การย่อยอาหารเกิดขึ้นในปากได้อย่างไร? เอ็นบี! กลูโคสเข้าสู่เซลล์ของอวัยวะต่าง ๆ ด้วยกลไกที่แตกต่างกัน

โมโนแซ็กคาไรด์เท่านั้นที่ถูกดูดซึมในลำไส้: กลูโคส, กาแลคโตส, ฟรุกโตส ดังนั้น โอลิโก- และพอลิแซ็กคาไรด์ที่เข้าสู่ร่างกายด้วยอาหารจะต้องถูกไฮโดรไลซ์โดยระบบเอนไซม์เพื่อสร้างโมโนแซ็กคาไรด์ ในรูป 5.11 แผนผังแสดงให้เห็นการแปลของระบบเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการย่อยคาร์โบไฮเดรตซึ่งเริ่มต้นใน ช่องปากจากการกระทำของ -amylase ในช่องปากและดำเนินต่อไปในส่วนต่าง ๆ ของลำไส้ด้วยความช่วยเหลือของตับอ่อน -amylase, sucrase-isomaltase, glycoamylase, -glycosidase (lactase), trehalase complexes

ข้าว. 5.11. แบบแผนของการแปลของระบบเอนไซม์ของการย่อยคาร์โบไฮเดรต

5.2.1. การย่อยคาร์โบไฮเดรตทางปากและตับอ่อน -อะไมเลส ( -1,4-ไกลโคซิเดส)โพลีแซคคาไรด์ในอาหาร ได้แก่ แป้ง (ประกอบด้วยพอลิแซ็กคาไรด์เชิงเส้นตรงซึ่งมีกลูโคซิลตกค้างเชื่อมโยงกันด้วยพันธะ -1,4-ไกลโคซิดิก และอะมิโลเพกติน ซึ่งเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีกิ่งก้าน ซึ่งพบพันธะ -1,6-ไกลโคซิดิกด้วย) เริ่มไฮโดรไลซ์แล้วในช่องปากหลังจากเปียกด้วยน้ำลายที่มีเอนไซม์ไฮโดรไลติก -อะไมเลส (-1,4-ไกลโคซิเดส) (EC 3.2.1.1) ซึ่งจับพันธะ 1,4-ไกลโคซิดิกในแป้ง แต่ไม่ออกฤทธิ์ บนพันธะ 1,6-ไกลโคซิดิก

นอกจากนี้ เวลาสัมผัสของเอนไซม์กับแป้งในช่องปากนั้นสั้น ดังนั้นแป้งจึงถูกย่อยบางส่วน ก่อตัวเป็นชิ้นใหญ่ - เด็กซ์ทรินและมอลโตสไดแซ็กคาไรด์บางส่วน ไดแซ็กคาไรด์จะไม่ถูกไฮโดรไลซ์โดยอะไมเลสที่ทำน้ำลาย

เมื่อเข้าสู่กระเพาะในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด อะไมเลสน้ำลายจะถูกยับยั้ง กระบวนการย่อยอาหารสามารถเกิดขึ้นได้ภายในอาการโคม่าของอาหารเท่านั้น ซึ่งกิจกรรมของอะไมเลสสามารถคงอยู่ชั่วระยะเวลาหนึ่งจนกว่า pH ของทั้งชิ้นจะกลายเป็นกรด ในน้ำย่อยไม่มีเอ็นไซม์ที่ย่อยสลายคาร์โบไฮเดรต มีเพียงกรดไฮโดรไลซิสของพันธะไกลโคซิดิกเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ทำได้

ไซต์หลักของการไฮโดรไลซิสของ oligo- และ polysaccharides คือลำไส้เล็กในส่วนต่าง ๆ ที่มีการหลั่งไกลโคซิเดสบางชนิด

ในลำไส้เล็กส่วนต้น เนื้อหาของกระเพาะอาหารจะถูกทำให้เป็นกลางโดยการหลั่งของตับอ่อนที่มีไบคาร์บอเนต HCO 3 และมีค่า pH 7.5-8.0 ในความลับของตับอ่อนพบอะไมเลสตับอ่อนซึ่งไฮโดรไลซ์พันธะ -1,4-glycosidic ในแป้งและเดกซ์ทรินด้วยการก่อตัวของมอลโตสไดแซ็กคาไรด์ พันธะ) และไอโซมอลโตส (ในคาร์โบไฮเดรตนี้ กลูโคสสองตกค้างที่ตำแหน่งแตกแขนงในโมเลกุลแป้งและเชื่อมโยงกันด้วยพันธะ α-1,6-ไกลโคซิดิก) โอลิโกแซ็กคาไรด์ยังก่อตัวขึ้นด้วย 8-10 กลูโคสตกค้างที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะ -1,4-ไกลโคซิดิกและ -1,6-ไกลโคซิดิก

อะไมเลสทั้งสองเป็นเอนโดไกลโคซิเดส อะไมเลสตับอ่อนยังไม่ย่อยสลายพันธะ -1,6-ไกลโคซิดิกในแป้งและพันธะ -1,4-ไกลโคซิดิก โดยที่กลูโคสตกค้างเชื่อมต่ออยู่ในโมเลกุลเซลลูโลส

เซลลูโลสผ่านเข้าไปในลำไส้โดยไม่เปลี่ยนแปลงและทำหน้าที่เป็นสารบัลลาสต์ ให้ปริมาณอาหารและอำนวยความสะดวกในกระบวนการย่อยอาหาร ในลำไส้ใหญ่ ภายใต้การกระทำของจุลินทรีย์แบคทีเรีย เซลลูโลสสามารถย่อยสลายได้บางส่วนด้วยการก่อตัวของแอลกอฮอล์ กรดอินทรีย์ และ CO 2 ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นการเคลื่อนไหวของลำไส้

น้ำตาลมอลโตส ไอโซมอลโตส และน้ำตาลไตรโอสที่เกิดขึ้นในลำไส้ส่วนบนจะถูกไฮโดรไลซ์เพิ่มเติมในลำไส้เล็กด้วยไกลโคซิเดสจำเพาะ ไดแซ็กคาไรด์ในอาหาร ซูโครส และแลคโตส ยังถูกไฮโดรไลซ์โดยไดแซ็กคาไรด์จำเพาะในลำไส้เล็ก

ในลำไส้เล็กกิจกรรมของ oligo- และ disaccharidas ต่ำ แต่เอนไซม์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับพื้นผิวของเซลล์เยื่อบุผิวซึ่งในลำไส้จะอยู่ที่ผลพลอยได้คล้ายนิ้ว - villi และในทางกลับกันก็ถูกปกคลุมด้วย microvilli เซลล์ทั้งหมดเหล่านี้สร้างขอบแปรงที่เพิ่มพื้นผิวสัมผัสของเอนไซม์ไฮโดรไลติกด้วยสารตั้งต้น

การแยกพันธะไกลโคซิดิกในไดแซ็กคาไรด์ เอ็นไซม์ (ไดแซ็กคาไรเดส) ถูกจัดกลุ่มเป็นเอ็นไซม์เชิงซ้อนที่ตั้งอยู่บนผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมของ enterocytes: ซูคราส-ไอโซมอลเทส, ไกลโคอะไมเลส, -ไกลโคซิเดส

5.2.2. ซูคราส-ไอโซมอลเทสเชิงซ้อนคอมเพล็กซ์นี้ประกอบด้วยสายโพลีเปปไทด์สองสายและยึดติดกับพื้นผิวของ enterocyte โดยใช้โดเมนที่ไม่ชอบน้ำของเมมเบรนที่อยู่ในส่วนปลาย N ของโพลีเปปไทด์ ซูคราส-ไอโซมอลเทสเชิงซ้อน (EC 3.2.1.48 และ 3.2.1.10) แยกพันธะ -1,2- และ -1,6-ไกลโคซิดิกในซูโครสและไอโซมอลโตส

เอ็นไซม์ทั้งสองของคอมเพล็กซ์ยังสามารถไฮโดรไลซ์พันธะ α-1,4-glycosidic ในมอลโตสและมอลโตทริโอส (ไตรแซ็กคาไรด์ที่มีกลูโคสตกค้างสามตัวและเกิดขึ้นระหว่างการไฮโดรไลซิสของแป้ง)

แม้ว่าคอมเพล็กซ์จะมีกิจกรรมมอลเทสค่อนข้างสูง แต่การไฮโดรไลซ์ 80% ของมอลโตสที่เกิดขึ้นระหว่างการย่อยโอลิโก- และโพลีแซ็กคาไรด์ ความจำเพาะหลักของมันยังคงเป็นการไฮโดรไลซิสของซูโครสและไอโซมอลโตส อัตราการไฮโดรไลซิสของพันธะไกลโคซิดิกซึ่งมากกว่า อัตราการไฮโดรไลซิสของพันธะในมอลโตสและมอลโตทริโอส หน่วยย่อยซูโครสเป็นเอนไซม์ในลำไส้เพียงชนิดเดียวที่ย่อยสลายซูโครส คอมเพล็กซ์มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นส่วนใหญ่ใน jejunum ในส่วนที่ใกล้เคียงและส่วนปลายของลำไส้เนื้อหาของ sucrase-isomaltase complex ไม่มีนัยสำคัญ

5.2.3. คอมเพล็กซ์ไกลโคอะไมเลสสารเชิงซ้อนนี้ (EC 3.2.1.3 และ 3.2.1.20) ไฮโดรไลซ์พันธะ -1,4-ไกลโคซิดิกระหว่างกลูโคสตกค้างในโอลิโกแซ็กคาไรด์ ลำดับกรดอะมิโนของสารเชิงซ้อนของไกลโคอะไมเลสมีความคล้ายคลึงกัน 60% กับลำดับของสารเชิงซ้อนซูคราส-ไอโซมอลเทส คอมเพล็กซ์ทั้งสองอยู่ในตระกูล 31 glycosyl hydrolases เนื่องจากเป็น exoglycosidase เอนไซม์จึงทำหน้าที่จากจุดสิ้นสุดของรีดิวซ์ นอกจากนี้ยังสามารถสลายมอลโตสซึ่งทำหน้าที่เป็นมอลเทสในปฏิกิริยานี้ (ในกรณีนี้ คอมเพล็กซ์ไกลโคอะไมเลสจะไฮโดรไลซ์ส่วนที่เหลืออีก 20% ของมอลโตสโอลิโก- และโพลีแซ็กคาไรด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการย่อยอาหาร ). คอมเพล็กซ์ประกอบด้วยหน่วยย่อยตัวเร่งปฏิกิริยาสองหน่วยที่มีความแตกต่างเล็กน้อยในความจำเพาะของพื้นผิว คอมเพล็กซ์มีการใช้งานมากที่สุดในส่วนล่างของลำไส้เล็ก

5.2.4.  -ไกลโคซิเดส คอมเพล็กซ์ (แลคเตส)คอมเพล็กซ์ของเอนไซม์นี้ไฮโดรไลซ์พันธะ -1,4-glycosidic ระหว่างกาแลคโตสและกลูโคสในแลคโตส

ไกลโคโปรตีนเกี่ยวข้องกับขอบแปรงและกระจายไปทั่วลำไส้เล็กอย่างไม่สม่ำเสมอ เมื่ออายุมากขึ้น กิจกรรมของแลคเตสจะลดลง: สูงสุดในทารก ในผู้ใหญ่ จะน้อยกว่า 10% ของระดับกิจกรรมของเอนไซม์ที่แยกได้ในเด็ก

5.2.5. Tregalase. เอนไซม์นี้ (EC 3.2.1.28) คือสารเชิงซ้อนของไกลโคซิเดสที่ไฮโดรไลซ์พันธะระหว่างโมโนเมอร์ในทรีฮาโลส ซึ่งเป็นไดแซ็กคาไรด์ที่พบในเชื้อราและประกอบด้วยกลูโคซิลเรซิดิวสองชนิดที่เชื่อมโยงด้วยพันธะไกลโคซิดิกระหว่างคาร์บอนอะโนเมอร์ตัวแรก

อันเป็นผลมาจากการกระทำของไกลโคซิลไฮโดรเลสโมโนแซ็กคาไรด์จะเกิดขึ้นจากคาร์โบไฮเดรตในอาหารซึ่งเป็นผลมาจากการกระทำของไกลโคซิลไฮโดรเลส: กลูโคสฟรุกโตสกาแลคโตสในปริมาณมากและในระดับที่น้อยกว่า - มานโนสไซโลสอาราบิโนสซึ่งเป็น ดูดซึมโดยเซลล์เยื่อบุผิวของ jejunum และ ileum และลำเลียงผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้โดยใช้กลไกพิเศษ

