Решта ферментів, переважно мальтаза, лактаза і сахараза, фіксовані на мембранах епітеліальних клітин слизової оболонки тонкого кишечнику. Дисахариди проходять між ворсинками й контактують із фіксованими на них ферментами. Таке травлення дістало назву контактного, пристінкового або мембранного травлення.

Клітковина, що входить до складу харчових продуктів, не перетравлюється ферментами слини і тонкого кишечнику. У товстому кишечнику під впливом ферментів мікроорганізмів клітковина частково розщеплюється до дисахариду целобіози (складається з α - і β -глюкози), моносахариду глюкози, а останні розщеплюються з утворенням оцтової й інших кислот (масляної, молочної, пропіонової), які всмоктуються в кров. Мікроорганізми товстого кишечнику використовують клітковину для біосинтезу вітамінів К, В12, фолієвої кислоти.

Поживна цінність продуктів розщеплення клітковини незначна і тому не враховується при розрахунках раціону. Однак клітковина потрібна як елемент дієти, тому що вона підсилює секреторну функцію кишечнику та його перистальтику.

Всмоктування вуглеводів

Розрізняють такі шляхи транспорту речовин через мембрани:

1. Пасивний транспорт: а) проста дифузія — за градієнтом концентрації; б) полегшена дифу-

зія — теж за градієнтом концентрації, але цьому допомагають білки-переносники.

2. Активний транспорт — проти градієнта концентрації за участю білків-переносників і з використанням енергії.

Вуглеводи всмоктуються у вигляді моносахаридів. Це, головним чином, глюкоза, галактоза

іфруктоза. Частина моносахаридів надходить у кров і лімфу через мембрани клітин тонкого кишечнику за градієнтом концентрації шляхом дифузії, тобто шляхом пасивного транспорту. Однак більша частина моносахаридів (а також амінокислоти) всмоктуються проти градієнта концентрації за допомогою спеціальних білків-пере- носників, тобто шляхом активного транспорту. При цьому білки-переносники з’єднуються на зовнішній поверхні мембран клітин тонкого кишечнику з певним моносахаридом (глюкоза, галактоза, фруктоза та ін.) з утворенням рухливого комплексу переносник-моносахарид. Такий комплекс проходить через мембрану всередину клітини слизової оболонки кишечнику, де комплекс переносник-моносахарид розпадається, моносахарид використовується цими клітинами або надходить у кров, а білок-переносник повертається на зовнішню поверхню мембрани клітин

івступає повторно в реакцію транспортування. Вважають, що білки-переносники приєднують до себе на зовнішній поверхні мембрани клітин тонкого кишечнику до інших контактних ділянок іони Na+, у вигляді такого потрійного комплексу переносник-моносахарид-Nа+ проходить крізь мембрану в цитоплазму клітини тонкої кишки. У цитоплазмі клітин комплекс розпадається, моносахарид використовується в клітині або потрапляє в кров, а іон Nа+ і білок-перенос- ник знову надходять на зовнішню поверхню клітин тонкого кишечнику. Перенос моносахаридів за участю білків-переносників потребує витрати енергії, що вивільняється в результаті розщеплення АТФ.

Транспорт вуглеводів у клітини

Глюкоза, що надходить із порожнини кишечнику, з кров’ю портальної вени потрапляє в печінку, де частина її затримується, а решта через загальний кровотік потрапляє в клітини інших органів і тканин. Глюкоза не може простою дифузією потрапити в клітину, транспорт здійснюється за допомогою двох транспортних механізмів.

1. Перший механізм проникнення глюкози в клітину — полегшена дифузія — здійснюється за допомогою принаймні п’яти білків-переносників, що знаходяться на мембрані клітини (їх познача-

ють від Glut-1 до Glut-5).

Glut-1 міститься у високій концентрації в еритроцитах, у низькій — у м’язах. У жировій тканині та скелетних м’язах переважає Glut-4. Кількість і активність Glut-4 у жировій тканині та скелетних м’язах збільшуються під дією інсуліну. При полегшеній дифузії глюкоза рухається з області високої концентрації в область з низькою концентрацією. Білок-переносник, що знаходиться в мембрані клітини, існує в двох конфор-

маціях. Глюкоза зв’язується з білком-переносни- ком, який, змінюючи свою конформацію, переносить глюкозу в клітину.

