В. Синтез глюкозы из аминокислот

В условиях голодания часть белков мышечной ткани распадается до аминокислот, которые далее включаются в процесс катаболизма. Аминокислоты, которые при катаболизме превращаются в пируват или метаболиты цитратного цикла, могут рассматриваться как потенциальные предшественники глюкозы и гликогена и носят название гликогенных. Например, окса-лоацетат, образующийся из аспарагиновой кислоты, является промежуточным продуктом как цитратногр цикла, так и глюконеогенеза.

Из всех аминокислот, поступающих в печень, примерно 30% приходится на долю аланина. Это объясняется тем, что при расщеплении мышечных белков образуются аминокислоты, многие из которых превращаются сразу в пируват или сначала в оксалоацетат, а затем в пируват. Последний превращается в аланин, приобретая аминогруппу от других аминокислот. Аланин из мышц переносится кровью в печень, где снова преобразуется в пируват, который частично окисляется и частично включается в глюкозонеогенез. Следовательно, существует следующая последовательность событий (глюкозо-аланиновый цикл): глюкоза в мышцах → пируват в мышцах → аланин в мышцах → аланин в печени → глюкоза в печени → глюкоза в мышцах (рис. 7-52). Весь цикл не приводит к увеличению количества глюкозы в мышцах, но он решает проблемы транспорта аминного азота из мышц в печень и предотвращает лактоацидоз.

Г. Синтез глюкозы из глицерола

Глицерол образуется при гидролизе триацил-глицеролов, главным образом в жировой ткани. Использовать его могут только те ткани, в которых имеется фермент глицерол киназа, например печень, почки. Этот АТФ-зависимый фермент катализирует превращение глицерола в α-глицерофосфат (глицерол-3-фосфат). При включении глицерол-3-фосфата в глюконеогенез происходит его дегидрирование NAD-зависимой дегидрогеназой с образованием дигидроксиацетонфосфата (рис. 7-53), который далее превращается в глюкозу.

Глюконеогенез стимулируется при длительном голодании, при ограничении поступления углеводов с пищей, в период восстановления после мышечной нагрузки, у новорождённых в первые часы после рождения.

Химический состав нервной ткани. Миелиновые мембраны: особенности состава и структуры. Энергетический обмен в нервной ткани. Значение аэробного распада глюкозы. Медиаторы нервной системы. Физиологически активные пептиды мозга.

Функции нервной системы:

1. Хранит, воспринимает и перерабатывает информацию из внешней и внутренней среды;

2. Генерирует сигналы, обеспечивающие ответные реакции, адекватные действующим раздражителям – осуществляет адаптацию и сохранение гомеостаза

НС координирует взаимодействие организма с внешней средой, координирует функции различных органов и тканей и осуществляет интеграцию частей организма в единое целое, является центральным органом поддержания гомеостаза.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕРВНОЙ ТКАНИ

В связи с различием строения, серое и белое вещество нервной ткани отличаются по химическому составу.

Химический состав серого и белого вещества головного мозга человека

Компонент	Серое вещество (%)	Белое вещество (%)
Вода	84,0	70,0
Сухой остаток	16,0	30,0
Белки	8,0	9,0
Липиды	5,0	17,0
Минеральные вещества	1,0	2,0

Белки нервной ткани

В головном мозге на белки приходиться 40% сухой массы. Методами хроматографии, электрофореза и экстракции буферными растворами. выделено более 100 белковых фракций нервной ткани

В нервной ткани содержатся простые и сложные белки.

Простые белки

· Нейроальбумины –основные растворимые белки (89-90%) нервной ткани, являются белковым компонентом сложных белков фосфопротеинов, в свободном состоянии встречаются редко.

· Нейроглобулины,содержатся в небольшом количестве (в среднем 5%).

· Катионные белки- осн'овные белки (рН 10,5 – 12,0),

· Нейросклеропротеины (опорные белки)- нейроколлагены, нейроэлластины, нейростромины и др. Составляют 8-10% от всех простых белков нервной ткани, локализованы в основном в белом веществе головного мозга и ПНС, выполняют структурно-опорную функцию.

2. Сложные белки Нервной ткани представлены: нуклеопротеинами, липопротеинами, протеолипидами, фосфопротеинами, гликопротеинами и т.д.

· Гликопротеины –содержат олигосахаридные цепи, которые придают специфические отличия клеточным мембранам. Нейроспецифические гликопротеины участвуют в формировании миелина, в процессах клеточной адгезии, нейрорецепции и взаимном узнавании нейронов в онтогенезе и при регенерации.