5.2.6. การขนส่งโมโนแซ็กคาไรด์ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้การถ่ายโอนโมโนแซ็กคาไรด์เข้าสู่เซลล์ของเยื่อบุลำไส้สามารถทำได้โดยการแพร่กระจายที่สะดวกและการขนส่งที่ใช้งาน ในกรณีของการขนส่งแบบแอคทีฟ กลูโคสจะถูกขนส่งผ่านเมมเบรนพร้อมกับ Na + ion โดยโปรตีนตัวพาหนึ่งตัว และสารเหล่านี้มีปฏิกิริยากับส่วนต่างๆ ของโปรตีนนี้ (รูปที่ 5.12) ไอออน Na + เข้าสู่เซลล์ตามไล่ระดับความเข้มข้น และกลูโคส  ต้านการไล่ระดับความเข้มข้น (การขนส่งที่ใช้งานทุติยภูมิ) ดังนั้น ยิ่งการไล่ระดับความเข้มข้นมากเท่าใด กลูโคสก็จะถูกถ่ายเทไปยังเซลล์ลำไส้มากขึ้นเท่านั้น เมื่อความเข้มข้นของ Na + ลดลงในของเหลวนอกเซลล์ปริมาณกลูโคสจะลดลง การไล่ระดับความเข้มข้นของ Na + ที่เป็นรากฐานของ symport ที่ใช้งานอยู่นั้นมาจากการกระทำของ Na + , K + -ATPase ซึ่งทำงานเป็นปั๊มสูบ Na + ออกจากเซลล์เพื่อแลกกับ K + ion ในทำนองเดียวกัน กาแลคโตสจะเข้าสู่เซลล์เอนเทอไซต์โดยกลไกของการขนส่งทุติยภูมิ

ข้าว. 5.12. การป้อนโมโนแซ็กคาไรด์เข้าสู่เซลล์เม็ดเลือดขาว SGLT1 - สารขนส่งกลูโคส/กาแลคโตสที่ขึ้นกับโซเดียมในเยื่อหุ้มเซลล์เยื่อบุผิว Na + , K + -ATPase บนเมมเบรน basolateral สร้างความเข้มข้นของโซเดียมและโพแทสเซียมไอออนที่จำเป็นสำหรับการทำงานของ SGLT1 GLUT5 ขนส่งฟรุกโตสส่วนใหญ่ผ่านเมมเบรนเข้าสู่เซลล์ GLUT2 บนเมมเบรนเบสโซเลเทอรัลขนส่งกลูโคส กาแลคโตส และฟรุกโตสออกจากเซลล์ (ตาม )

เนื่องจากการขนส่งที่กระฉับกระเฉง enterocytes สามารถดูดซับกลูโคสที่ความเข้มข้นต่ำในลำไส้เล็ก ที่ความเข้มข้นสูงของกลูโคส มันจะเข้าสู่เซลล์โดยอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจายด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนพาหะพิเศษ (ตัวขนส่ง) ในทำนองเดียวกัน ฟรุกโตสจะถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์เยื่อบุผิว

โมโนแซ็กคาไรด์เข้าสู่หลอดเลือดจาก enterocytes ส่วนใหญ่โดยการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย กลูโคสครึ่งหนึ่งผ่านเส้นเลือดฝอยของวิลลี่ผ่านหลอดเลือดดำพอร์ทัลถูกส่งไปยังตับ ครึ่งหนึ่งถูกส่งโดยเลือดไปยังเซลล์ของเนื้อเยื่ออื่น

5.2.7. การขนส่งกลูโคสจากเลือดไปยังเซลล์การเข้าของกลูโคสจากเลือดเข้าสู่เซลล์นั้นกระทำโดยการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก กล่าวคือ อัตราการขนส่งกลูโคสถูกกำหนดโดยการไล่ระดับความเข้มข้นของทั้งสองข้างของเมมเบรน ในเซลล์กล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อไขมัน การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกจะถูกควบคุมโดยฮอร์โมนอินซูลินในตับอ่อน ในกรณีที่ไม่มีอินซูลิน เยื่อหุ้มเซลล์จะไม่มีตัวขนส่งกลูโคส ตัวขนส่งกลูโคส (ตัวขนส่ง) จากเม็ดเลือดแดง (GLUT1) ดังแสดงในรูปที่ 5.13 เป็นโปรตีนทรานส์เมมเบรนที่ประกอบด้วยเรซิดิวกรดอะมิโน 492 ตัวและมีโครงสร้างโดเมน สารตกค้างของกรดอะมิโนโพลาร์จะอยู่ที่ทั้งสองด้านของเมมเบรน ส่วนที่ไม่ชอบน้ำจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในเมมเบรน และข้ามผ่านหลายครั้ง ที่ด้านนอกของเมมเบรนมีจุดจับกลูโคส เมื่อกลูโคสถูกผูกมัด โครงสร้างของพาหะจะเปลี่ยนไป และตำแหน่งที่จับกับโมโนแซ็กคาไรด์จะเปิดขึ้นภายในเซลล์ กลูโคสผ่านเข้าสู่เซลล์โดยแยกออกจากโปรตีนพาหะ

5.2.7.1. เครื่องลำเลียงกลูโคส: GLUT 1, 2, 3, 4, 5.พบสารขนส่งกลูโคสในเนื้อเยื่อทั้งหมด ซึ่งมีหลายพันธุ์ โดยเรียงลำดับตามการค้นพบ มีการอธิบาย GLUT ห้าประเภทที่มีโครงสร้างหลักและการจัดโดเมนที่คล้ายกัน

GLUT 1 ที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นในสมอง รก ไต ลำไส้ใหญ่ เม็ดเลือดแดง ให้กลูโคสไปยังสมอง

GLUT 2 ขนส่งกลูโคสจากอวัยวะที่หลั่งเข้าสู่กระแสเลือด: enterocytes, ตับ, ขนส่งไปยังเซลล์βของเกาะ Langerhans ของตับอ่อน

GLUT 3 พบได้ในเนื้อเยื่อต่างๆ รวมทั้งสมอง รก ไต และให้กลูโคสไหลเข้าเซลล์ของเนื้อเยื่อประสาท

GLUT 4 ขนส่งกลูโคสเข้าสู่เซลล์กล้ามเนื้อ (โครงกระดูกและหัวใจ) และเนื้อเยื่อไขมัน และขึ้นอยู่กับอินซูลิน

GLUT 5 พบในเซลล์ของลำไส้เล็กและอาจทนต่อฟรุกโตสได้

พาหะทั้งหมดสามารถอยู่ได้ทั้งในไซโตพลาสซึม

ข้าว. 5.13. โครงสร้างตัวพากลูโคส (transporter) โปรตีนจากเม็ดเลือดแดง (GLUT1) (ตาม)

ถุงน้ำในเซลล์และในพลาสมาเมมเบรน ในกรณีที่ไม่มีอินซูลิน GLUT 4 จะอยู่ภายในเซลล์เท่านั้น ภายใต้อิทธิพลของอินซูลิน ถุงน้ำจะถูกขนส่งไปยังพลาสมาเมมเบรน หลอมรวมกับมัน และรวม GLUT 4 เข้ากับเมมเบรน หลังจากนั้นผู้ขนส่งอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจายของกลูโคสเข้าสู่เซลล์ หลังจากความเข้มข้นของอินซูลินในเลือดลดลง ผู้ขนส่งจะกลับสู่ไซโตพลาสซึมอีกครั้งและการขนส่งกลูโคสเข้าสู่เซลล์จะหยุดลง

มีการระบุความผิดปกติต่างๆ ในการทำงานของผู้ขนส่งกลูโคส ด้วยข้อบกพร่องทางพันธุกรรมในโปรตีนพาหะทำให้เกิดโรคเบาหวานที่ไม่ขึ้นกับอินซูลิน นอกจากข้อบกพร่องของโปรตีนแล้ว ยังมีความผิดปกติอื่นๆ ที่เกิดจาก: 1) ข้อบกพร่องในการส่งสัญญาณอินซูลินเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของผู้ขนส่งไปยังเมมเบรน 2) ข้อบกพร่องในการเคลื่อนที่ของผู้ขนส่ง 3) ข้อบกพร่องใน การรวมโปรตีนในเมมเบรน 4) การละเมิดการปักจากเมมเบรน

5.2.8. อินซูลิน.สารประกอบนี้เป็นฮอร์โมนที่หลั่งโดยเซลล์ β ของเกาะ Langerhans ของตับอ่อน อินซูลินเป็นโพลีเปปไทด์ที่ประกอบด้วยสายโซ่พอลิเปปไทด์สองสาย: สายหนึ่งมีกรดอะมิโนตกค้าง 21 ชนิด (สาย A) และอีกสายหนึ่งมีกรดอะมิโน 30 เส้น (สาย B) โซ่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไดซัลไฟด์สองพันธะ: A7-B7, A20-B19 ภายในสาย A มีพันธะไดซัลไฟด์ภายในโมเลกุลระหว่างเรซิดิวที่หกและสิบเอ็ด ฮอร์โมนสามารถอยู่ในสองรูปแบบ: T และ R (รูปที่ 5.14)

ข้าว. 5.14. โครงสร้างเชิงพื้นที่ของอินซูลินในรูปแบบโมโนเมอร์: เอ อินซูลินในสุกร, โครงสร้าง T, ข อินซูลินของมนุษย์ โครงสร้างอาร์ (แสดงโซ่ A สีแดงสี B-chain  สีเหลือง) (ตาม )

ฮอร์โมนสามารถมีอยู่ในรูปของโมโนเมอร์ ไดเมอร์ และเฮกซาเมอร์ ในรูปแบบ hexameric อินซูลินจะถูกทำให้เสถียรโดยซิงค์ไอออนที่ประสานกับสายโซ่ His10 B ของหน่วยย่อยทั้ง 6 หน่วย (รูปที่ 5.15)

อินซูลินของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีความคล้ายคลึงกันมากในโครงสร้างหลักที่มีอินซูลินของมนุษย์: ตัวอย่างเช่นในอินซูลินของสุกรมีการทดแทนเพียงอย่างเดียว - แทนที่จะเป็น threonine ที่ปลายคาร์บอกซิลของสาย B มีอะลานีนในอินซูลินของวัวมีกรดอะมิโนอีกสามตัว สารตกค้างเมื่อเทียบกับอินซูลินของมนุษย์ ส่วนใหญ่แล้ว การแทนที่จะเกิดขึ้นที่ตำแหน่ง 8, 9 และ 10 ของสายโซ่ A แต่พวกมันไม่ได้ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกิจกรรมทางชีววิทยาของฮอร์โมน

การแทนที่ของกรดอะมิโนตกค้างในตำแหน่งของพันธะไดซัลไฟด์ สารตกค้างที่ไม่ชอบน้ำในบริเวณปลาย C และ N ของสาย A และในบริเวณปลาย C ของสาย B นั้นหายากมาก ซึ่งบ่งชี้ถึงความสำคัญของสิ่งเหล่านี้ ภูมิภาคในการแสดงออกของกิจกรรมทางชีวภาพของอินซูลิน สารตกค้าง Phe24 และ Phe25 ของสาย B และขั้ว C และ N ของสาย A มีส่วนร่วมในการก่อตัวของศูนย์กลางการทำงานของฮอร์โมน

ข้าว. 5.15. โครงสร้างเชิงพื้นที่ของอินซูลินเฮกซาเมอร์ (R 6) (ตาม )

5.2.8.1. การสังเคราะห์อินซูลินอินซูลินถูกสังเคราะห์ขึ้นเพื่อเป็นสารตั้งต้นคือพรีโพรอินซูลินที่มีกรดอะมิโน 110 ตกค้างบนโพลีไรโบโซมในเอนโดพลาสมิกเรติเคิลแบบหยาบ การสังเคราะห์ทางชีวภาพเริ่มต้นด้วยการก่อตัวของเปปไทด์สัญญาณที่เข้าสู่รูของเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัมและชี้นำการเคลื่อนไหวของโพลีเปปไทด์ที่กำลังเติบโต ในตอนท้ายของการสังเคราะห์ เปปไทด์สัญญาณซึ่งมีกรดอะมิโน 24 ตัวที่ตกค้างยาว แยกออกจากพรีโพรอินซูลินเพื่อสร้างโพรอินซูลินซึ่งมีกรดอะมิโน 86 ตกค้างและถูกถ่ายโอนไปยังอุปกรณ์กอลจิ โดยจะมีอินซูลินเพิ่มขึ้นอีกในถัง โครงสร้างเชิงพื้นที่ของ proinsulin แสดงในรูปที่ 5.16.