2. Другий механізм перенесення глюкози в клітину — котранспорт — енергетично залежний процес транспорту глюкози проти концентраційного градієнта. Рух глюкози сполучений з концентраційним градієнтом Nа+, який утворюється Nа+-К+-АТФазою, що транспортується всередину клітини в той самий час (симпорт). Це забезпечує всмоктування глюкози, галактози навіть при низькій концентрації. Такий тип транспорту характерний для кишечнику, ниркових канальців, судинного сплетення.

Основний моносахарид, що надходить у кровоток із кишечнику, — глюкоза. Підвищення її вмісту в крові на висоті травлення збільшує секрецію інсуліну, який прискорює транспорт глюкози в клітини, змінюючи проникність клітинних мембран, за рахунок активації транспортних білків, відповідальних за проходження глюкози через клітинні мембрани. Винятком є печінка і мозок, оскільки швидкість надходження глюкози в клітини цих органів визначається її концентрацією.

Недостатність лактази

Лактаза міститься в кишечнику немовлят і забезпечує засвоєння лактози грудного молока, розщеплюючи її на глюкозу і галактозу. Після припинення грудного вигодовування або дещо пізніше активність лактази в кишечнику помітно знижується, а в деяких дітей зникає повністю. Лактаза відсутня приблизно в 15 % дорослих людей європейських народностей і в 80 % східних народностей, мешканців Америки. Однак частіше недостатність лактази буває набутою і тимчасовою: вона виникає при багатьох шлунковокишкових захворюваннях. Найхарактерніший прояв недостатності лактази — це діарея (пронос) після прийому молока. Негідролізована лактоза надходить у нижні відділи тонкого кишечнику, де зброджується кишковою флорою з утворенням газів (метеоризм) і кислот; останні, внаслідок осмотичної дії, залучають багато води до кишечнику і виникає пронос. Метеоризм є причиною кишкових кольок. Особливо небезпечна тимчасова недостатність лактази в грудних дітей, оскільки їх основною їжею є молоко: якщо недостатність вчасно не розпізнана, може виникнути тяжка дистрофія.

Перетравлювання і всмоктування ліпідів

Перетравлювання ліпідів у шлунково-кишко- вому тракті відбувається за участю таких ферментів, як шлункова, кишкова і панкреатична ліпази, фосфоліпази, холестеролестерази. Крім ферментів, перетравлюванню ліпідів сприяють емульгатори жирів (жовчні кислоти, моногліцериди, білки, вільні жирні кислоти).

У порожнині рота жири не піддаються перетравлюванню, оскільки слина не містить ферментів, що розщеплюють жири. У шлунку люди-

ни і ссавців є шлункова ліпаза. Однак у дорослому організмі ця ліпаза малоактивна, по-пер- ше, тому, що у шлункового соку рН=1,5–1,8, а оптимальне значення рН для шлункової ліпази перебуває в межах 5,5–7,5; по-друге, ліпаза може інтенсивно гідролізувати тільки попередньо емульговані жири, а в шлунку відсутні речовини, що сприяють їхньому емульгуванню. Високу активність у дітей, особливо грудного віку, виявляє ліпаза ротової порожнини, що всмоктується у шлунок разом із молоком. рН шлункового соку в дітей грудного віку дорівнює приблизно 5,0. Крім цього, грудні діти харчуються молоком, де ліпіди вже в емульгованому стані. Тому в шлунку дітей може розщеплюватися близько 10 % жирів їжі. У дорослих, які вживають значно менше молочних продуктів, у шлунку перетравлюється близько 5 % ліпідів раціону.