· Протеолипиды –в наибольших количествах содержатся в миелине и в небольших количествах - в синаптических мембранах и синаптических пузырьках.

Нейроспецифические белки

В цитоплазме нейронов присутствуют кальцийнейрин, белок 14-3-2, белок S-100, белок Р-400.

· Белок S-100 (или кислый белок), содержит много глутаминовой и аспарагиновой кислот, гомологичен мышечному тропонину С, находится в цитоплазме или связан с мембранами. На 85-90% он сосредоточен в нейроглии, и на 10-15% в нейронах. Участвует в развитии нервной системы и ее пластичности. Концентрация S-100 возрастает при обучении животных.

Концентрация в мозге в 100 000 раз превышает содержание в других тканях и составляет до 90% растворимой фракции белков нервных клеток. Все фракции S100 специфически взаимодействуют с кальцием, но отличаются друг от друга количеством кальций-связывающих центров (от 2 до 8) Белки S100 синтезируются глиальными клетками , а затем транспортируются в нейроны. Обеспечивают функциональный гомеостаз клеток мозга путем сопряжения и интеграции разноплановых метаболических процессов

Выделяют 4 основных молекулярных процесса, лежащих в основе биологической активности белков группы S100.

1.Связывание Са2+ и кальций-зависимое специфическое межмолекулярное взаимодействие белков S100 с другими белками,

Белок S100 + Са2+ →конформер+молекула-акцептор → аллостерическая модуляция функциональной активности молекулы-акцептора.

Белок S100 воздействует на у , моноаминоксидазау , основной белок миелинанейроспецифическая енолаза (гликолиз) [, ряд ДНК-связывающих белков и гликопротеинов . Взаимодействие происходит по похожей схеме:

Белок S100 + Са2+ → конформер+протеинкиназа →фосфопротеинкиназа →влияние на фосфорилирование/дефосфорилирование белковых молекул (посттранскрипционная модификация).

3.Влияние на состояние микротрубочек нервных клеток. В результате ассоциации/диссоциации молекул S100 и ионов Са2+ происходит изменение концентрации кальция в клетке, что определяет процесс перестройки и диссоциации микротрубочек.

Белок S100 косвенно воздействует на внутриклеточный транспорт.

4. Влияние на процессы обмена и специфической рецепции

Белки S100 изменяют уровень специфического связывания лигандов ( ацетилхолина , ГАМК , дофамина , серотонина , норадреналина ) с рецепторами.

Экспериментально доказано участие белков группы S100 в регуляции процессов направленного роста отростков нейронов , в завершении нейроонтогенеза в становлении основных форм врожденного поведения , в механизмах памяти и обучения .

Белки S100 не являются жизненно важными компонентами (как ферменты гликолиза или окислительного фосфорилирования), необходимыми для поддержания общего гомеостаза живых клеток. Экспериментальные воздействия на белки S100 обычно не сопровождаются заметным ухудшением соматического состояния животных, но одновременно приводят к резким и разнообразным нарушениям интегративной функции мозга , информационного гомеостаза , в обеспечении и оптимизации которого и заключается их общебиологическая роль.

· Белок 14-3-2 -кислый белок, который преимущественно локализован в нейронах ЦНС.

· Белок Р-400находится в мозжечке мышей, где, возможно, отвечает за двигательный контроль.

К сократительным белкам нейронаотносятсянейротубулин, нейростенин, актиноподобные белки (кинезин и др.). Они обеспечивают ориентацию и подвижность цитоскелета (микротрубочек и нерофиламентов), активный транспорт веществ в нейроне, участвуют в работе синапсов.

В нейронах имеются белки, осуществляющие гуморальную регуляцию. Это некоторые гликопротеины гипоталамуса, нейрофизины и подобные им белки.

На мембране нейронов расположены нейроспецифические поверхностные антигены(NS₁, NS₂, L₁) с неизвестной функцией и факторы адгезии клеток(N-САМ), важные для развития нервной системы.

Нейроспецифические белки участвуют в осуществлении всех функций нервной системы - генерации и проведении нервного импульса, процессах переработки и хранении информации, синаптической передаче, клеточном узнавании, рецепции и др.

Ферменты нервной ткани

В мозговой ткани содержится большое количество ферментов, катализирующих обмен белков, липидов и углеводов. Также цитоплазма нейронов содержит ферменты метаболизма посредников и медиаторов.

