Непереносимость сахарозы

Этиология и патогенез. Наследственная болезнь. Встречается чаще врожденной непереносимости лактозы. Наследуете по аутосомно-рецессивному типу. Заболевание связано с дефектом фермента сахаразы (инвертазы) в слизистой оболочке толстой кишки, вследствие чего нарушаете» пристеночное расщепление сахарозы на глюкозу и фруктозу.

Клиническая картина. Проявляется с момента введения в питание ребенка молочных смесей, фруктовых соков, содержащих сахарозу, подслащенной воды. Обычно совпадает по времени с началом искусственного вскармливания или прикорма. Основным симптомом является профузная водянистая диарея с кислым запахом, которая осложняется дегидратацией, и повышением температуры тела и коллапсом. Возможно развитие гипотрофии. С возрастом выраженность симптомов уменьшается.

Диагноз. Обнаружение сахарозы в каловых массах («Clinitest» после обработки фекалий хлористоводородной кислотой или хроматографический метод), плоская гликемическая кривая и понос после нагрузки сахарозой (2 г/кг), отсутствие активности сахарозы в биоптате тонкой кишки.

Лечение. Вскармливание грудным молоком или молочными смесями, имеющими в качестве углеводного компонента исключительно лактозу. Исключение сладких фруктов и соков, сладких блюд. В случае изомальтазной недостаточности — ограничение крахмалсодержащих продуктов и блюд (каши, картофель).

Непереносимость лактозы (или гиполактазия) — термин для описания патологических состояний, вызванных снижением уровня лактазы —фермента, необходимого для правильного переваривания лактозы

Симптомы лактазной недостаточности определяются избыточным ростом и усилением жизнедеятельности микрофлоры кишечника, усваивающей лактозу, а также осмотическим эффектом непереваренной лактозы в кишечнике (задержка воды в каловых массах). Основные симптомы лактазной недостаточности: метеоризм (вздутие живота), боли в животе, диарея, реже рвота. У детей лактазная недостаточность может проявляться хроническими запорами, беспокойством и плачем после еды. Следует отметить, что симптомы лактазной недостаточности всегда связаны с употреблением в пищу продуктов, содержащих лактозу.

17 (1). Образование и пути использования глюкозо-6-фосфата в организме. Особенности обмена глюкозо-6-фосфата в различных тканях, обусловленные функциональными различиями этих тканей.

Глюкозо-6-фосфат образуется в организме разными путями. Во-первых, он может синтезироваться путем фосфорилирования глюкозы за счет ее взаимодействия с АТФ. Во-вторых, он образуется в результате реакции изомеризации фосфорных эфиров других изомерных ему гексозофосфорных эфиров. В-третьих, он получается из глюкозо-1-фосфата, который представляет собой продукт фосфоролиза олиго- и полисахаридов. Две первые реакции рассмотрены в предыдущем разделе. Что касается преобразования глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6-фосфат, то эта реакция протекает в два этапа при участии фермента фосфоглюкомутазы.

Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу возможно в печени, почках и клетках эпителия кишечника. В клетках этих органов имеется фермент глюкозо-6-фосфатаза, катализирующая отщепление фосфатной группы гидролитическим путём: Глюкозо-6-фосфат +Н₂О → Глюкоза + Н₃РО₄ Образовавшаяся свободная глюкоза способна диффундировать из этих органов в кровь. В других органах и тканях глюкозо-6-фосфатазы нет, и поэтому дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата невозможно. Пример подобного необратимого проникновения глюкозы в клетку - мышцы, где глюкозо-6-фосфат может использоваться только в метаболизме этой клетки.

Глюкозо-6-фосфат может использоваться в клетке в различных превращениях, основными из которых являются: синтез гликогена, катаболизм с образованием СО₂ и Н₂О или лактата, синтез пентоз. Распад глюкозы до конечных продуктов служит источником энергии для организма. Вместе с тем в процессе метаболизма глюкозо-6-фосфата образуются промежуточные продукты, используемые в дальнейшем для синтеза аминокислот, нуклеотидов, глицерина и жирных кислот. Таким образом, глюкозо-6-фосфат - не только субстрат для окисления, но и строительный материал для синтеза новых соединений.

