Обмен углеводов, жиров и белков

В предыдущей главе мы проследили путь пищевых веществ от ротовой полости до места их всасывания в стенке тонкой кишки: всасывания белков и углеводов в капилляры ворсинок кишечника, а жиров — в лимфатические сосуды тех же ворсинок. Аминокислоты и моносахариды после всасывания направляют-

ся в печень через воротную вену. Возможно, что печень первоначально играла важную роль только в пищеварении, но в процессе эволюции она приняла на себя много других функций и является теперь «универсальной химической лабораторией». Она защищает организм, обезвреживая некоторые ядовитые вещества; в ней происходит хранение и взаимопревращение углеводов, жиров и белков; она играет важную роль в обмене гемоглобина; в ней накапливаются определенные витамины, образуются вещества, необходимые для свертывания крови, и, наконец, она превращает некоторые из вредных продуктов метаболизма других клеток тела в менее вредные, более растворимые вещества, которые могут быть выделены почками.

Углеводный обмен. В результате расщепления различных дисахаридов образуются три моносахарида — глюкоза, фруктоза и галактоза, которые и всасываются в пищеваритель-ном тракте. Они поступают в печень, где фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу, накапливающуюся в виде гликогена. Метаболические пути этих взаимопревращений в общих чертах представлены на фиг. 236. Гликоген — это не что иное, как скопление молекул глюкозы, которые химически соединяются между собой и в таком виде сохраняются в организме.

Роль печени в запасании углеводов установил французский физиолог Клод Бернар. Он определил содержание глюкозы в крови, входящей в печень и выходящей из нее тотчас после приема пищи, и нашел, что концентрация сахара в притекающей крови гораздо выше, чем в оттекающей. Анализ печени показал, что одновременно с этим появляется новый гликоген. Позже печень снова превращает гликоген в глюкозу, и тогда концентрация глюкозы в оттекающей крови становится выше, чем в крови, притекающей к печени. Таким образом, Клод Бернар установил, что печень поддерживает концентрацию глюкозы в крови на более или менее постоянном уровне в любое время суток.

Печень может содержать достаточный запас гликогена для снабжения крови глюкозой в течение 12—24 час; после этого печень для поддержания нормального уровня глюкозы в крови должна превращать в глюкозу другие вещества, главным образом аминокислоты. При достаточном поступлении в организм белков печень способна превращать в глюкозу до 60 % аминокислот пищи.

Поскольку глюкоза служит основным источником энергии для всех клеток, ее содержание в крови должно поддерживаться выше определенного минимального уровня, составляющего около 60 мг на 100 мл крови. При падении содержания глюкозы ниже этого уровня первым начинает страдать головной мозг, так как его клетки в отличие от большинства других клеток организма не способны запасать сколько-нибудь существенные количества глюкозы и не могут использовать в качестве источников энергии жиры и аминокислоты. Когда уровень глюкозы в крови низок, диффузия этого вещества из крови в клетки, где оно подвергается окислению, происходит недостаточно быстро, чтобы обеспечить мозг необходимым «топливом». Это приводит к симптомам, похожим на те, которые наблюдаются при недостатке кислорода: к затемнению сознания, судорогам, потере сознания и смерти. Всякий раз, когда клетки головного мозга (или любые другие клетки) оказываются лишенными глюкозы или кислорода, они не могут осуществлять процессы обмена, доставляющие энергию для нормального функционирования этих клеток. Остальные ткани обычно тоже получают для этой цели глюкозу из крови, но они способны в случае надобности использовать и другие вещества.

Мышечные клетки, подобно клеткам печени, также могут превращать глюкозу в резервный гликоген, но гликоген мышц служит только местным запасом «топлива»: он расходуется для мышечной работы, но не может быть использован для регулирования уровня глюкозы в крови. В печени содержится фермент — глю-козо-6-фосфатаза, превращающий глюкозо-6-фо-сфат в свободную глюкозу, поступающую в кровяное русло . В мышечных клетках этот фермент отсутствует.