Мозговая ткань характеризуется высокой ферментативной активностью:

Энергетический обмен: ферменты цикла Кребса, активна креатинкиназы (ВВ),

Углеводный обмен: гексокиназа, альдолаза, в нейронах ЛДГ (ЛДГ₁,ЛДГ₂), в глиальных клетках преобладает ЛДГ₅,

Белковый обмен: АСТ, глутаматдегидрогеназа,

Обмен фосфатов: кислая фосфатаза

Обмен медиаторов синтез и разрушение :ацетил холинэстераза, моноаминоксидазы.

Для мозга характерна так же высокая активность ферментов метаболизма циклических нуклеотидов, которые принимают участие в синаптической передаче нервного импульса.

Аминокислоты нервной ткани

Аминокислотный фонд мозга человека составляет в среднем 34 ммоль / 1г ткани, это значительно превышает их содержание в плазме крови и спинномозговой жидкости (СМЖ) Аминокислоты проникают в мозг молодых животных быстрее и достигают более высоких концентраций, чем у взрослых

Более 50% α-аминоазота головного мозга приходится на долю глутаминовой кислоты, глутамина и глутатиона. Специфичными для мозговой ткани являются ГАМК, N-ацетиласпарагиновая кислота и цистатионин. N-ацетиласпарагиновой кислоты больше в сером веществе, чем в беломРоль ацетиласпарагиновой кислоты рассматривается в развитии алкоголизма.

Глутаминовая кислота, ГАМК, глицин и др. обладают нейромдиаторной активностью.

Липиды нервной ткани

Нервная ткань отличается высоким содержанием и разнообразием липидов, которые придают ей специфические особенности.

В сером веществе фосфоглицериды составляют более 60% от всех липидов, а в белом – около 40%. В белом веществе содержится больше холестерина, сфингомиелинов и особенно цереброзидов, чем в сером веществе.

· Холестерин составляет около 25% от общего содержания липидов, эфиров холестерина.мало ХС повышает электроизоляционные свойства клеточных мембран, защищает их от ПОЛ, повышает их механическую прочность.

· Свободных жирных кислот присутствуют в составе ФЛ и сфинголипидов: пальмитиновая, стеариновая, олеиновая и арахидоновая.

· Сфинголипиды (ганглиозиды и цереброзиды) участвуют в процессах коммуникации нервной клетки с окружающей ее средой. Они обеспечивают передачу сигналов с наружной поверхности клетки в ее внутреннее пространство. Разнообразие углеводных частей сфинголипидов делает их носителями специфической информации.

· Ганглиозиды находятся преимущественно в сером веществе. Выделяют 4 основных ганглиозида – Gм1, GD1a, GD1b и GT1. Зрительная кора относительно богата GT1 и GD1b, в коре головного мозга содержатся в основном GT1, в белом веществе - Gм1. Функции ганглиозидов: 1). являются рецепторами внешних сигналов; 2). с гликопротеинами отвечают за специфичность клеточной поверхности, распознавание клеток и их адгезию; 3). участвуют в развитии нервной системы при образовании «правильных» межклеточных связей; 4). участвуют в коммуникации между мембранами аксонов и окружающими их олигодендроглиальными клетками; 5). участвуют в функциональной адаптации зрелой нервной системы. Синтез ганглиозидов связан с дифференциацией нейронов.

· Цереброзиды находятся преимущественно в белом веществе, особенно их много миелине. В цереброзидах и сульфатидах ЦНС превалируют производные галактозы. Количество галактоцерамидов и галактосульфатидов возрастает по мере миелинизации.

· Фосфатидилинозитолыв ЦНС не превышают 0,5-2% от общих липидов. Локализованы в плазматических мембранах, в миелине (до 95% всех фосфоинозитов мозга), в ЭПС, наружной митохондриальной и ядерной мембранах. Участвуют в инозитолтрифосфатной системе передаче сигнала с мускариновых и α_1-адренергических рецепторов.

Углеводы нервной ткани

Нейроны относятся к инсулиннезависимым тканям. По сравнению с другими тканями ткань мозга содержит мало гликогена, гл-6-ф, что связано с высокой скоростью обмен. У новорожденных концентрация гликогена в мозге выше, чем у взрослых.

Олигосахариды составляют 2-10% массы плазматической мембраны, большая их часть связана с белками и меньшая с - гликолипидами. Практически все они локализованы на внешней поверхности плазматической мембраны и придают ей индивидуальность и специфичность.