18 (1). Гликолиз - локализация в клетке и тканях, последовательность реакций, биологическая роль, энергетический баланс. Утилизация молочной кислоты в организме человека.

Гликолиз – это ферментативный распад глюкозы до молочной кислоты (лактата). Гликолиз протекает в тканях без потребления кислорода. В анаэробных условиях гликолиз – единственный процесс, поставляющий АТФ, так как окислительное фосфорилирование в этих условиях не функционирует.

Гликолиз протекает в цитоплазме клеток организма. Этот процесс катализируется одиннадцатью ферментами. Условно можно разделить гликолиз на две стадии.

Рисунок 10.3. Реакции первой стадии гликолиза.

10.3.2. Первая стадия гликолиза включает реакции превращения молекулы глюкозы в две молекулы фосфотриоз. Эта стадия сопровождается затратой молекул АТФ.

Начальной реакцией глюкозы в клетке является её фосфорилирование в результате взаимодействия с АТФ (рисунок 10.3, реакция 1). Эта реакция в условиях клетки протекает только в одном направлении. Биологическая роль реакции фосфорилирования глюкозы заключается в том, что глюкозо-6-фосфат, в отличие от свободной глюкозы, не может проникать через клеточную мембрану обратно в кровь. В большинстве тканей реакцию фосфорилирования глюкозы катализирует фермент гексокиназа, которая обладает высоким сродством к глюкозе, способна также фосфорилировать фруктозу и маннозу и ингибируется избытком глюкозо-6-фосфата. В клетках печени, кроме того, есть фермент глюкокиназа, которая имеет низкое сродство к глюкозе, не ингибируется глюкозо-6-фосфатом и не участвует в фосфорилировании других моносахаридов.

В следующей реакции глюкозо-6-фосфат изомеризуется во фруктозо-6-фосфат (рисунок 10.3, реакция 2).

Продукт реакции изомеризации подвергается повторному фосфорилированию за счёт АТФ (рисунок 10.3, реакция 3). Эта реакция – наиболее медленно протекающая реакция гликолиза и, подобно фосфорилированию глюкозы, необратима. Фермент – фосфофруктокиназа – является аллостерическим, активируется АДФ и АМФ, ингибируется цитратом и высокой концентрацией АТФ.

На следующем этапе фруктозо-1, 6-дифосфат подвергается расщеплению на две фосфотриозы (рисунок 10.3, реакция 4). Таким образом, химическое соединение, содержащее 6 углеродных атомов, превращается в два, содержащих по 3 атома углерода. Поэтому гликолиз называют дихотомическим путём превращения глюкозы (от слова дихотомия – рассечение на две части).

Далее происходит изомеризация триозофосфатов (рисунок 10.3, реакция 5). В этой реакции диоксиацетонфосфат переходит в глицеральдегид-3-фосфат. Таким образом, в первой стадии гликолиза молекула глюкозы превращается в две молекулы глицеральдегид-3-фосфата.

Рисунок 10.4. Реакции второй стадии гликолиза.

10.3.3. Вторая стадия гликолиза включает реакции превращения двух молекул глицеральдегид-3-фосфата в две молекулы лактата. На этой стадии гликолиза происходит синтез молекул АТФ.

Глицеральдегид-3-фосфат подвергается дегидрированию при участии НАД-зависимой дегидрогеназы. В этой реакции происходит потребление неорганического фосфата, который включается в состав продукта реакции, содержащего макроэргическую фосфатную связь (рисунок 10.4, реакция 6).

1, 3-Дифосфоглицерат вступает в реакцию первого субстратного фосфорилирования, т.е. не сопряжённого с переносом электронов в дыхательной цепи. В этой реакции осуществляется синтез молекулы АТФ в результате переноса фосфатной группы вместе с макроэргической связью на молекулу АДФ (рисунок 10.4, реакция 7).

В следующей реакции происходит внутримолекулярное перемещение фосфатной группы 3-фосфоглицерата ко 2-му углеродному атому (рисунок 4, реакция 8). Тем самым облегчается последующее отщепление молекулы воды, которое приводит к появлению в продукте реакции макроэргической фосфатной связи (рисунок 10.4, реакция 9).