Глюкоза не только накапливается в виде гликогена или окисляется для получения энергии, но и может быть превращена в резервный жир. Когда поступление глюкозы превышает

непосредственную потребность в этом веществе, печень превращает глюкозу в жир, который может быть использован как источник энергии когда-нибудь потом. Давно известно, что потребление больших количеств крахмала или са-харов способствует отложению жира; например, скармливая крупному рогатому скоту и свиньям крахмал в виде кукурузы и пшеницы, человек получает жиры — сливочное масло и сало. Но лишь недавно благодаря использованию радиоактивных или стабильных изотопов удалось точно показать, что определенный углеродный или водородный атом, введенный в организм в составе углевода, может быть обнаружен в составе жиров адипозной (жировой) ткани и печени. Пути превращения углеводов в жиры в общих чертах показаны на фиг. 236. Как глицерин, так и жирные кислоты, входящие в состав молекулы липида, могут синтезироваться из углеродной цепи глюкозы.

Функция печени в углеводном обмене регулируется сложным взаимодействием четырех гормонов, вырабатываемых соответственно поджелудочной железой, мозговым веществом надпочечников, корой надпочечников и гипофизом.

Липидный (жировой) обмен. У каждого вида животных или растений откладывается жир с определенным количественным соотношением различных жирных кислот. Когда мы едим говяжье сало или оливковое масло, оно должно превратиться в жир того типа, который свойствен человеку. Это осуществляет печень, которая, кроме того, переводит всосавшийся жир в форму, пригодную для накопления в жировой ткани. Жир, содержащийся в этой ткани, не только может быть использован при надобности для получения энергии, но и служит мягкой подстилкой для некоторых внутренних органов, а также образует подкожный изолирующий слой, препятствующий слишком быстрой потере тепла.

Окисление жирных кислот протекает должным образом только при наличии щавелево-уксусной кислоты (образующейся главным образом при обмене углеводов), которая конденсируется с ацетилкоферментом А — продуктом обмена жирных кислот . У больных диабетом, у которых углеводный обмен нарушен, обмен жиров также протекает ненормально, вследствие чего некоторые вредные промежуточные продукты расщепления жиров (так называемые ацетоновые тела) накапливаются в крови. Кроме того, в печени откладывается большое количество жиров — симптом, наблюдающийся и при ряде других нарушений функции этого органа.

Липиды, так же как и белки, являются структурными компонентами протоплазмы, в частности ядерной и плазматической мембран, которым они придают свойство избирательной проницаемости.

Жировой обмен регулируется отчасти гормонами гипофиза и надпочечников, отчасти же половыми гормонами, но детали этой регуляции неясны. Всякое тяжелое расстройство функции печени ведет к полному исчезновению жира из обычных жировых депо организма; это указывает на то, что жир должен подвергнуться какому-то воздействию со стороны печени, прежде чем организм сможет использовать его для создания резерва или для непосредственного получения энергии.

Белковый обмен. Большая часть аминокислот, поступающих в печень с кровью воротной вены, удаляется из крови и временно задерживается в качестве резерва. Позже часть их возвращается в кровь, переносящую их к другим клеткам, где они включаются в состав новой протоплазмы. Недавние эксперименты с применением аминокислот, меченных изотопом N15 (тяжелым азотом), показали, что белки тела непрерывно и быстро расщепляются и синтезируются заново.

Если пища содержит больше аминокислот, чем это необходимо для поддержания протоплазмы, ферменты печени отщепляют от них аминогруппы, т. е. производят так называемое дезаминирование. Другие ферменты, соединяя отщепленные аминогруппы с углекислотой, образуют из них мочевину — вещество, представляющее собой отход метаболизма; мочевина переносится с кровью в почки и выделяется с мочой.

Части аминокислот, остающиеся после де-заминирования, представляют собой простые органические кислоты, которые печень превращает либо в глюкозу и гликоген для использования в качестве источника энергии, либо в резервный жир. Белки как таковые не откладываются или почти не откладываются в организме про запас; белки, которые организм расходует после истощения запаса углеводов и жиров,— это не резервные вещества, а материал самой протоплазмы клеток.

Гормональная регуляция белкового обмена еще менее изучена, чем гормональная регуляция обмена липидов. Поскольку рост состоит, по существу, в отложении нового белка в протоплазме, какую-то роль в этой регуляции играет гипофизарный гормон роста, но механизм его действия неизвестен. В регуляции белкового обмена участвуют также инсулин, половые гормоны и один или несколько гормонов коры надпочечников.

<<< Вещества, служащие источниками энергии ·

· Другие компоненты пищевого рациона >>>

Наверх