कार्बोहाइड्रेट चयापचय और उसका विनियमन। कार्बोहाइड्रेट चयापचय का अनियमित होना। इंसुलिन संश्लेषण और स्राव का विनियमन

कार्बोहाइड्रेटशरीर में वे ऊर्जा सामग्री के रूप में महत्वपूर्ण हैं। शरीर की ऊर्जा में उनकी महत्वपूर्ण भूमिका उनके टूटने और ऑक्सीकरण की गति के साथ-साथ इस तथ्य के कारण है कि उन्हें डिपो से जल्दी से हटा दिया जाता है और उन मामलों में उपयोग किया जा सकता है जहां शरीर को अतिरिक्त और तेजी से बढ़ते ऊर्जा व्यय की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए , भावनात्मक उत्तेजना (क्रोध, भय, दर्द) के दौरान, मांसपेशियों में भारी प्रयास, ऐंठन, ऐसी स्थितियों में जो शरीर के तापमान में तेज गिरावट का कारण बनती हैं। कार्बोहाइड्रेट की भूमिका उपापचयमांसपेशियों।

ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्बोहाइड्रेट का महत्व इस तथ्य से स्पष्ट होता है कि जब रक्त में शर्करा का स्तर कम हो जाता है, तथाकथित हाइपोग्लाइमिया के साथ, शरीर के तापमान में गिरावट आती है और मांसपेशियों में कमजोरीथकान की भावना के साथ। गंभीर हाइपोग्लाइसीमिया से मृत्यु हो सकती है।

केंद्रीय चयापचय में कार्बोहाइड्रेट भी महत्वपूर्ण हैं तंत्रिका तंत्र. यह इस तथ्य से संकेत मिलता है कि यदि रक्त में शर्करा की मात्रा सामान्य सामग्री के बजाय 40 मिलीग्राम% तक कम हो जाती है, जो औसतन 100 मिलीग्राम% है, तो केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की सामान्य गतिविधि में तेज गड़बड़ी देखी जाती है। परिणामस्वरूप, आक्षेप, प्रलाप, चेतना की हानि और स्वायत्त तंत्रिका तंत्र द्वारा संक्रमित अंगों की स्थिति में परिवर्तन होता है: पीली या लाल त्वचा, पसीना, हृदय गतिविधि में परिवर्तन, आदि।

यह त्वचा के नीचे या रक्त में ग्लूकोज समाधान इंजेक्ट करने, इसे पीने या नियमित टेबल चीनी खाने के लिए पर्याप्त है, ताकि बाद में छोटी अवधिहाइपोग्लाइसीमिया की सभी प्रतिकूल घटनाएं समाप्त हो गईं।

कार्बोहाइड्रेट चयापचय का विनियमन

तंत्रिका तंत्र पर प्रभाव कार्बोहाइड्रेट चयापचयसबसे पहले क्लाउड वर्नार्ड ने खोजा था। उन्होंने पाया कि चौथे वेंट्रिकल ("चीनी इंजेक्शन") के नीचे के क्षेत्र में मेडुला ऑबोंगटा का एक इंजेक्शन यकृत के कार्बोहाइड्रेट भंडार को एकत्रित करने का कारण बनता है, जिसके बाद हाइपरग्लेसेमिया और ग्लाइकोसुरिया होता है। विनियमन के उच्च केंद्र कार्बोहाइड्रेट चयापचयहाइपोथैलेमस में स्थित हैं। जब इसे चिढ़ाया जाता है, तो कार्बोहाइड्रेट चयापचय में वही परिवर्तन होते हैं जो चौथे वेंट्रिकल के निचले हिस्से में चुभने पर होते हैं।

परिधि पर कार्बोहाइड्रेट चयापचय केंद्रों का प्रभाव मुख्य रूप से सहानुभूति तंत्रिका तंत्र के माध्यम से होता है। महत्वपूर्ण भूमिकाएड्रेनालाईन कार्बोहाइड्रेट चयापचय पर तंत्रिका प्रभाव के तंत्र में एक भूमिका निभाता है, जो सहानुभूति तंत्रिका तंत्र के उत्तेजित होने पर बनता है, यकृत और मांसपेशियों पर कार्य करता है और ग्लाइकोजन के एकत्रीकरण का कारण बनता है।