Фосфоенолпируват (ФЕП) вступает в реакцию второго субстратного фосфорилирования, в ходе которого образуется молекула АТФ. В отличие от первого субстратного фосфорилирования, данная реакция является необратимой в условиях клетки. Фермент пируваткиназа аллостерически ингибируется АТФ и фруктозо-1, 6-дифосфатом (рисунок 10.4, реакция 10).

В заключительной реакции гликолиза происходит использование НАДН, образовавшегося при дегидрировании глицеральдегид-3-фосфата (см. реакцию 6). При участии НАД-зависимой лактатдегидрогеназы пируват восстанавливается в молочную кислоту (рисунок 10.4, реакция 11). Фермент существует в пяти изоферментных формах, отличающихся сродством к субстрату и распределением в тканях.

Таким образом, в процессе гликолиза в клетке не накапливается НАДН. Это значит, что гликолиз может протекать без участия кислорода (который является конечным акцептором электронов, передаваемых НАДН в дыхательную цепь).

При подсчёте энергетического баланса гликолиза следует учитывать, что каждая из реакций второй стадии этого метаболического пути повторяется дважды. Таким образом, в первой стадии было затрачено 2 молекулы АТФ, а во второй стадии путём субстратного фосфорилирования образовалось 2х2 = 4 молекулы АТФ; следовательно при окислении одной молекулы глюкозы в клетке накапливается 2 молекулы АТФ.

В нормальном здоровом организме 50% всей молочной кислоты утилизируется печенью, превращаясь в глюкозу. При интенсивной мышечной работе умеренный распад белковых молекул сопровождается выходом аминокислот в кровь и их утилизацией в процессе глюконеогенеза - образованием той же глюкозы. Особенно хорошо утилизируются такиеаминокислоты, как аланин (в печени) и глютаминовая кислота (в кишечнике).
От чего же зависит " мощность" глюконеогенеза - основного механизма, " избавляющего" нас от молочной кислоты? От того, насколько интенсивно печень и другие органы синтезируют ферменты глюконеогенеза.

19 (1). Дихотомический аэробный распад глюкозы: схема последовательности реакций, значение. Энергетический баланс аэробного окисления глюкозы.

Аэробным называется окисление биологических субстратов с выделением энергии, протекающее при использовании кислорода в качестве конечного акцептора водорода в дыхательной цепи. В качестве доноров водорода выступают восстановленные формы коферментов (НАДН, ФАДН₂ и НАДФН), образующиеся в промежуточных реакциях окисления субстратов.

Аэробное дихотомическое окисление глюкозы является основным путём катаболизма глюкозы в организме человека и может происходить во всех органах и тканях. В результате этих реакций глюкоза расщепляется до СО₂ и Н₂О, а выделяющаяся энергия аккумулируется в АТФ. В этом процессе можно условно выделить три стадии:

1. превращение глюкозы в 2 молекулы пирувата в цитоплазме клеток (специфический путь распада глюкозы);
2. окислительное декарбоксилирование пирувата с образованием ацетил-КоА в митохондриях;
3. окисление ацетил-КоА в цикле Кребса в митохондриях.

9.5.2. На каждом этапе процесса происходит образование восстановленных форм коферментов, которые окисляются ферментными комплексами дыхательной цепи с образованием АТФ путём окислительного фосфорилирования. Коферменты, образующиеся на второй и третьей стадиях аэробного окисления глюкозы, подвергаются непосредственному окислению в митохондриях. В то же время НАДН, образующийся в цитоплазме в реакциях первой стадии аэробного окисления, не способен проникать через митохондриальную мембрану. Перенос водорода с цитоплазматического НАДН в митохондрии происходит при помощи специальных челночных циклов, основным из которых является малат-аспартатный челночный механизм. Цитоплазматический НАДН восстанавливает оксалоацетат в малат, который проникает в митохондрию, где окисляется, восстанавливая митохондриальный НАД; в цитоплазму оксалоацетат возвращается в виде аспартата (рисунок 9.7).

Рисунок 9.7. Малат-аспартатный челночный механизм.

Продукция АТФ в реакциях аэробного дихотомического окисления происходит также в трёх реакциях субстратного фосфорилирования – две из них в гликолизе, третья в цикле Кребса на уровне сукцинил-КоА. Полный энергетический баланс аэробного окисления глюкозы представлен на рисунке 9.8.

Рисунок 9.8. Энергетический баланс аэробного окисления глюкозы.