ในกระบวนการของการเจริญเติบโตในระยะยาว ภายใต้การกระทำของซีรีน endopeptidases PC2 และ PC1/3 พันธะเปปไทด์ระหว่าง Arg64 และ Lys65 ก่อนจะถูกแยกออก จากนั้นพันธะเปปไทด์ที่เกิดจาก Arg31 และ Arg32 จะถูกไฮโดรไลซ์ โดยที่ C-เปปไทด์ประกอบด้วย ของเรซิดิวกรดอะมิโน 31 ตัวที่ถูกตัดแยก การเปลี่ยนโปรอินซูลินเป็นอินซูลินที่มีกรดอะมิโนตกค้าง 51 ตัวจบลงด้วยการไฮโดรไลซิสของอาร์จินีนตกค้างที่ปลาย N ของสาย A และปลาย C ของสาย B ภายใต้การกระทำของคาร์บอกซีเปปติเดส อี ซึ่งแสดงความจำเพาะคล้ายกับ carboxypeptidase B คือ ไฮโดรไลซ์พันธะเปปไทด์ ซึ่งเป็นกลุ่ม imino ซึ่งเป็นของกรดอะมิโนหลัก (รูปที่ 5.17 และ 5.18)

ข้าว. 5.16. โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรอินซูลินที่เสนอในรูปแบบที่ส่งเสริมการสลายโปรตีน ลูกบอลสีแดงบ่งชี้ว่ามีกรดอะมิโนตกค้าง (Arg64 และ Lys65; Arg31 และ Arg32) พันธะเปปไทด์ระหว่างนั้นได้รับการไฮโดรไลซิสอันเป็นผลมาจากการแปรรูปโปรอินซูลิน (ตาม )

อินซูลินและซี-เปปไทด์ในปริมาณเท่ากันจะเข้าสู่เม็ดสารคัดหลั่ง โดยที่อินซูลินซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับไอออนของสังกะสีจะก่อตัวเป็นไดเมอร์และเฮกซาเมอร์ เม็ดหลั่งที่ผสานกับพลาสมาเมมเบรน หลั่งอินซูลินและซี-เปปไทด์ไปยังของเหลวนอกเซลล์อันเป็นผลมาจากภาวะเซลล์ภายนอก ครึ่งชีวิตของอินซูลินในเลือดคือ 3-10 นาที ของ C-เปปไทด์ประมาณ 30 นาที อินซูลินได้รับการสลายโดยการกระทำของเอนไซม์อินซูลินเนส กระบวนการนี้เกิดขึ้นในตับและไต

5.2.8.2. ระเบียบการสังเคราะห์และการหลั่งอินซูลินตัวควบคุมหลักของการหลั่งอินซูลินคือกลูโคส ซึ่งควบคุมการแสดงออกของยีนอินซูลินและยีนโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญของตัวพาพลังงานหลัก กลูโคสสามารถจับกับปัจจัยการถอดรหัสได้โดยตรง ซึ่งมีผลโดยตรงต่ออัตราการแสดงออกของยีน ผลรองต่อการหลั่งอินซูลินและกลูคากอนเป็นไปได้ เมื่ออินซูลินจากเม็ดหลั่งกระตุ้นการถอดรหัสของอินซูลิน mRNA แต่การหลั่งอินซูลินขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไอออน Ca 2+ และลดลงเมื่อขาดสารอาหาร แม้ว่าจะมีความเข้มข้นของกลูโคสสูง ซึ่งจะกระตุ้นการสังเคราะห์อินซูลิน นอกจากนี้ อะดรีนาลีนยังถูกยับยั้งเมื่อจับกับตัวรับ  2 ตัว สารกระตุ้นการหลั่งอินซูลินคือฮอร์โมนการเจริญเติบโต, คอร์ติซอล, เอสโตรเจน, ฮอร์โมนของระบบทางเดินอาหาร (secretin, cholecystokinin, เปปไทด์ยับยั้งกระเพาะอาหาร)

ข้าว. 5.17. การสังเคราะห์และแปรรูปพรีโพรอินซูลิน (ตาม )

การหลั่งอินซูลินโดยเซลล์ β ของเกาะ Langerhans เพื่อตอบสนองต่อการเพิ่มความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดได้ดังนี้:

ข้าว. 5.18. การประมวลผลโพรอินซูลินเป็นอินซูลินโดยการไฮโดรไลซิสของพันธะเปปไทด์ระหว่าง Arg64 และ Lys65 เร่งปฏิกิริยาโดยซีรีนเอ็นโดเปปติเดส PC2 และการแยกพันธะเปปไทด์ระหว่าง Arg31 และ Arg32 โดยซีรีนเอนโดเปปติเดส PC1/3 การแปลงจะจบลงด้วยความแตกแยกของอาร์จินีนตกค้างที่ N - ปลายสาย A และสาย B ของปลาย C ภายใต้การกระทำของ carboxypeptidase E (กากอาร์จินีนที่แยกออกจะแสดงเป็นวงกลม) อันเป็นผลมาจากการประมวลผลนอกเหนือไปจากอินซูลิน C-เปปไทด์จะถูกสร้างขึ้น (ตาม)

1) กลูโคสถูกขนส่งไปยังเซลล์  โดยโปรตีนพาหะ GLUT 2

2) ในเซลล์ กลูโคสผ่านไกลโคไลซิสและถูกออกซิไดซ์เพิ่มเติมในวัฏจักรการหายใจด้วยการก่อตัวของเอทีพี ความเข้มข้นของการสังเคราะห์ ATP ขึ้นอยู่กับระดับของกลูโคสในเลือด

3) ภายใต้การกระทำของ ATP ช่องโพแทสเซียมไอออนจะปิดและเมมเบรนจะขั้ว;

4) การสลับขั้วของเมมเบรนทำให้เกิดการเปิดช่องแคลเซียมที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้าและการเข้าสู่เซลล์ของแคลเซียม

5) การเพิ่มขึ้นของระดับแคลเซียมในเซลล์กระตุ้น phospholipase C ซึ่งแยกหนึ่งใน phospholipids เมมเบรน - phosphatidylinositol-4,5-diphosphate - เป็น inositol-1,4,5-triphosphate และ diacylglycerol;

6) อิโนซิทอลไตรฟอสเฟตซึ่งจับกับโปรตีนตัวรับของเอนโดพลาสมิกเรติเคิลทำให้ความเข้มข้นของแคลเซียมภายในเซลล์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งนำไปสู่การปลดปล่อยอินซูลินที่สังเคราะห์ล่วงหน้าซึ่งเก็บไว้ในเม็ดสารคัดหลั่ง

5.2.8.3. กลไกการออกฤทธิ์ของอินซูลินผลกระทบหลักของอินซูลินต่อเซลล์กล้ามเนื้อและไขมันคือการเพิ่มการขนส่งกลูโคสผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ การกระตุ้นด้วยอินซูลินทำให้อัตราการเข้ากลูโคสเข้าสู่เซลล์เพิ่มขึ้น 20-40 เท่า เมื่อกระตุ้นด้วยอินซูลิน เนื้อหาของโปรตีนขนส่งกลูโคสในพลาสมาจะเพิ่มขึ้น 5-10 เท่าโดยลดลงพร้อมกัน 50-60% ของเนื้อหาในสระภายในเซลล์ ปริมาณพลังงานที่ต้องการในรูปของ ATP จำเป็นสำหรับการกระตุ้นตัวรับอินซูลินเป็นหลัก ไม่ใช่สำหรับฟอสโฟรีเลชันของโปรตีนขนส่ง การกระตุ้นการขนส่งกลูโคสจะเพิ่มการใช้พลังงาน 20-30 เท่า ในขณะที่ต้องใช้กลูโคสเพียงเล็กน้อยในการเคลื่อนย้ายตัวขนส่งกลูโคส การเคลื่อนตัวของตัวขนส่งกลูโคสไปยังเยื่อหุ้มเซลล์จะสังเกตเห็นได้เร็วเพียงไม่กี่นาทีหลังจากปฏิสัมพันธ์ของอินซูลินกับตัวรับ และต้องใช้ผลกระตุ้นอื่นๆ ของอินซูลินเพื่อเร่งหรือคงกระบวนการของการหมุนเวียนของโปรตีนขนส่ง

อินซูลิน เช่นเดียวกับฮอร์โมนอื่น ๆ ทำหน้าที่ในเซลล์ผ่านโปรตีนตัวรับที่สอดคล้องกัน ตัวรับอินซูลินเป็นโปรตีนจากเยื่อหุ้มเซลล์อินทิกรัลที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อย  สองตัว (130 kDa) และหน่วยย่อย  สองหน่วย (95 kDa); อันแรกตั้งอยู่นอกเซลล์โดยสิ้นเชิงบนพื้นผิวของมันส่วนหลังจะทะลุผ่านเยื่อหุ้มพลาสมา

ตัวรับอินซูลินเป็นเตตระเมอร์ที่ประกอบด้วยหน่วยย่อย α นอกเซลล์สองยูนิตที่ทำปฏิกิริยากับฮอร์โมนและเชื่อมโยงซึ่งกันและกันโดยสะพานไดซัลไฟด์ระหว่างซีสเตอีน 524 และ Cys682, Cys683, Cys685 แฝดสามของหน่วยย่อย α ทั้งสอง (ดูรูปที่ 5.19 เอ) และหน่วยย่อย  ของเมมเบรน 2 หน่วยที่แสดงกิจกรรมของไทโรซีนไคเนสที่เชื่อมโยงกันด้วยสะพานไดซัลไฟด์ระหว่าง Cys647 () และ Cys872 สายโซ่โพลีเปปไทด์ของหน่วยย่อย α ที่มีน้ำหนักโมเลกุล 135 kDa ประกอบด้วย 719 อะมิโน-

ข้าว. 5.19. โครงสร้างของตัวรับอินซูลิน dimer: เอ โครงสร้างโมดูลาร์ของตัวรับอินซูลิน ด้านบน - ยูนิตย่อย α ที่เชื่อมโยงโดยไดซัลไฟด์บริดจ์ Cys524, Cys683-685 และประกอบด้วยหกโดเมน: สองโดเมนประกอบด้วยลิวซีนซ้ำ L1 และ L2, บริเวณ CR ที่อุดมด้วยซิสเทอีน และโดเมนไฟโบรเนกตินประเภท III สาม Fn o , Fn 1 , ID (บทนำ โดเมน) . ด้านล่าง - -หน่วยย่อยที่เกี่ยวข้องกับ -หน่วยย่อยโดยสะพานไดซัลไฟด์ Cys647Cys872 และประกอบด้วยเจ็ดโดเมน: สามโดเมนไฟโบรเนกติน ID, Fn 1 และ Fn 2, โดเมนทรานส์เมมเบรน TM ติดกับเมมเบรนของโดเมน JM, โดเมนไคเนสไทโรซีน TK, C-terminal ST; ข การจัดเรียงเชิงพื้นที่ของตัวรับ, หนึ่งไดเมอร์แสดงเป็นสี, อีกอันเป็นสีขาว, A  วงกระตุ้นที่อยู่ตรงข้ามกับไซต์การจับฮอร์โมน, X (สีแดง)  ส่วนปลาย C ของ -subunit, X (สีดำ)  N -ส่วนปลายของหน่วยย่อย  ลูกบอลสีเหลือง 1,2,3 - พันธะไดซัลไฟด์ระหว่างซิสเทอีนตกค้างที่ตำแหน่ง 524, 683-685, 647-872 (ตาม )

กรดตกค้างและประกอบด้วยหกโดเมน: สองโดเมน L1 และ L2 ที่มีลิวซีนซ้ำ, บริเวณ CR ที่อุดมด้วยซิสเทอีนซึ่งเป็นที่ตั้งของจุดจับอินซูลิน และโดเมนไฟโบรเนกติน III ชนิดที่สาม Fn o , Fn 1 , Ins (โดเมนแนะนำ) (ดู มะเดื่อ 5.18) -หน่วยย่อยประกอบด้วยเรซิดิวกรดอะมิโน 620 ตัว มีน้ำหนักโมเลกุล 95 kDa และประกอบด้วยเจ็ดโดเมน: ID โดเมนไฟโบรเนกตินสามโดเมน, Fn 1 และ Fn 2, โดเมนทรานส์เมมเบรน TM, โดเมน JM ที่อยู่ติดกับเมมเบรน, TK โดเมนไคเนสไทโรซีนและ CT-terminal CT พบจุดจับกับอินซูลินสองจุดบนตัวรับ: ตัวหนึ่งมีความสัมพันธ์สูง อีกจุดหนึ่งมีความสัมพันธ์ต่ำ ในการส่งสัญญาณฮอร์โมนเข้าสู่เซลล์ อินซูลินจะต้องจับกับบริเวณที่มีความสัมพันธ์สูง ศูนย์นี้ถูกสร้างขึ้นเมื่ออินซูลินจับจากโดเมน L1, L2 และ CR ของหน่วยย่อย  หนึ่งและโดเมน fibronectin ของอีกโดเมนหนึ่ง ในขณะที่การจัดเรียงของหน่วยย่อย  อยู่ตรงข้ามกัน ดังแสดงในรูปที่ 5.19, กับ.