कार्बोहाइड्रेट चयापचय सेरेब्रल कॉर्टेक्स से प्रभावित होता है। इसका प्रमाण एक कठिन परीक्षा के बाद छात्रों में, फुटबॉल मैच के दर्शकों में, और स्थानापन्न फुटबॉल खिलाड़ियों में, जिन्होंने खेल में भाग नहीं लिया, लेकिन मूत्र में रक्त शर्करा में वृद्धि और यहां तक ​​कि मूत्र में इसकी थोड़ी मात्रा का उत्सर्जन है। अपनी टीम की सफलता को लेकर चिंतित

कार्बोहाइड्रेट चयापचय का हास्य विनियमन बहुत जटिल है। एड्रेनालाईन के अलावा, अग्नाशयी हार्मोन - इंसुलिन और ग्लूकागन - इसमें भाग लेते हैं। पर कुछ प्रभाव डालते हैं कार्बोहाइड्रेट चयापचयपिट्यूटरी ग्रंथि, अधिवृक्क प्रांतस्था और के हार्मोन थाइरॉयड ग्रंथि.

एक जीवित जीव में कार्बोहाइड्रेट की मात्रा शरीर के वजन के शुष्क अवशेष के 2% से अधिक नहीं होती है। मुख्य भाग ग्लाइकोजन के रूप में मांसपेशियों और यकृत में पाया जाता है। शरीर का ऊर्जा व्यय मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण से पूरा होता है। इनका उपयोग ग्लूकोप्रोटीन, म्यूकोपॉलीसेकेराइड, न्यूक्लिक एसिड, कोएंजाइम और अमीनो एसिड के संश्लेषण के लिए किया जाता है, और इसमें शामिल भी हैं सेलुलर संरचनाएँतत्व.

कार्बोहाइड्रेट ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण स्रोत हैं। यद्यपि एटीपी जीवन प्रक्रियाओं में ऊर्जा का प्रत्यक्ष दाता है, इसका पुनर्संश्लेषण काफी हद तक कार्बोहाइड्रेट के टूटने का परिणाम है। (ज़िमकिन एन.वी. 1975)। 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट के पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ, 4.1 किलो कैलोरी ऊर्जा निकलती है, अर्थात। वसा ऑक्सीकरण के दौरान 2.3 गुना कम।

मानव भोजन में कार्बोहाइड्रेट मुख्यतः होते हैं पौधे की उत्पत्ति. अवशोषण के बाद, मोनोसेकेराइड मेसेंटेरिक और के माध्यम से प्रवेश करते हैं पोर्टल नसयकृत में, जहां फ्रुक्टोज और गैलेक्टोज ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाते हैं। ग्लूकोज ऑक्सीकरण से गुजरता है और ग्लाइकोजन के रूप में भी जमा होता है। ग्लाइकोजन कुल यकृत द्रव्यमान का 5% बनाता है। यह शरीर में कार्बोहाइड्रेट का एक महत्वपूर्ण मामला है। (प्लैटोनोव वी.एन. 1988)। लीवर फैटी एसिड, लैक्टेट, ज़ेरुवेट और नाइट्रोजन मुक्त अमीनो एसिड अवशेषों से कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण भी करता है। इसके साथ ही यकृत में ऑक्सीकरण और जमाव के साथ, मुक्त ग्लूकोज के एंजाइमेटिक गठन की प्रक्रियाएं होती हैं (ग्लूकोज-6-फॉस्फेट की उपस्थिति में)। लीवर के विपरीत, मांसपेशियों में ग्लूकोज-6-फॉस्फेट नहीं होता है। अतः इनमें मुक्त ग्लूकोज़ नहीं बन पाता है।

ग्लूकोज़ ऊर्जा की खपत के बिना, यकृत कोशिकाओं में स्वतंत्र रूप से प्रवेश करता है। यकृत कोशिकाओं की तुलना में मांसपेशियों की कोशिकाओं की ग्लूकोज के प्रति पारगम्यता कम हो जाती है। ग्लाइकोजन मांसपेशियों में संग्रहित होता है, जैसे कि यकृत में। कंकाल की मांसपेशियों में इसकी सामग्री इस ऊतक के कुल द्रव्यमान का 1.5-2% तक पहुंच जाती है। 70 किलोग्राम वजन वाले मानव शरीर में कार्बोहाइड्रेट डिपो की कुल क्षमता 400-700 ग्राम है। हालाँकि, मांसपेशी ग्लाइकोजन रक्त शर्करा के स्तर के नियामक के रूप में काम नहीं कर सकता है, लेकिन मांसपेशियों के काम के लिए एक आरक्षित ईंधन है। ग्लाइकोजन ऊर्जा की रिहाई ग्लाइकोजेनोलिसिस के दौरान होती है: ग्लाइकोजन के प्रत्येक ग्लूकोज अवशेष के लिए, 3 एटीपी अणु संश्लेषित होते हैं। जब कार्बोहाइड्रेट प्रचुर मात्रा में शरीर में प्रवेश करते हैं, तो वे परिवर्तित हो जाते हैं वसा अम्लऔर वसा के रूप में जमा हो जाते हैं। (पेत्रोव्स्की बी.वी. 1984)।

कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान, ऊर्जा निकलती है, जिसका उपयोग जैवसंश्लेषण, गर्मी निर्माण और जीवन गतिविधि के विशिष्ट रूपों को पूरा करने के लिए भी किया जाता है। शरीर में लीवर, रक्त, मांसपेशियों, मस्तिष्क और अन्य अंगों के बीच ग्लूकोज का निरंतर आदान-प्रदान होता रहता है। ग्लूकोज का मुख्य उपभोक्ता कंकाल की मांसपेशियाँ हैं। उनमें कार्बोहाइड्रेट का टूटना अवायवीय और एरोबिक प्रतिक्रियाओं के प्रकार के अनुसार होता है। ग्लूकोज का ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरेशन इसके ऑक्सीजन-मुक्त टूटने की तुलना में ऊर्जावान रूप से अधिक अनुकूल है। सापेक्ष मांसपेशी आराम की स्थितियों के तहत, ग्लूकोज टूटने (ग्लाइकोलाइसिस) की अवायवीय प्रक्रियाएं एरोबिक चयापचय द्वारा बाधित होती हैं। और केवल परिपक्व इलेक्ट्रोलाइट्स में ही ग्लाइकोलाइटिक प्रक्रियाएं अग्रणी होती हैं। (नोज़ड्राचेव ए.डी. 1991)। नियोप्लाज्म कोशिकाओं में, कार्बोहाइड्रेट के ग्लाइकोलाइटिक टूटने से ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं दब जाती हैं। ग्लाइकोजन या ग्लूकोज का अवायवीय विघटन लैक्टिक एसिड के निर्माण के साथ समाप्त होता है, जिसका अधिकांश भाग लैक्टेट में परिवर्तित हो जाता है और रक्त में छोड़ दिया जाता है। रक्त लैक्टेट का उपयोग हृदय की मांसपेशी में ऑक्सीकरण के लिए प्रत्यक्ष सब्सट्रेट के रूप में, और आराम करने वाली मांसपेशियों और यकृत में ग्लाइकोजन पुनर्संश्लेषण के लिए किया जा सकता है। कार्बोहाइड्रेट के एरोबिक टूटने के उत्पाद पानी और कार्बन डाइऑक्साइड हैं, जो अपने स्वयं के चैनलों के माध्यम से शरीर से निकाल दिए जाते हैं। (कोट्स वाई.एम. 1982)।

शरीर के कई ऊतक रक्त से ग्लूकोज को अवशोषित करके ऊर्जा पदार्थों की अपनी मांग को पूरा करते हैं। सामान्य रक्त शर्करा का स्तर (80-120 मिलीग्राम%) यकृत में ग्लाइकोजन के संश्लेषण या टूटने पर नियामक प्रभावों के माध्यम से बनाए रखा जाता है। रक्त शर्करा में 70 मिलीग्राम% से कम की कमी (हाइपोग्लाइसीमिया) ऊतकों को ग्लूकोज की आपूर्ति को बाधित करती है। अधिकता सामान्य स्तररक्त शर्करा का स्तर भोजन के बाद (पौष्टिक हाइपरग्लेसेमिया), अल्पकालिक और गहन मांसपेशीय कार्य (मायोजेनिक, या कामकाजी हाइपरग्लेसेमिया) और भावनात्मक उत्तेजना (भावनात्मक हाइपरग्लेसेमिया) के दौरान देखा जाता है। यदि रक्त शर्करा का स्तर 150-180 मिलीग्राम% से अधिक है, तो मूत्र में ग्लूकोज पाया जाता है (ग्लूकोसुरिया)। यह शरीर से अतिरिक्त कार्बोहाइड्रेट को खत्म करने का एक तरीका है। एक जीवन-घातक विकार कार्बोहाइड्रेट चयापचय का एक विकार है, जिसमें हाइपरग्लेसेमिया इंसुलिन की कमी के कारण चीनी के लिए कोशिका झिल्ली की बिगड़ा पारगम्यता का परिणाम है। उसी समय, अतिरिक्त नहीं, बल्कि महत्वपूर्ण पदार्थ मूत्र में उत्सर्जित होता है। कोशिकाओं के लिए आवश्यकचीनी। (वोरोब्योवा ई.ए. 1981)।