Перетравлювання триацилгліцеролів

Головним місцем перетравлювання ліпідів є дванадцятипала кишка й інші відділи тонкого кишечнику, де ліпіди піддаються емульгуванню й ферментативному гідролізу. Емульгування жирів відбувається за участю переважно жовчних кислот, а також моноацилгліцеролів, вільних жирних кислот і білків. Ці речовини обволікають жирові краплі й, будучи поверхнево-активними, зменшують поверхневий натяг на межі жир-вода, завдяки чому вони полегшують емульгування (роздроблення) жирових крапель на дрібніші жирові краплі, також вони стабілізують емульсію жиру, що вже утворилася. Триацилгліцероли можуть всмоктуватися у вигляді дрібних жирових крапель (емульсій) без попереднього гідролізу до гліцеролу й ВЖК. При цьому розмір жирових крапель не повинен перевищувати 0,5 мкм. Однак основна маса триацилгліцеролів всмоктується після розщеплення їх панкреатичною і кишковою ліпазою до моноацилгліцеролів, ВЖК і гліцеролу.

Як уже згадувалося, головним фактором, що сприяє емульгуванню жирів, є жовчні кислоти. Емульгування жирів збільшує поверхню розділу фаз. Ліпаза адсорбується на поверхні міцел, де і відбувається гідроліз. У жовчі міститься також речовина нез’ясованої природи, що активує і стабілізує ліпазу. Оптимум рН ліпази в присутності жовчі зміщується з 8 до 6, тобто до значення рН, що буває у верхньому відділі кишечнику після прийому жирної їжі. Жовчні кислоти активують ліпазу і холестеролестеразу в тонкому кишечнику, а також сприяють всмоктуванню вищих жирних кислот. Вони утворюють із ВЖК і фосфоліпідами стійкі у водному середовищі міцели. Міцела складається з гідрофобного ядра, утвореного ВЖК і моноацилгліцеролами, оточеного гідрофільною оболонкою з жовчних кислот, фосфоліпідів і молекул води. Міцели всмоктуються, потрапляючи в епітеліальні клітини ворсинок. У цих клітинах жирові міцели розпадаються, жовчні кислоти потрапляють у кров і по ворітній вені надходять у печінку, а потім із жовчю знову надходять у тонкий кишечник або ж з епітеліальних клітин ворсинок кишечнику відразу повер-

таються у кишечник. Відбувається постійна циркуляція жовчних кислот між печінкою та кишечником. Вони реабсорбуються у кишечнику, з кров’ю надходять до печінки і знову секретуються у кишечник. За добу майже 90 % молекул жовчних кислот таким чином обертаються кілька разів.

Збільшенню поверхні контакту харчової маси

зферментами й емульгаторами жирів сприяє СО2. Соляна кислота зі шлунка надходить у дванадцятипалу кишку, де взаємодіє з бікарбонатами

звиділенням СО2. Пухирці СО2 сприяють подрібненню харчової маси. У тонкому кишечнику нейтральні жири (триацилгліцероли) піддаються гідролітичному розщепленню під дією панкреатичної та кишкової ліпаз. Панкреатична ліпаза є більш активною, ніж кишкова, вона

гідролізує складні ефірні зв’язки в положеннях С1 і С3 з утворенням β -моноацилгліцеролів і вільних жирних кислот. Оскільки ліпаза гідролізує складні ефірні зв’язки у α -положенні, то утворені β -моноацилгліцероли ізомеризуються в α -моно- ацилгліцероли і знову піддаються дії панкреатичної ліпази з утворенням гліцеролу і вільної жирної кислоти. Частина моноацилгліцеролів може всмоктуватися через слизову оболонку тонкого кишечнику.

Перетравлювання стеридів, як і нейтральних жирів (триацилгліцеролів), відбувається шляхом гідролітичного розщеплення їх на стерини і вищі жирні кислоти, але під дією вже іншого ферменту — холестеролестерази підшлункової залози і кишечнику. Наявність холестеролу в порожнині кишечнику забезпечується харчовими продуктами (близько 1/4 від загального вмісту), злущеним епітелієм кишечнику та кишковими соками (така ж кількість) і холестеролу, що надходить із жовчю (майже половина від загального вмісту). Три чверті цього холестеролу реабсорбується у тонкому кишечнику разом з іншими продуктами гідролізу ліпідів, а решта окиснюється та відновлюється мікрофлорою товстої кишки і виводиться з організму.