ในกรณีที่ไม่มีปฏิสัมพันธ์ของอินซูลินกับจุดศูนย์กลางของความสัมพันธ์สูงของตัวรับ -หน่วยย่อยจะถูกย้ายออกจากหน่วยย่อย  โดยการยื่นออกมา (ลูกเบี้ยว) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโดเมน CR ซึ่งป้องกันการสัมผัสของวงจรกระตุ้น (A -loop) ของโดเมนไทโรซีนไคเนสของหน่วยย่อย  หนึ่งหน่วยที่มีตำแหน่งฟอสโฟรีเลชันบนอีกหน่วยย่อย - (รูปที่ 5.20, ข). เมื่ออินซูลินจับกับจุดศูนย์กลางความสัมพันธ์สูงของตัวรับอินซูลิน โครงสร้างของตัวรับจะเปลี่ยนไป การยื่นออกมาจะไม่ป้องกันยูนิตย่อย α- และ β ไม่ให้เข้าใกล้อีกต่อไป ลูปกระตุ้นของโดเมน TK จะโต้ตอบกับไซต์ฟอสโฟรีเลชันของไทโรซีนบน TK ฝั่งตรงข้าม โดเมน transphosphorylation ของ β-subunits เกิดขึ้นที่ไทโรซีนตกค้างเจ็ดตัว: Y1158 , Y1162, Y1163 ของวงการเปิดใช้งาน (นี่คือโดเมนควบคุมไคเนส), Y1328, Y1334 ของโดเมน ST, Y965, Y972 ของโดเมน JM (รูปที่ 5.20 , เอ) ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกิจกรรมไคเนสไทโรซีนของตัวรับ ที่ตำแหน่ง 1,030 ของ TK มีไลซีนตกค้างรวมอยู่ในศูนย์แอคทีฟของตัวเร่งปฏิกิริยา - ศูนย์การจับ ATP การเปลี่ยนไลซีนนี้ด้วยกรดอะมิโนอื่น ๆ จำนวนมากโดยการทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่ควบคุมโดยไซต์จะยกเลิกกิจกรรมไคเนสของไทโรซีนของตัวรับอินซูลิน แต่ไม่ทำให้การจับกับอินซูลินลดลง อย่างไรก็ตาม การเพิ่มอินซูลินไปยังตัวรับดังกล่าวไม่มีผลต่อการเผาผลาญและการเพิ่มจำนวนของเซลล์ ในทางกลับกัน ฟอสฟอริเลชันของสารตกค้างของซีรีน-ทรีโอนีนจะลดความสัมพันธ์กับอินซูลินและลดกิจกรรมของไทโรซีนไคเนส

สารตั้งต้นของตัวรับอินซูลินหลายชนิดเป็นที่รู้จัก: IRS-1 (สารตั้งต้นของตัวรับอินซูลิน), IRS-2, โปรตีนของตระกูล STAT (ตัวแปลงสัญญาณและตัวกระตุ้นของการถอดรหัส - ตัวแปลงสัญญาณและตัวกระตุ้นการถอดรหัสถูกกล่าวถึงในรายละเอียดในส่วนที่ 4 "พื้นฐานทางชีวเคมีของการป้องกัน ปฏิกิริยา")

IRS-1 เป็นโปรตีนไซโตพลาสซึมที่จับกับไทโรซีนที่มีฟอสโฟรีเลตของ TK ตัวรับอินซูลินที่มีโดเมน SH2 และถูกฟอสโฟรีเลตโดยไทโรซีนไคเนสของตัวรับทันทีหลังจากการกระตุ้นอินซูลิน ระดับของฟอสโฟรีเลชั่นของสารตั้งต้นขึ้นอยู่กับการเพิ่มขึ้นหรือลดลงในการตอบสนองของเซลล์ต่ออินซูลิน แอมพลิจูดของการเปลี่ยนแปลงในเซลล์และความไวต่อฮอร์โมน ความเสียหายต่อยีน IRS-1 อาจเป็นสาเหตุของโรคเบาหวานขึ้นอยู่กับอินซูลิน สายเปปไทด์ของ IRS-1 ประกอบด้วยกรดอะมิโนตกค้างประมาณ 1200 ตัว ศูนย์ฟอสโฟรีเลชันของไทโรซีนที่เป็นไปได้ 20–22 แห่ง และศูนย์ฟอสโฟรีเลชันซีรีน-ทรีโอนีนประมาณ 40 แห่ง

ข้าว. 5.20. รูปแบบที่เรียบง่ายของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในการจับอินซูลินกับตัวรับอินซูลิน: เอ การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของตัวรับซึ่งเป็นผลมาจากการจับฮอร์โมนที่จุดศูนย์กลางความสัมพันธ์สูง นำไปสู่การกระจัดของส่วนที่ยื่นออกมา การบรรจบกันของหน่วยย่อย และทรานส์ฟอสโฟรีเลชันของโดเมน TK ข ในกรณีที่ไม่มีปฏิสัมพันธ์ของอินซูลินกับตำแหน่งที่จับกับตัวรับอินซูลินที่มีความสัมพันธ์สูง การยื่นออกมา (ลูกเบี้ยว) จะป้องกันการเข้าใกล้ของหน่วยย่อย - และ  และทรานส์ฟอสโฟรีเลชันของโดเมน TK A-loop - เปิดใช้งานลูปของโดเมน TK, หมายเลข 1 และ 2 ในวงกลม - พันธะไดซัลไฟด์ระหว่างหน่วยย่อย, TK - โดเมนไคเนสไทโรซีน, C - ศูนย์เร่งปฏิกิริยาของ TK, ชุดที่ 1 และชุดที่ 2 - ลำดับกรดอะมิโนของหน่วยย่อย ที่ก่อให้เกิดความสัมพันธ์ระหว่างอินซูลินกับตัวรับสูง (ตาม )

ฟอสฟอริเลชันของ IRS-1 ที่ไทโรซีนตกค้างหลายตัวทำให้สามารถจับกับโปรตีนที่มีโดเมน SH2: ไทโรซีนฟอสฟาเตส syp, p85 ยูนิตย่อยของ PHI-3-kinase (ฟอสฟาติดิลลิโนซิทอล-3-ไคเนส), อะแดปเตอร์โปรตีน Grb2, โปรตีนไทโรซีนฟอสฟาเตส SH- PTP2, phospholipase C , GAP (ตัวกระตุ้นของโปรตีนที่จับกับ GTP ขนาดเล็ก) อันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของ IRS-1 กับโปรตีนที่คล้ายคลึงกัน สัญญาณดาวน์สตรีมหลายแบบจะถูกสร้างขึ้น

ข้าว. 5.21. การโยกย้ายโปรตีนขนส่งกลูโคส GLUT 4 ในเซลล์กล้ามเนื้อและไขมันจากไซโตพลาสซึมไปยังเยื่อหุ้มพลาสมาภายใต้การกระทำของอินซูลิน การทำงานร่วมกันของอินซูลินกับตัวรับทำให้เกิดฟอสโฟรีเลชันของสารตั้งต้นอินซูลินรีเซพเตอร์ (IRS) ที่จับกับ PI-3-kinase (PI3K) ซึ่งกระตุ้นการสังเคราะห์ฟอสฟาติดิลลิโนซิทอล-3,4,5-ไตรฟอสเฟตฟอสโฟลิปิด (PtdIns(3, 4,5)P3). สารประกอบหลัง โดยการจับโดเมนเพล็กซ์ทริน (PH) ระดมโปรตีนไคเนส PDK1, PDK2 และ PKV ไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ PDK1 ฟอสโฟรีเลต RKB ที่ Thr308 เปิดใช้งาน Phosphorylated RKV เชื่อมโยงกับถุงน้ำที่ประกอบด้วย GLUT4 ทำให้เกิดการโยกย้ายไปยังเยื่อหุ้มพลาสมา ส่งผลให้การขนส่งกลูโคสเข้าสู่เซลล์กล้ามเนื้อและไขมันเพิ่มขึ้น (ตาม )

กระตุ้นโดย IRS-1 ที่มีฟอสโฟรีเลต ฟอสโฟไลเปสซีจะไฮโดรไลซ์เยื่อหุ้มเซลล์ฟอสโฟลิปิด ฟอสฟาติดิลลิโนซิทอล-4,5-ไดฟอสเฟตเพื่อสร้างสารสองตัวที่สอง: อิโนซิทอล-3,4,5-ไตรฟอสเฟตและไดเอซิลกลีเซอรอล อิโนซิทอล-3,4,5-ไตรฟอสเฟตซึ่งทำหน้าที่ในช่องไอออนของเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัมจะปล่อยแคลเซียมออกมา ไดเอซิลกลีเซอรอลทำหน้าที่เกี่ยวกับคาโมดูลินและโปรตีนไคเนส C ซึ่งสร้างฟอสโฟรีเลตสารตั้งต้นต่างๆ นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในการทำงานของระบบเซลล์

Phosphorylated IRS-1 ยังกระตุ้น PHI-3-kinase ซึ่งเร่งปฏิกิริยา phosphorylation ของ phosphatidylinositol-4-phosphate และ phosphatidylinositol-4,5-diphosphate ที่ตำแหน่ง 3 เพื่อสร้าง phosphatidylinositol-3-phosphate, phosphatidylinositol-3,4-diphosphate และฟอสฟาติดิลโนซิทอล ตามลำดับ -3,4,5-ไตรฟอสเฟต

PHI-3-kinase เป็นเฮเทอโรไดเมอร์ที่มีหน่วยย่อยควบคุม (p85) และตัวเร่งปฏิกิริยา (p110) หน่วยย่อยการกำกับดูแลมีโดเมน SH2 สองโดเมนและโดเมน SH3 ดังนั้น PI-3 kinase จึงยึดติดกับ IRS-1 ที่มีความสัมพันธ์กันสูง อนุพันธ์ฟอสฟาติดิลลิโนซิทอลที่เกิดขึ้นในเมมเบรน ฟอสโฟรีเลตที่ตำแหน่ง 3 จับโปรตีนที่มีโดเมนที่เรียกว่าเพลกซ์ทริน (PH) (โดเมนแสดงความสัมพันธ์สูงสำหรับฟอสฟาติดิลลิโนซิทอล-3-ฟอสเฟต): โปรตีนไคเนส PDK1 (ไคเนสที่ขึ้นกับฟอสฟาติดิลลิโนซิไทด์) โปรตีน ไคเนส บี (PKV)

โปรตีน kinase B (PKB) ประกอบด้วยสามโดเมน: N-terminal plextrin, central catalytic และ C-terminal regulatory โดเมน plectrin จำเป็นสำหรับการเปิดใช้งาน RKV โดยการจับด้วยความช่วยเหลือของโดเมนเพล็กซ์ทรินใกล้เยื่อหุ้มเซลล์ PKV จะเข้าใกล้โปรตีนไคเนส PDK1 ซึ่งผ่าน

โดเมนเพล็กซ์ทรินยังถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นใกล้กับเยื่อหุ้มเซลล์ PDK1 ฟอสโฟรีเลต Thr308 ของโดเมน PKV ไคเนส ทำให้เกิดการกระตุ้น PKV เปิดใช้งาน PKV phosphorylates glycogen synthase kinase 3 (ที่ตำแหน่ง Ser9) ทำให้เกิดการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์และด้วยเหตุนี้กระบวนการสังเคราะห์ไกลโคเจน นอกจากนี้ Phi-3-phosphate-5-kinase ยังได้รับฟอสโฟรีเลชันซึ่งทำหน้าที่ในถุงน้ำซึ่งโปรตีนพาหะ GLUT 4 ถูกเก็บไว้ในไซโตพลาสซึมของ adipocytes ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของตัวขนส่งกลูโคสไปยังเยื่อหุ้มเซลล์รวมเข้าด้วยกันและการขนส่งผ่านเมมเบรนของกลูโคส เข้าสู่เซลล์กล้ามเนื้อและไขมัน (รูปที่ 5.21)

อินซูลินไม่เพียงส่งผลกระทบต่อการเข้าสู่เซลล์ของกลูโคสด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนพาหะ GLUT 4 มันเกี่ยวข้องกับการควบคุมการเผาผลาญน้ำตาลกลูโคส, ไขมัน, กรดอะมิโน, ไอออน, ในการสังเคราะห์โปรตีน, และส่งผลกระทบต่อกระบวนการของ การจำลองแบบและการถอดความ