शरीर में कार्बोहाइड्रेट चयापचय तंत्रिका तंत्र द्वारा नियंत्रित होता है। यह क्लाउड बर्नार्ड द्वारा स्थापित किया गया था, जिन्होंने मस्तिष्क के नौवें वेंट्रिकल ("चीनी इंजेक्शन") के नीचे एक सुई इंजेक्ट करने के बाद, यकृत से कार्बोहाइड्रेट की बढ़ी हुई रिलीज देखी, जिसके बाद हाइपरग्लेसेमिया और ग्लाइकोसुरिया हुआ। ये अवलोकन इसकी उपस्थिति का संकेत देते हैं मेडुला ऑब्लांगेटाकार्बोहाइड्रेट चयापचय को विनियमित करने वाले केंद्र। बाद में यह पाया गया कि कार्बोहाइड्रेट चयापचय को नियंत्रित करने वाले उच्च केंद्र उपकॉलर क्षेत्र में स्थित हैं डाइएनसेफेलॉन. जब इन केंद्रों में जलन होती है, तो वही घटनाएँ देखी जाती हैं जो 9वें वेंट्रिकल के निचले भाग में एक इंजेक्शन के साथ देखी जाती हैं। बडा महत्ववातानुकूलित प्रतिवर्त उत्तेजनाएँ कार्बोहाइड्रेट चयापचय के नियमन में भूमिका निभाती हैं। इसका एक प्रमाण रक्त शर्करा एकाग्रता में वृद्धि है जब भावनाएं उत्पन्न होती हैं (उदाहरण के लिए, महत्वपूर्ण प्रतियोगिताओं से पहले एथलीटों में)। (गेसेलेविच वी.ए. 1969)।

कार्बोहाइड्रेट चयापचय पर केंद्रीय तंत्रिका तंत्र का प्रभाव मुख्य रूप से होता है सहानुभूतिपूर्ण संरक्षण. सहानुभूति तंत्रिकाओं की जलन से अधिवृक्क ग्रंथियों में एड्रेनालाईन का उत्पादन बढ़ जाता है। यह यकृत और कंकाल की मांसपेशियों में ग्लाइकोजन के टूटने का कारण बनता है और इसलिए, रक्त में ग्लूकोज की एकाग्रता में वृद्धि होती है। अग्नाशयी हार्मोन ग्लूकोज़न भी इन प्रक्रियाओं को उत्तेजित करता है। अग्नाशयी हार्मोन इंसुलिन एड्रेनालाईन और ग्लूकोजेन का विरोधी है। यह सीधे यकृत कोशिकाओं के कार्बोहाइड्रेट चयापचय को प्रभावित करता है, ग्लूकोजन के संश्लेषण को सक्रिय करता है और इस तरह इसके जमाव को बढ़ावा देता है। अधिवृक्क ग्रंथियों, थायरॉयड ग्रंथि और पिट्यूटरी ग्रंथि के हार्मोन कार्बोहाइड्रेट चयापचय के नियमन में भाग लेते हैं। (ज़िमकिन एन.वी. 1975)।

मांसपेशियों की गतिविधि के दौरान कार्बोहाइड्रेट चयापचय।

मांसपेशियों के काम की शुरुआत में, और कभी-कभी प्री-स्टार्ट अवधि में भी, शरीर के कार्बोहाइड्रेट संसाधन जुटाए जाते हैं। लीवर ग्लाइकोजन के बढ़ते टूटने का परिणाम मध्यम हाइपरग्लेसेमिया है। उच्च शक्ति वाले ऑपरेशन के दौरान लीवर से ग्लूकोज निकलने की दर 300 मिलीग्राम/मिनट है। काम के दौरान रक्त ग्लूकोज का मुख्य उपभोक्ता मस्तिष्क ऊतक है। रक्त ग्लूकोज का एक निश्चित भाग हृदय की मांसपेशियों द्वारा अवशोषित होता है। कंकाल की मांसपेशियां अपेक्षाकृत कम रक्त ग्लूकोज का उपभोग करती हैं, जो ऊर्जा प्रक्रियाओं में अधिमानतः अपने स्वयं के ग्लाइकोजन का उपयोग करती हैं, जिसका टूटना काम की शुरुआत से ही शुरू हो जाता है। जैसे ही मांसपेशी ग्लाइकोजन का स्तर घटता है, रक्त ग्लूकोज का उपयोग बढ़ता है। (नोज़ड्राचेव ए.डी. 1991)।