Перетравлювання фосфогліцеридів

Перетравлювання фосфогліцеридів, що надходять з продуктами харчування, відбувається під дією панкреатичної фосфоліпази. Фосфогліцериди, як відомо, складаються із залишку гліцеролу, з яким зв’язані два залишки вищих жирних кислот, залишок фосфорної кислоти, а з останньою — азотовмісна сполука (холін, серин або етаноламін). Спочатку під дією ферменту фосфоліпази А2 від фосфогліцеридів відщеплюється один залишок вищої жирної кислоти в β -поло- женні з утворенням із лецитину лізолецитину і вищої жирної кислоти. Під дією лізофосфоліпази від лізолецитину відщеплюється другий залишок вищої жирної кислоти в α -положенні з утворенням гліцерофосфохоліну. Він добре розчинний у воді та добре всмоктується. Вважають, що фосфоліпіди, які надходять у порожнину кишечнику з жовчю, не гідролізуються, а беруть участь у солюбілізації харчових ліпідів і їх всмоктуванні через слизову оболонку кишечнику.

Перетравлювання і всмоктування білків

З їжею в шлунково-кишковий тракт надходять як прості білки (складаються тільки з амінокислот), так і складні (нуклеопротеїни, хромопротеїни, ліпопротеїни, глікопротеїни). Складні білки спочатку розщеплюються на простий білок і небілкові сполуки (гем, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, ліпіди). У процесі перетравлювання білки у шлунково-кишковому тракті за участю протеолітичних ферментів (пептидаз), що продукуються клітинами слизової оболонки шлунка, тонкого кишечнику й клітинами підшлункової залози, піддаються гідролізу до амінокислот. Гідроліз полягає в розриві пептидного зв’язку білкової молекули з приєднанням елементів води. Внаслідок гідролізу білки втрачають видову і тканинну специфічність.

Відомі дві групи пептидаз:

1)екзопептидази, що каталізують розрив кінцевого пептидного зв’язку з вивільненням якоїсь однієї кінцевої амінокислоти;

2)ендопептидази, які переважно гідролізують пептидні зв’язки всередині поліпептидного ланцюга, а також, залежно від природи амінокислот, і деякі кінцеві пептидні зв’язки. До ендопептидаз належать: пепсин, ренін, трипсин, хімотрипсин, еластаза, колагеназа, а до екзопептидаз — карбоксипептидази, амінопептидази, дипептидази.

Перетравлювання білків у шлунку

Перетравлювання білків у шлунку триває 6– 8 год і відбувається за участю складних компонентів шлункового соку. Його загальна кількість, що виділяється за добу, у середньому становить 2,5 л. Він містить соляну кислоту й протеолітичні ферменти пепсин і ренін. Соляна кислота утворюється в обкладкових клітинах слизової оболонки шлунка. Для її утворення необхідні іони CI– і Н+. Іони хлору утворюються при дисоціації NаCI у крові, надходять через клітинні мембрани в обкладкові клітини і з’єднуються там з іонами Гідрогену. Іони Н+ вивільнюються при дисоціації вугільної кислоти: Н2СО3 → → Н+ + НСО3–. Утворена HCI потім секретується обкладковими клітинами в порожнину шлунка. Роль соляної кислоти в шлунку полягає в такому.

1.Під впливом HCI білки їжі денатуруються, набрякають і розпушуються, внаслідок чого збільшується площа їх контакту з ферментами, зростає швидкість розщеплення білків ферментами.

2.HCI переводить неактивний пепсиноген в активний пепсин.

3.Соляна кислота створює оптимальне середовище (рН) у шлунку для дії пепсину.

4.HCI чинить бактерицидну дію в шлунку.

5.Соляна кислота сприяє евакуації їжі зі шлунка в тонкий кишечник і регулює ферментативну функцію підшлункової залози.

Пепсин виробляється в клітинах слизової оболонки шлунка в неактивній формі, у вигляді пепсиногенів I і II. У людини з пепсиногенів утворюється не один активний пепсин, а кілька