ผลต่อเมแทบอลิซึมของกลูโคสในเซลล์นั้นกระทำโดยการกระตุ้นกระบวนการไกลโคไลซิสโดยการเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการนี้: กลูโคคิเนส, ฟอสโฟฟรุกกิเนส, ไพรูเวตไคเนส, เฮกโซไคเนส อินซูลินผ่านน้ำตก adenylate cyclase กระตุ้น phosphatase ซึ่ง dephosphorylates glycogen synthase ซึ่งนำไปสู่การกระตุ้นการสังเคราะห์ไกลโคเจน (รูปที่ 5.22) และการยับยั้งกระบวนการสลาย โดยการยับยั้ง phosphoenolpyruvate carboxykinase อินซูลินจะยับยั้งกระบวนการของ gluconeogenesis

ข้าว. 5.22. แผนภาพการสังเคราะห์ไกลโคเจน

ในตับและเนื้อเยื่อไขมัน ภายใต้การกระทำของอินซูลิน การสังเคราะห์ไขมันถูกกระตุ้นโดยการกระตุ้นของเอนไซม์: acetyl-CoA คาร์บอกซิเลส, ไลโปโปรตีนไลเปส ในเวลาเดียวกัน การสลายของไขมันถูกยับยั้ง เนื่องจาก phosphatase ที่กระตุ้นด้วยอินซูลิน dephosphorylating ไลเปส triacylglycerol ที่ไวต่อฮอร์โมน ยับยั้งเอนไซม์นี้และความเข้มข้นของกรดไขมันที่หมุนเวียนในเลือดลดลง

ในตับ เนื้อเยื่อไขมัน กล้ามเนื้อโครงร่าง และหัวใจ อินซูลินมีผลต่ออัตราการถอดรหัสยีนมากกว่าหนึ่งร้อยตัว

5.2.9. กลูคากอนเพื่อตอบสนองต่อการลดลงของความเข้มข้นของกลูโคสในเลือด -เซลล์ของเกาะเล็กเกาะน้อย Langerhans ของตับอ่อนผลิต "ฮอร์โมนความหิว" - กลูคากอนซึ่งเป็นโพลีเปปไทด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุล 3485 ดาประกอบด้วยกรดอะมิโน 29 ชนิด สารตกค้าง

การกระทำของกลูคากอนนั้นตรงกันข้ามกับผลของอินซูลิน อินซูลินส่งเสริมการจัดเก็บพลังงานโดยการกระตุ้นไกลโคเจเนซิส การสร้างไลโปเจเนซิสและการสังเคราะห์โปรตีน และกลูคากอนโดยการกระตุ้นไกลโคเจโนไลซิสและการสลายไขมัน ทำให้เกิดการระดมแหล่งพลังงานที่มีศักยภาพอย่างรวดเร็ว

ข้าว. 5.23. โครงสร้างของโพรกลูคากอนของมนุษย์และการประมวลผลเฉพาะเนื้อเยื่อของโพรกลูคากอนไปเป็นเปปไทด์ที่ได้จากโปรกลูคากอน: กลูคากอนและ MPGF (ชิ้นส่วนโปรกลูคากอนนายกเทศมนตรี) เกิดขึ้นจากโพรกลูคากอนในตับอ่อน Glycentin, oxyntomodulin, GLP-1 (เปปไทด์ที่ได้มาจาก proglucagon), GLP-2, เปปไทด์ระดับกลางสองตัว (เปปไทด์แทรกแซง - IP), GRPP - พอลิเปปไทด์ตับอ่อนที่เกี่ยวข้องกับกลีเซนติน (โพลีเปปไทด์จากตับอ่อน - อนุพันธ์ของไกลเซนไทน์) (ตาม )

ฮอร์โมนถูกสังเคราะห์โดยเซลล์  ของเกาะเล็กเกาะน้อย Langerhans ของตับอ่อน เช่นเดียวกับในเซลล์ neuroendocrine ของลำไส้และในระบบประสาทส่วนกลางในรูปแบบของสารตั้งต้นที่ไม่ได้ใช้งาน  proglucagon (น้ำหนักโมเลกุล 9,000 Da) ประกอบด้วย เรซิดิวกรดอะมิโน 180 ตัวและอยู่ระหว่างการประมวลผลโดยใช้คอนเวอร์เตส 2 และก่อรูปเปปไทด์หลายตัวที่มีความยาวต่างกัน ซึ่งรวมถึงกลูคากอนและเปปไทด์คล้ายกลูคากอน 2 ตัว (กลูคากอนเหมือนเปปไทด์  GLP-1, GLP-2, ไกลเซนติน) (รูปที่ 5.23) กลูคากอน 14 จาก 27 กรดอะมิโนที่ตกค้างนั้นเหมือนกันกับในโมเลกุลของฮอร์โมนอีกตัวหนึ่งของทางเดินอาหารคือ secretin

ในการจับกลูคากอนกับตัวรับของเซลล์ที่ตอบสนอง จำเป็นต้องมีความสมบูรณ์ของลำดับ 1-27 จากปลาย N มีบทบาทสำคัญในการแสดงผลกระทบของฮอร์โมนโดยสารตกค้างของฮิสติดีนที่อยู่ที่ปลาย N และในการผูกมัดกับตัวรับส่วน 20-27

ในเลือด กลูคากอนไม่จับกับโปรตีนขนส่งใด ๆ ครึ่งชีวิตของมันคือ 5 นาที ในตับจะถูกทำลายโดยโปรตีเอส ในขณะที่การสลายเริ่มต้นด้วยความแตกแยกของพันธะระหว่าง Ser2 และ Gln3 และการกำจัดไดเปปไทด์ จากปลาย N

การหลั่งกลูคากอนถูกยับยั้งโดยกลูโคส แต่ถูกกระตุ้นโดยอาหารที่มีโปรตีน GLP-1 ยับยั้งการหลั่งกลูคากอนและกระตุ้นการหลั่งอินซูลิน

กลูคากอนมีผลเฉพาะกับเซลล์ตับและเซลล์ไขมันที่มีตัวรับในพลาสมาเมมเบรน ในเซลล์ตับโดยการจับกับตัวรับบนเมมเบรนพลาสม่า กลูคากอนจะกระตุ้นอะดีนิเลตไซโคลสซึ่งกระตุ้นการก่อตัวของแคมป์โดยใช้โปรตีน G ซึ่งในทางกลับกันจะนำไปสู่การกระตุ้นของฟอสโฟริเลสซึ่งเร่งการสลายตัวของไกลโคเจน และยับยั้งการสังเคราะห์ไกลโคเจนและการยับยั้งการก่อตัวของไกลโคเจน กลูคากอนกระตุ้น gluconeogenesis โดยกระตุ้นการสังเคราะห์เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการนี้: กลูโคส -6-ฟอสฟาเตส, ฟอสโฟอีโนลไพรูเวต คาร์บอกซีไคเนส, ฟรุกโตส-1,6-ไดฟอสฟาเตส ผลสุทธิของกลูคากอนในตับคือการเพิ่มการผลิตกลูโคส

ในเซลล์ไขมัน ฮอร์โมนยังใช้ adenylate cyclase cascade กระตุ้น lipase triacylglycerol ที่ไวต่อฮอร์โมน ซึ่งกระตุ้นการสลายไขมัน กลูคากอนเพิ่มการหลั่งของ catecholamines โดยไขกระดูกต่อมหมวกไต โดยการมีส่วนร่วมในการดำเนินการของปฏิกิริยาเช่น "ต่อสู้หรือหนี" กลูคากอนช่วยเพิ่มความพร้อมของสารตั้งต้นพลังงาน (กลูโคส กรดไขมันอิสระ) สำหรับกล้ามเนื้อโครงร่าง และเพิ่มปริมาณเลือดไปยังกล้ามเนื้อโครงร่างโดยเพิ่มการทำงานของหัวใจ

กลูคากอนไม่มีผลต่อไกลโคเจนในกล้ามเนื้อโครงร่างเนื่องจากไม่มีตัวรับกลูคากอนเกือบทั้งหมด ฮอร์โมนทำให้การหลั่งอินซูลินเพิ่มขึ้นจากเซลล์ β ของตับอ่อนและการยับยั้งการทำงานของอินซูลิน

5.2.10. ระเบียบการเผาผลาญของไกลโคเจนการสะสมของกลูโคสในร่างกายในรูปของไกลโคเจนและการสลายของกลูโคสนั้นสอดคล้องกับความต้องการพลังงานของร่างกาย ทิศทางของการเผาผลาญไกลโคเจนถูกควบคุมโดยกลไกที่ขึ้นอยู่กับการทำงานของฮอร์โมน: ในตับ อินซูลิน กลูคากอน และอะดรีนาลีน ในกล้ามเนื้อ อินซูลิน และอะดรีนาลีน การเปลี่ยนกระบวนการสังเคราะห์หรือการสลายตัวของไกลโคเจนเกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนจากช่วงดูดซับไปเป็นช่วงหลังการดูดซึมหรือเมื่อสภาวะการพักเปลี่ยนเป็นการทำงานทางกายภาพ

5.2.10.1. ระเบียบของไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสและกิจกรรมการสังเคราะห์ไกลโคเจนเมื่อความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดเปลี่ยนแปลง การสังเคราะห์และการหลั่งอินซูลินและกลูคากอนจะเกิดขึ้น ฮอร์โมนเหล่านี้ควบคุมกระบวนการสังเคราะห์และการสลายตัวของไกลโคเจนโดยส่งผลต่อการทำงานของเอ็นไซม์สำคัญของกระบวนการเหล่านี้ ได้แก่ ไกลโคเจนซินเทสและไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสผ่านฟอสโฟรีเลชั่น-ดีฟอสโฟรีเลชั่น

ข้าว. 5.24 การกระตุ้นไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสโดยฟอสโฟรีเลชั่นของสารตกค้าง Ser14 โดยไคเนสไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสและการยับยั้งโดยฟอสฟาเตสเร่งปฏิกิริยาดีฟอสโฟรีเลชั่นของซีรีนตกค้าง (ตาม )

เอนไซม์ทั้งสองมีอยู่ในสองรูปแบบ: ฟอสโฟรีเลต (ไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสที่ใช้งานอยู่ เอและไกลโคเจนซินเทสที่ไม่ได้ใช้งาน) และดีฟอสโฟรีเลต (ฟอสโฟรีเลสที่ไม่ใช้งาน) ขและแอคทีฟไกลโคเจนซินเทส) (รูปที่ 5.24 และ 5.25) ฟอสฟอรีเลชันดำเนินการโดยไคเนสที่เร่งการถ่ายโอนกากฟอสเฟตจาก ATP ไปยังสารตกค้างของซีรีน และปฏิกิริยาดีฟอสโฟรีเลชันจะถูกเร่งโดยฟอสโฟโปรตีน ฟอสฟาเตส กิจกรรมไคเนสและฟอสฟาเตสยังถูกควบคุมโดยฟอสโฟรีเลชั่น-ดีฟอสโฟรีเลชั่น (ดูรูปที่ 5.25)

ข้าว. 5.25. ระเบียบของกิจกรรมการสังเคราะห์ไกลโคเจน เอนไซม์ถูกกระตุ้นโดยการกระทำของ phosphoprotein phosphatase (PP1) ซึ่ง dephosphorylates สาม phosphoserine ตกค้างใกล้ C-terminus ในการสังเคราะห์ไกลโคเจน Glycogen synthase kinase 3 (GSK3) ซึ่งกระตุ้นฟอสโฟรีเลชั่นของซีรีนที่ตกค้างสามตัวในการสังเคราะห์ไกลโคเจน ยับยั้งการสังเคราะห์ไกลโคเจน และกระตุ้นโดยเคซีนไคเนส (CKII) ฟอสโฟรีเลชั่น อินซูลิน กลูโคส และกลูโคส-6-ฟอสเฟตกระตุ้นฟอสโฟโปรตีน ฟอสฟาเตส ในขณะที่กลูคากอนและอะดรีนาลีน (อิพิเนฟริน) ยับยั้ง อินซูลินยับยั้งการทำงานของไกลโคเจนซินเทสไคเนส 3 (ตาม)

โปรตีนไคเนส A (PKA) ที่ขึ้นกับค่าย (PKA) ฟอสโฟรีเลต ฟอสโฟรีเลส ไคเนส ทำให้มันอยู่ในสถานะแอคทีฟ ซึ่งจะทำให้ฟอสโฟรีเลต ไกลโคเจน ฟอสโฟรีเลส การสังเคราะห์ค่ายกระตุ้นโดยอะดรีนาลีนและกลูคากอน

อินซูลินผ่านน้ำตกที่เกี่ยวข้องกับโปรตีน Ras (เส้นทางส่งสัญญาณ Ras) กระตุ้นโปรตีนไคเนส pp90S6 ซึ่งฟอสโฟรีเลตและด้วยเหตุนี้กระตุ้นฟอสโฟโปรตีนฟอสฟาเตส ฟอสฟาเตส dephosphorylates ที่ใช้งานอยู่และยับยั้ง phosphorylase kinase และไกลโคเจน phosphorylase

ฟอสฟอริเลชันโดย PKA ของไกลโคเจนซินเทสทำให้เกิดการหยุดทำงาน และดีฟอสโฟรีเลชันโดยฟอสโฟโปรตีน ฟอสฟาเตสกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์

5.2.10.2. ระเบียบของการเผาผลาญไกลโคเจนในตับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดยังเปลี่ยนความเข้มข้นสัมพัทธ์ของฮอร์โมน ได้แก่ อินซูลินและกลูคากอน อัตราส่วนของความเข้มข้นของอินซูลินต่อความเข้มข้นของกลูคากอนในเลือดเรียกว่า "ดัชนีอินซูลิน-กลูคากอน" ในช่วงหลังการดูดซึม ดัชนีจะลดลงและการควบคุมความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดได้รับอิทธิพลจากความเข้มข้นของกลูคากอน

กลูคากอนตามที่กล่าวไว้ข้างต้นกระตุ้นการปลดปล่อยกลูโคสในเลือดเนื่องจากการสลายของไกลโคเจน (การกระตุ้นของไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสและการยับยั้งการสังเคราะห์ไกลโคเจน) หรือโดยการสังเคราะห์จากสารอื่น - กลูโคเจเนซิส จากไกลโคเจน จะเกิดกลูโคส-1-ฟอสเฟตขึ้น ซึ่งไอโซเมอไรซ์เป็นกลูโคส-6-ฟอสเฟต ซึ่งถูกไฮโดรไลซ์โดยการกระทำของกลูโคส-6-ฟอสฟาเตสเพื่อสร้างกลูโคสอิสระที่สามารถปล่อยให้เซลล์เข้าสู่กระแสเลือดได้ (รูปที่ 5.26)

การกระทำของอะดรีนาลีนในเซลล์ตับนั้นคล้ายคลึงกับการกระทำของกลูคากอนในกรณีของการใช้ตัวรับ  2 และเกิดจากฟอสโฟรีเลชันและการกระตุ้นของไกลโคเจนฟอสโฟรีเลส ในกรณีของการทำงานร่วมกันของอะดรีนาลีนกับ  1 -ตัวรับของพลาสมาเมมเบรน การส่งสัญญาณผ่านเมมเบรนของฮอร์โมนจะดำเนินการโดยใช้กลไกของอิโนซิทอลฟอสเฟต ในทั้งสองกรณี กระบวนการสลายไกลโคเจนจะเปิดใช้งาน การใช้ตัวรับอย่างใดอย่างหนึ่งขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอะดรีนาลีนในเลือด

ข้าว. 5.26. รูปแบบของไกลโคเจนฟอสโฟโรไลซิส

ในระหว่างการย่อยอาหาร ดัชนีอินซูลิน-กลูคากอนจะเพิ่มขึ้น และอิทธิพลของอินซูลินมีอิทธิพลเหนือกว่า อินซูลินช่วยลดความเข้มข้นของกลูโคสในเลือด กระตุ้นด้วยฟอสโฟรีเลชันผ่านทางเส้นทางราส แคมป์ฟอสโฟไดเอสเตอเรส ซึ่งจะไฮโดรไลซ์สารตัวที่สองนี้ด้วยการก่อตัวของ AMP อินซูลินยังกระตุ้นผ่านเส้นทางราสฟอสโฟโปรตีนฟอสฟาเตสของแกรนูลไกลโคเจน ซึ่งดีฟอสโฟรีเลตและกระตุ้นการสังเคราะห์ไกลโคเจนและยับยั้งฟอสโฟรีเลสไคเนสและไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสเอง อินซูลินกระตุ้นการสังเคราะห์กลูโคไคเนสเพื่อเร่งการสร้างฟอสโฟรีเลชั่นของกลูโคสในเซลล์และการรวมตัวของมันเข้าไปในไกลโคเจน ดังนั้นอินซูลินจึงกระตุ้นกระบวนการสังเคราะห์ไกลโคเจนและยับยั้งการสลายตัว

5.2.10.3. ระเบียบการเผาผลาญไกลโคเจนในกล้ามเนื้อในกรณีของการทำงานของกล้ามเนื้ออย่างเข้มข้น การสลายของไกลโคเจนจะถูกเร่งโดยอะดรีนาลีนซึ่งจับกับตัวรับ  2 และผ่านระบบอะดีนิเลตไซโคลสจะนำไปสู่ฟอสโฟรีเลชันและการกระตุ้นของฟอสโฟรีเลสไคเนสและไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสและการยับยั้งการสังเคราะห์ไกลโคเจน (รูปที่ 5.27 และ 5.28) อันเป็นผลมาจากการแปลงกลูโคส -6- ฟอสเฟตที่เกิดขึ้นจากไกลโคเจนเพิ่มเติม ATP จะถูกสังเคราะห์ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของกล้ามเนื้ออย่างเข้มข้น

ข้าว. 5.27. การควบคุมการทำงานของไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสในกล้ามเนื้อ (ตาม)

ขณะพัก กล้ามเนื้อไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสจะไม่ทำงาน เนื่องจากอยู่ในสถานะดีฟอสโฟรีเลต แต่การสลายตัวของไกลโคเจนเกิดขึ้นเนื่องจากการกระตุ้นอัลโลสเตอริกของไกลโคเจนฟอสโฟรีเลส บี ด้วยความช่วยเหลือของ AMP และออร์โธฟอสเฟตที่เกิดขึ้นระหว่างการไฮโดรไลซิส ATP

ข้าว. 5.28. การควบคุมกิจกรรมการสังเคราะห์ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อ (ตาม)

ด้วยการหดตัวของกล้ามเนื้อในระดับปานกลาง phosphorylase kinase สามารถกระตุ้นแบบ allosterically (โดย Ca 2+ ion) ความเข้มข้นของ Ca 2+ เพิ่มขึ้นตามการหดตัวของกล้ามเนื้อเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณประสาทสั่งการ เมื่อสัญญาณถูกลดทอน ความเข้มข้นของ Ca 2+ ที่ลดลงพร้อมกัน "ปิด" กิจกรรมของไคเนส ดังนั้น

ไอออน Ca 2+ ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการให้พลังงานสำหรับการหดตัวเหล่านี้ด้วย

ไอออน Ca 2+ จะจับกับโปรตีนคาโมดูลิน ซึ่งในกรณีนี้ทำหน้าที่เป็นหน่วยย่อยของไคเนส กล้ามเนื้อ phosphorylase kinase มีโครงสร้าง  4  4  4  4 เฉพาะยูนิตย่อย  เท่านั้นที่มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยา ยูนิตย่อย - และ  ซึ่งเป็นกฎข้อบังคับ ถูกฟอสโฟรีเลตที่ซีรีนตกค้างโดยใช้ PKA ยูนิตย่อย  เหมือนกันกับโปรตีนคาโมดูลิน (อธิบายโดยละเอียดในหัวข้อ 2.3.2 ส่วนที่ 2 " ชีวเคมีของการเคลื่อนไหว") จับไอออน Ca 2+ สี่ตัว ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง การกระตุ้นหน่วยย่อยของตัวเร่งปฏิกิริยา  แม้ว่าไคเนสจะยังคงอยู่ในสถานะดีฟอสโฟรีเลต

ระหว่างการย่อยอาหารขณะพัก การสังเคราะห์ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อก็เกิดขึ้นเช่นกัน กลูโคสเข้าสู่เซลล์กล้ามเนื้อด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนพาหะ GLUT 4 (การเคลื่อนย้ายเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์ภายใต้การกระทำของอินซูลินจะกล่าวถึงในรายละเอียดในหัวข้อ 5.2.4.3 และในรูปที่ 5.21) อิทธิพลของอินซูลินต่อการสังเคราะห์ไกลโคเจนในกล้ามเนื้อยังดำเนินการผ่านกระบวนการดีฟอสโฟรีเลชั่นของไกลโคเจนซินเทสและไกลโคเจนฟอสโฟรีเลส

5.2.11. โปรตีนไกลโคซิเลชันที่ไม่ใช่เอนไซม์การดัดแปลงโปรตีนหลังการแปลประเภทหนึ่งคือไกลโคซิเลชันของสารตกค้างซีรีน ทรีโอนีน แอสปาราจีน และไฮดรอกซีไลซีนโดยใช้ไกลโคซิลทรานสเฟอเรส เนื่องจากความเข้มข้นสูงของคาร์โบไฮเดรต (น้ำตาลที่ลด) ถูกสร้างขึ้นในเลือดระหว่างการย่อยอาหาร โปรตีน ลิปิด และกรดนิวคลีอิกที่เรียกว่าไกลโคซิเลชันแบบไม่ใช้เอนไซม์จึงเป็นไปได้ ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการทำงานร่วมกันหลายขั้นตอนของน้ำตาลกับโปรตีนเรียกว่า Advanced glycation end-products (AGEs) และพบได้ในโปรตีนของมนุษย์หลายชนิด ครึ่งชีวิตของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ยาวนานกว่าโปรตีน (จากหลายเดือนถึงหลายปี) และอัตราการก่อตัวขึ้นอยู่กับระดับและระยะเวลาของการสัมผัสกับน้ำตาลรีดิวซ์ สันนิษฐานว่าภาวะแทรกซ้อนหลายอย่างที่เกิดจากโรคเบาหวาน โรคอัลไซเมอร์ และต้อกระจก มีความเกี่ยวข้องกับการก่อตัว

กระบวนการไกลเคชั่นสามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: เร็วและช้า ในระยะแรกของ glycation การโจมตีด้วยนิวคลีโอฟิลิกของกลุ่มคาร์บอนิลของกลูโคสโดยกลุ่ม -amino ของไลซีนหรือกลุ่ม guanidinium ของอาร์จินีนเกิดขึ้น ส่งผลให้เกิดเบสที่ไม่ใช้งานของ Schiff - นู๋-ไกลโคไซลิมีน (รูปที่ 5.29) การก่อตัวของฐานชิฟฟ์เป็นกระบวนการที่ค่อนข้างเร็วและย้อนกลับได้

ถัดมาคือการจัดเรียงใหม่ นู๋-glycosylimine กับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ Amadori - 1-amino-1-deoxyfructose อัตราของกระบวนการนี้ต่ำกว่าอัตราการก่อตัวของไกลโคไซลิมีน แต่สูงกว่าอัตราการไฮโดรไลซิสของฐานชิฟฟ์อย่างมีนัยสำคัญ

ข้าว. 5.29. แผนภาพของโปรตีนไกลเคชั่น คาร์โบไฮเดรตรูปแบบเปิด (กลูโคส) ทำปฏิกิริยากับไลซีนกลุ่ม -อะมิโนเพื่อสร้างฐานชิฟฟ์ ซึ่งผ่านการจัดเรียงใหม่ของอะมาโดริเป็นคีโตเอมีนผ่านการสร้างอีโนลามีนขั้นกลาง การจัดเรียง Amadori ใหม่จะเร่งขึ้นหากสารแอสพาเทตและอาร์จินีนตกค้างอยู่ใกล้ไลซีนตกค้าง คีโตเอมีนสามารถให้ผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย (ผลิตภัณฑ์สุดท้ายจากไกลเคชั่น - AGE) แผนภาพแสดงปฏิกิริยากับโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตที่สองเพื่อสร้างไดคีโทเอมีน (ตาม )

ดังนั้นโปรตีนที่มีสารตกค้าง 1-amino-1-deoxyfructose จะสะสมในเลือด การดัดแปลงของสารตกค้างไลซีนในโปรตีนในระยะเริ่มต้นของไกลเคชั่นนั้นได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการมีฮิสทิดีน ไลซีน หรืออาร์จินีนตกค้างในบริเวณใกล้เคียงของ กลุ่มอะมิโนที่ทำปฏิกิริยาซึ่งทำปฏิกิริยากับกรด- ตัวเร่งปฏิกิริยาหลักของกระบวนการเช่นเดียวกับสารตกค้างแอสพาเทตดึงโปรตอนจากอะตอมของคาร์บอนที่สองของน้ำตาล คีโตเอมีนสามารถจับคาร์โบไฮเดรตตกค้างอื่นที่กลุ่มอิมิโนเพื่อสร้างไลซีนที่มีไกลซีนสองชั้น ซึ่งจะกลายเป็นไดคีโทเอมีน (ดูรูปที่ 5.29)

ระยะสุดท้ายของไกลเคชั่น รวมถึงการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติม นู๋‑glycosylimine และผลิตภัณฑ์ Amadori ซึ่งเป็นกระบวนการที่ช้ากว่าซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์สิ้นสุด glycation ที่เสถียร (AGEs) เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีข้อมูลเกี่ยวกับการมีส่วนร่วมโดยตรงในการก่อตัวของ AGEs ของสารประกอบ α-dicarbonyl (glyoxal, methylglyoxal, 3-deoxyglucozone) ซึ่งเกิดขึ้น ใน ร่างกายทั้งในระหว่างการย่อยสลายกลูโคสและจากการเปลี่ยนแปลงของฐานชิฟฟ์ในระหว่างการดัดแปลงไลซีนในองค์ประกอบของโปรตีนที่มีกลูโคส (รูปที่ 5.30) รีดักเตสเฉพาะและสารประกอบซัลไฮดริล (กรดไลโปอิก, กลูตาไธโอน) สามารถเปลี่ยนสารประกอบไดคาร์บอนิลที่ทำปฏิกิริยาให้เป็นสารที่ไม่ออกฤทธิ์ ซึ่งสะท้อนให้เห็นในการก่อตัวของผลิตภัณฑ์สุดท้ายจากไกลเคชั่นที่ลดลง

ปฏิกิริยาของสารประกอบ α-dicarbonyl กับกลุ่ม ε-amino ของไลซีนเรซิดิวหรือกลุ่ม guanidinium ของอาร์จินีนเรซิดิวในโปรตีนทำให้เกิดการเกาะขวางของโปรตีน ซึ่งทำให้เกิดภาวะแทรกซ้อนที่เกิดจากกระบวนการไกลเคชั่นของโปรตีนในโรคเบาหวานและโรคอื่นๆ นอกจากนี้ เป็นผลมาจากการคายน้ำของผลิตภัณฑ์ Amadori ที่ C4 และ C5 ตามลำดับ จึงเกิด 1-amino-4-deoxy-2,3-dione และ -enedione ขึ้น ซึ่งสามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของ crosslinks ของโปรตีนในโมเลกุลและระหว่างโมเลกุล .

ท่ามกลาง AGEs ที่โดดเด่น นู๋ ε ‑คาร์บอกซีเมทิลไลซีน (CML) และ นู๋ ε -คาร์บอกซีเอทิลไลซีน (CEL), บิส(ไลซิล)อิมิดาโซลแอดดัคส์ (ทอง - ไกลออกซาล-ไลซิล-ไลซิล-ไดเมอร์, โมลด์ - เมทิลไกลออกซาล-ไลซิล-ไลซิล-ไดเมอร์, DOLD - ดีออกซีกลูโคสัน-ไลซิล-ไลซิล-ไดเมอร์), อิมิดาโซโลนMG‑G‑H, H และ 3DG‑H), ไพร์ราลีน, อาร์จิริมิดีน, เพนโทซิดีน, ครอสลิน และเวสเปอร์ไลซิน 5.31 แสดงให้เห็นบ้าง

ข้าว. 5.30 น. รูปแบบของโปรตีนไกลเคชั่นต่อหน้าดีกลูโคส กล่องแสดงสารตั้งต้นหลักของผลิตภัณฑ์ AGE ที่เกิดจากไกลเคชั่น (ตาม )

ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของไกลเคชั่น ตัวอย่างเช่น เพนโทซิดีนและคาร์บอกซีเมทิลไลซีน (CML) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของไกลเคชั่นที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะออกซิเดชัน พบได้ในโปรตีนที่มีอายุยืน ได้แก่ คอลลาเจนของผิวหนังและผลึกของเลนส์ คาร์บอกซีเมทิลไลซีนแนะนำหมู่คาร์บอกซิลที่มีประจุลบเข้าไปในโปรตีนแทนที่จะเป็นหมู่อะมิโนที่มีประจุบวก ซึ่งสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในประจุบนผิวโปรตีน ไปสู่การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีน CML เป็นแอนติเจนที่รู้จักโดยแอนติบอดี ปริมาณของผลิตภัณฑ์นี้เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามอายุ Pentosidin เป็น cross-link (ผลิตภัณฑ์จาก cross-linking) ระหว่างผลิตภัณฑ์ Amadori กับอาร์จินีนตกค้างในตำแหน่งใด ๆ ของโปรตีน มันถูกสร้างขึ้นจากแอสคอร์เบต, กลูโคส, ฟรุกโตส, ไรโบส พบในเนื้อเยื่อสมองของผู้ป่วยอัลไซเมอร์ โรคในผิวหนังและเลือดของผู้ป่วยเบาหวาน

ผลิตภัณฑ์สุดท้ายจากไกลเคชั่นสามารถส่งเสริมการเกิดออกซิเดชันจากอนุมูลอิสระ การเปลี่ยนแปลงประจุบนผิวโปรตีน การเชื่อมขวางระหว่างส่วนโปรตีนที่แตกต่างกันซึ่งไม่สามารถย้อนกลับได้

ขัดขวางโครงสร้างเชิงพื้นที่และการทำงาน ทำให้พวกมันทนต่อการสลายของเอนไซม์ ในทางกลับกัน การเกิดออกซิเดชันของอนุมูลอิสระสามารถทำให้เกิดการสลายโปรตีนที่ไม่ใช่เอนไซม์หรือการกระจายตัวของโปรตีน ลิพิดเปอร์ออกซิเดชัน

การก่อตัวของผลิตภัณฑ์สุดท้ายจากไกลเคชั่นบนโปรตีนเมมเบรนชั้นใต้ดิน (คอลลาเจนประเภท IV, ลามินิน, โปรตีโอไกลแคนเฮปาแรนซัลเฟต) นำไปสู่ความหนา, การตีบของลูเมนของเส้นเลือดฝอยและการหยุดชะงักของการทำงาน การละเมิดเมทริกซ์นอกเซลล์เหล่านี้เปลี่ยนโครงสร้างและหน้าที่ของหลอดเลือด (ความยืดหยุ่นของผนังหลอดเลือดลดลง การเปลี่ยนแปลงในการตอบสนองต่อผลกระทบของไนตริกออกไซด์ในการขยายหลอดเลือด) มีส่วนทำให้กระบวนการหลอดเลือดแข็งตัวเร็วขึ้น

ผลิตภัณฑ์สุดท้ายจากไกลเคชั่น (AGEs) ยังส่งผลต่อการแสดงออกของยีนบางตัวโดยจับกับตัวรับ AGE จำเพาะที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นบนไฟโบรบลาสต์ T-lymphocytes ในไต (เซลล์ mesangial) ในผนังหลอดเลือด (endothelium และเซลล์กล้ามเนื้อเรียบ) ในสมอง เช่นเดียวกับในตับและม้ามซึ่งมีความอุดมสมบูรณ์มากที่สุด เช่น ในเนื้อเยื่อที่อุดมไปด้วยมาโครฟาจ ซึ่งเป็นสื่อกลางในการถ่ายทอดสัญญาณนี้โดยการเพิ่มการก่อตัวของอนุมูลอิสระ ในทางกลับกัน เปิดใช้งานการถอดรหัสของปัจจัยนิวเคลียร์ NF-kB ซึ่งควบคุมการแสดงออกของยีนจำนวนมากที่ตอบสนองต่อการบาดเจ็บต่างๆ

หนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันผลที่ไม่พึงประสงค์ของโปรตีนไกลโคซิเลชันที่ไม่ใช่เอนไซม์คือการลดปริมาณแคลอรี่ของอาหาร ซึ่งสะท้อนให้เห็นในการลดความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดและการลดลงของสิ่งที่แนบมาที่ไม่ใช่เอนไซม์ของ กลูโคสไปจนถึงโปรตีนอายุยืน เช่น เฮโมโกลบิน การลดลงของความเข้มข้นของกลูโคสทำให้ทั้งโปรตีนไกลโคซิเลชันและลิพิดเปอร์ออกซิเดชันลดลง ผลกระทบด้านลบของไกลโคซิเลชั่นเกิดจากการละเมิดโครงสร้างและการทำงานเมื่อกลูโคสถูกยึดติดกับโปรตีนที่มีอายุยืนยาว และส่งผลให้เกิดความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันต่อโปรตีนที่เกิดจากอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดออกซิเดชันของน้ำตาลในที่ที่มีไอออนโลหะทรานซิชัน . นิวคลีโอไทด์และดีเอ็นเอยังได้รับไกลโคซิเลชันที่ไม่ใช่เอนไซม์ ซึ่งนำไปสู่การกลายพันธุ์เนื่องจากความเสียหายของดีเอ็นเอโดยตรงและการหยุดทำงานของระบบการซ่อมแซม ทำให้โครโมโซมเปราะบางเพิ่มขึ้น ปัจจุบัน กำลังมีการศึกษาวิธีการป้องกันผลกระทบของไกลเคชั่นต่อโปรตีนอายุยืนโดยใช้การแทรกแซงทางเภสัชวิทยาและพันธุกรรม

หัวข้อบทเรียน:การย่อยอาหารในปาก กลืน.

คำขวัญของบทเรียน:"ใครเคี้ยวเก่งก็อายุยืน"

งาน:

• เกี่ยวกับการศึกษา:
  • เพื่อสร้างแนวคิดใหม่ทางกายวิภาคและสรีรวิทยาเกี่ยวกับสารอาหาร การย่อยอาหาร โครงสร้างและหน้าที่ของอวัยวะย่อยอาหาร เอนไซม์ ต่อมย่อยอาหาร การดูดซึม และสภาวะที่ถูกสุขลักษณะสำหรับการย่อยอาหารตามปกติ
  • พัฒนาความสามารถในการทดลองทำงานกับหนังสือยืนยันกฎสุขอนามัยทางเดินอาหาร
• เกี่ยวกับการศึกษา:
  • สำหรับพลศึกษาและสุขลักษณะ อธิบายสภาวะที่ถูกสุขลักษณะของโภชนาการปกติ พิสูจน์อันตรายของการสูบบุหรี่และดื่มแอลกอฮอล์ การพึ่งพาสุขภาพของมนุษย์และประสิทธิภาพในการป้องกันและรักษาโรคทางเดินอาหาร
• เกี่ยวกับการศึกษา:
  • โดยใช้วิธีการสอนที่กระตือรือร้นและค้นหาปัญหา คำถามเพื่อการไตร่ตรองและการทำงานอิสระกับตำราเรียน เพื่อพัฒนาความคิดสร้างสรรค์ การพูด และความสามารถทางปัญญาของนักเรียน

อุปกรณ์:แท็บ "แผนผังโครงสร้างของอวัยวะย่อยอาหาร", "การสะท้อนของน้ำลายที่ไม่มีเงื่อนไข", แท็บ "น้ำลายสะท้อนแบบมีเงื่อนไข".

อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการสำหรับการสาธิตประสบการณ์:ผ้าก๊อซแป้ง 2 ชิ้น ไม้ขีด สำลี จานเพาะเชื้อ (หรือจานรองธรรมดา) ที่มีไอโอดีนและน้ำสะอาดหนึ่งแก้ว

เนื้อหาหลักของบทเรียน:

1. การย่อยอาหารในช่องปาก:
- บทบาทของฟันในการแปรรูปอาหาร
- ต่อมน้ำลายและหน้าที่ของมัน (ลักษณะทั่วไป)
2. กฎอนามัยสำหรับการดูแลฟันและช่องปาก
3. กระบวนการทางเคมีของอาหารในช่องปาก เอนไซม์ของน้ำลายและลักษณะเฉพาะของการกระทำ (ห้องปฏิบัติการ)
4. การควบคุมการสะท้อนของน้ำลายไหล (แบบแผนของการสะท้อนของน้ำลายที่ไม่มีเงื่อนไข
5. การกลืน.

ขั้นตอนหลักของบทเรียน:

1. ระดมและเปิดใช้งานจุดเริ่มต้นของบทเรียน สร้างสถานการณ์ที่เป็นปัญหาด้วยการตั้งคำถาม “สุขภาพคืออะไร? ทำไมคนถึงพูดสวัสดี?
2. การสนทนาการค้นหาหน้าผากเพื่อแก้ไขปัญหาที่เป็นปัญหา
3. อัพเดทความรู้. การตรวจสอบความรู้ในหัวข้อก่อนหน้า
4. คำอธิบายของวัสดุหลัก เรื่องของครู เติมหน้าโต๊ะ. บันทึกย่อในสมุดบันทึก
5. การเสริมแรงบางส่วน
6. งานห้องปฏิบัติการ. Heuristic (วิธีการค้นหาบางส่วน) คำอธิบายวัตถุประสงค์ของการทดลองน้ำลาย (ไม่ได้รายงานผลที่คาดหวัง)
7. การบรรยายสรุปสั้น ๆ เกี่ยวกับวิธีการทำการทดสอบและสิ่งที่ต้องทำในเวลาเดียวกัน
8. การจัดระเบียบงานอิสระ ศึกษาผลจากประสบการณ์ การออกแบบสมุด (รายงานและบทสรุปอย่างย่อ)
9. ลักษณะทั่วไปและการรวมบัญชี
10. การวินิจฉัยการปฏิบัติงานของคุณภาพของการฝึกอบรมโดยใช้ "เป็นความจริง"
11. ปิดท้ายบทเรียนด้วยคำขวัญที่ว่า "ใครเคี้ยวเก่งก็อายุยืน"

ระหว่างเรียน

1. อัพเดทความรู้

ก. สุขภาพคืออะไร? ทำไมพวกเขาถึงพูดสวัสดี? (สนทนากับนักเรียน)
ข. การย่อยอาหารมีความสำคัญอย่างไร?
คำตอบของนักเรียน: "สำหรับการแปรรูปอาหารทางเคมีและทางกล"

วันนี้วัตถุประสงค์ของบทเรียนของเรา:

1) เปิดเผยความสำคัญของกระบวนการทางกลและทางเคมีของอาหารในช่องปาก
2) ทำความคุ้นเคยกับเอ็นไซม์ที่ย่อยสลายสารน้ำลายให้อยู่ในช่องปากได้ง่ายขึ้น

คุณต้องค้นหาว่าเกิดอะไรขึ้นกับอาหารในช่องปาก เพื่อตรวจสอบผลกระทบของเอนไซม์ต่อแป้ง

2. แบบสำรวจ

1. ทำงานที่กระดานดำ

เข้าแถว.

เขียนบนกระดานดำ: เนื้อ ปลา นม ขนมปัง วุ้นเส้น ไขมัน คาร์โบไฮเดรต ผัก ผลไม้

2. รวบรวมทางเดินอาหารบนกระดานแม่เหล็ก (รูปในตำราเรียน)

3. เขียนลำดับของทางเดินอาหาร

บันทึกนักศึกษา

ปาก-->คอหอย-->หลอดอาหาร-->กระเพาะ-->ลำไส้เล็ก-->ลำไส้ใหญ่-->ไส้ตรง-->ทวารหนัก.

งานคู่ขนานกับคลาส

การทำซ้ำแนวคิดทางชีววิทยาพื้นฐาน (ตามสายโซ่) ระยะ - คำจำกัดความ

ผลิตภัณฑ์ โภชนาการ การย่อยอาหาร เอ็นไซม์ อวัยวะ เนื้อเยื่อ สิ่งมีชีวิต เซลล์ หลอดอาหาร สารอาหาร กายวิภาคศาสตร์ ชีววิทยา สุขอนามัย สรีรวิทยา

พวกเขาทำงานที่กระดานดำเสร็จแล้ว - พวกเขาให้คำตอบ
สรุปการบ้านซ้ำๆ และการเปลี่ยนหัวข้อใหม่
ประเด็นสำหรับการอภิปราย
ผลิตภัณฑ์ต้องใช้เส้นทางใดเพื่อให้ร่างกายดูดซึมและไปถึงแต่ละเซลล์
ชนิดไหน สารอาหารรวมอยู่ในอาหาร?
โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต (คำตอบของนักเรียน)
การสลายตัวของสารเหล่านี้เกิดขึ้นที่ไหน? (นักเรียนตอบ).
สารเหล่านี้แบ่งออกเป็นสารใดบ้าง?
โปรตีนคือกรดอะมิโน
ไขมัน - กลีเซอรีน
คาร์โบไฮเดรตเป็นแป้ง

ครู:วันนี้มีความจำเป็นต้องพิจารณาการสลายตัวของคาร์โบไฮเดรต

3. ธีมใหม่

การเขียนลงในสมุดจดหัวข้อบทเรียน

คำอธิบายของวัสดุ

ประเด็นสำหรับการอภิปราย

• ทำไมการเห็นมะนาวผ่าแล้วน้ำลายไหล?
• ทำไมไม่แนะนำให้คุยตอนทานอาหาร?

(คำตอบแตกต่างกันไป).

ครูทำงานที่กระดานดำ นักเรียนเขียนสมุดจด
เกิดอะไรขึ้นในช่องปาก?

กรอกตาราง:

4. แก้ไข

1. เกิดอะไรขึ้นในช่องปาก?

• การอนุมัติอาหาร (38 - 52 C)
• การแปรรูปอาหารด้วยเครื่องกล
• ทำให้เปียกด้วยน้ำลาย
• การฆ่าเชื้อ
• กระบวนการทางเคมีของอาหาร
• การก่อตัวของเม็ดอาหาร
• การกลืนกิน

2. งานห้องปฏิบัติการ

"การกระทำของน้ำลายบนแป้ง" โดยใช้การทดสอบแบบไม่มีหลอดกับน้ำลาย
ก่อนบทเรียน นักเรียนจะได้รับผ้ากอซแป้งสองชิ้น ไม้ขีด สำลี แก้วน้ำสะอาดบนโต๊ะ
นักเรียนพูดคุยสั้น ๆ เกี่ยวกับเอนไซม์ย่อยอาหาร การสลายแป้งในปาก และการกลืน
จากการสนทนานี้ นักเรียนควรพูดซ้ำ คุณสมบัติทั่วไปเอนไซม์:
1) เอ็นไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจึงสามารถเร่งกระบวนการบางอย่างได้
2) เอ็นไซม์ทำหน้าที่เฉพาะกับพื้นผิวบางชนิดเท่านั้น
3) เอ็นไซม์สามารถทำหน้าที่ได้ภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่แน่นอนและในสภาพแวดล้อมที่แน่นอนเท่านั้น: เป็นกรด, ด่าง, เป็นกลาง

4) เอนไซม์ - โปรตีนเมื่อต้มจะถูกทำลายและสูญเสียคุณสมบัติของเอนไซม์

คุณสมบัติของเอนไซม์ย่อยอาหาร:

1) เอ็นไซม์น้ำลายทำหน้าที่เกี่ยวกับคาร์โบไฮเดรตในน้ำลาย โดยจะเปลี่ยนแป้งเป็นกลูโคส แป้งไม่ละลายน้ำไม่สามารถดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดได้ แต่กลูโคสจะถูกดูดซึม

2) เอนไซม์น้ำลายทำหน้าที่เกี่ยวกับแป้ง พวกมันสลายสารเหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์ที่สามารถดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดและน้ำเหลืองได้

ออกกำลังกาย.พิสูจน์ว่าเอนไซม์น้ำลายสามารถย่อยสลายแป้งได้

ผลการทดลองในโน้ตบุ๊ก

บทสรุป(จดบันทึก).

3. ข้อความเป็นจริงหรือไม่:

1) ในช่องปากจะมีการแปรรูปอาหารเท่านั้น (-)
2) น้ำลายจะถูกปล่อยเข้าสู่ช่องปากระหว่างมื้ออาหารเท่านั้น (-)
3) เอนไซม์น้ำลายสลายแป้งเป็นน้ำตาลกลูโคส (+)
4) น้ำลายผลิตโดยต่อมน้ำลายสามคู่ (+)
5) เอ็นไซม์ชะลอกระบวนการย่อยอาหาร (-)
6) การสลายคาร์โบไฮเดรตเริ่มต้นในช่องปาก (+)
7) epiglottis ป้องกันไม่ให้อาหารเข้าสู่ แอร์เวย์ส. (+)
8) ต่อมน้ำลายผลิตเอนไซม์ที่สลายคาร์โบไฮเดรต (+)
9) ไลโซไซม์กัดกร่อนเคลือบฟัน (-)
10) กรามแต่ละอันมีฟันกราม 4 ซี่ (+)

5. สรุปบทเรียน

6. การบ้าน

ช่องปากรวมถึงส่วนหน้าและปากที่เหมาะสม ด้นหน้านั้นเกิดจากริมฝีปาก ด้านนอกของแก้ม ฟัน และเหงือก ริมฝีปากถูกปกคลุมด้วยเยื่อบุผิวบาง ๆ ที่ด้านนอก บุด้วยเยื่อเมือกจากด้านในซึ่งเป็นความต่อเนื่องของด้านในของแก้ม ใช้บังเหียนบนและล่างปิดฟันแนบกับเหงือกอย่างแน่นหนา

ปากถูกสร้างขึ้นโดย:

• เยื่อบุกระพุ้งแก้ม;
• ฟันหน้าเขี้ยวฟันกรามขนาดใหญ่และขนาดเล็ก
• เหงือก;
• ภาษา;
• เพดานอ่อนและแข็ง

ข้าว. 1. โครงสร้างของช่องปาก

รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างของช่องปากแสดงในตาราง

ข้าว. 2. โครงสร้างภายในฟัน.

ฟังก์ชั่น

หน้าที่หลักของช่องปากในกระบวนการย่อยอาหาร:

TOP 1 บทความที่อ่านพร้อมกับสิ่งนี้

• การรับรู้รสชาติ;
• บดอาหารแข็ง
• ให้อุณหภูมิร่างกายกับผลิตภัณฑ์ที่เข้ามา
• การก่อตัวของเม็ดอาหาร
• การสลายน้ำตาล
• ป้องกันการแทรกซึมของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค

หน้าที่หลักของการย่อยอาหารในช่องปากของมนุษย์นั้นดำเนินการโดยน้ำลาย ต่อมน้ำลายที่อยู่ในเยื่อเมือกทำให้อาหารหล่อเลี้ยงด้วยน้ำลายและลิ้นสร้างเม็ดอาหาร
ต่อมขนาดใหญ่มีสามคู่:

• หูหนวก;
• ขากรรไกรล่าง;
• ลิ้น

ข้าว. 3. ตำแหน่งของต่อมน้ำลาย

น้ำลายเป็นน้ำ 99% เปอร์เซ็นต์ที่เหลือคือทางชีววิทยา สารออกฤทธิ์แสดงคุณสมบัติต่างๆ
น้ำลายประกอบด้วย:

• ไลโซไซม์ - เอนไซม์ต้านเชื้อแบคทีเรีย
• mucin - โปรตีนข้นหนืดที่จับอนุภาคอาหารเป็นก้อนเดียว
• อะไมเลสและมอลเทส - เอ็นไซม์ที่ย่อยสลายแป้งและน้ำตาลเชิงซ้อนอื่นๆ

เอ็นไซม์เป็นสารประกอบโปรตีนที่เร่งความเร็ว ปฏิกริยาเคมี. พวกมันเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการสลายอาหาร

น้ำลายประกอบด้วยเอนไซม์เร่งปฏิกิริยาอื่นๆ จำนวนเล็กน้อย เช่นเดียวกับเกลืออินทรีย์และองค์ประกอบขนาดเล็ก

การย่อย

อธิบายสั้น ๆ ว่าการย่อยอาหารเกิดขึ้นในช่องปากได้อย่างไร ดังนี้:

• ชิ้นอาหารเข้าไปในโพรงผ่านฟันกราม
• ที่ค่าใช้จ่าย เคี้ยวกล้ามเนื้อจับกรามกระบวนการเคี้ยวเริ่มต้นขึ้น
• ฟันกรามบดอาหารซึ่งชุบน้ำลายอย่างล้นเหลือ
• แก้ม ลิ้น และเพดานแข็งม้วนขึ้นเป็นก้อนอาหาร
• เพดานอ่อนและลิ้นจะดันอาหารที่เตรียมไว้ลงคอ

อาหารที่เข้าสู่ช่องปากจะระคายเคืองต่อตัวรับเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ (อุณหภูมิ สัมผัส การดมกลิ่น) ซึ่งตอบสนองต่อการผลิตน้ำลาย น้ำย่อย น้ำดี

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

ช่องปากมีความสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการย่อยอาหาร ผ่านแก้ม ฟัน ลิ้น อาหารที่เข้ามาถูกบดขยี้แล้วเคลื่อนไปที่คอหอย อาหารที่ชุบน้ำลายจะนิ่มและเกาะติดกันเป็นก้อนอาหารก้อนเดียว เอนไซม์ในน้ำลายเริ่มย่อยโดยการย่อยแป้งและน้ำตาลอื่นๆ

แบบทดสอบหัวข้อ

รายงานการประเมินผล

คะแนนเฉลี่ย: 4 . คะแนนที่ได้รับทั้งหมด: 440