जैसे-जैसे काम जारी रहता है, रक्त शर्करा का स्तर सामान्य हो जाता है, और यह बहुत लंबे समय तक सामान्य सीमा के भीतर बना रहता है। इसी समय, मांसपेशियों और यकृत में ग्लाइकोजन सामग्री में कमी होती है, जिससे अंततः रक्त में ग्लूकोज की एकाग्रता में गिरावट आती है, साथ ही प्रदर्शन में गिरावट आती है। हाइपोग्लाइसीमिया और इसके साथ होने वाले प्रभावों को लंबे समय तक सफलतापूर्वक रोका जा सकता है शारीरिक गतिविधिकार्बोहाइड्रेट समाधान का समय पर सेवन। यदि रक्त में ग्लूकोज का स्तर 40 मिलीग्राम% तक कम हो जाता है, तो केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की गतिविधि तेजी से बाधित हो जाती है, चेतना की हानि तक। इस स्थिति को हाइपोग्लाइसेमिक शॉक कहा जाता है। (इलिन ई.पी. 1980)।

ऊर्जा होमियोस्टैसिस विभिन्न सब्सट्रेट्स का उपयोग करके ऊतकों की ऊर्जा आवश्यकताओं को प्रदान करता है। क्योंकि कार्बोहाइड्रेट कई ऊतकों के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत हैं और अवायवीय ऊतकों के लिए एकमात्र स्रोत हैं; कार्बोहाइड्रेट चयापचय का विनियमन शरीर की ऊर्जा होमियोस्टैसिस का एक महत्वपूर्ण घटक है।

कार्बोहाइड्रेट चयापचय का विनियमन 3 स्तरों पर किया जाता है:

केंद्रीय।

अंतर अंग.

सेलुलर (चयापचय)।

1. कार्बोहाइड्रेट चयापचय के नियमन का केंद्रीय स्तर

विनियमन का केंद्रीय स्तर न्यूरोएंडोक्राइन सिस्टम की भागीदारी से किया जाता है और रक्त में ग्लूकोज के होमोस्टैसिस और ऊतकों में कार्बोहाइड्रेट चयापचय की तीव्रता को नियंत्रित करता है। 3.3-5.5 mmol/l के सामान्य रक्त शर्करा स्तर को बनाए रखने वाले मुख्य हार्मोन में इंसुलिन और ग्लूकागन शामिल हैं। ग्लूकोज का स्तर अनुकूलन हार्मोन - एड्रेनालाईन, ग्लुकोकोर्टिकोइड्स और अन्य हार्मोन से भी प्रभावित होता है: थायराइड, एसडीएच, एसीटीएच, आदि।

2. कार्बोहाइड्रेट चयापचय के विनियमन का अंतर-अंग स्तर

ग्लूकोज-लैक्टेट चक्र (कोरी चक्र) ग्लूकोज-अलैनिन चक्र

ग्लूकोज-लैक्टेट चक्र ऑक्सीजन की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं है, हमेशा कार्य करता है, सुनिश्चित करता है: 1) अवायवीय परिस्थितियों (कंकाल की मांसपेशियों, लाल रक्त कोशिकाओं) के तहत गठित लैक्टेट का उपयोग, जो लैक्टिक एसिडोसिस को रोकता है; 2) ग्लूकोज संश्लेषण (यकृत)।

ग्लूकोज-अलैनिन चक्र उपवास के दौरान मांसपेशियों में कार्य करता है। ग्लूकोज की कमी के साथ, एरोबिक परिस्थितियों में प्रोटीन के टूटने और अमीनो एसिड के अपचय के कारण एटीपी का संश्लेषण होता है, जबकि ग्लूकोज-अलैनिन चक्र सुनिश्चित करता है: 1) गैर विषैले रूप में मांसपेशियों से नाइट्रोजन को हटाना; 2) ग्लूकोज संश्लेषण (यकृत)।

3. कार्बोहाइड्रेट चयापचय के नियमन का सेलुलर (चयापचय) स्तर

कार्बोहाइड्रेट चयापचय के विनियमन का चयापचय स्तर मेटाबोलाइट्स की भागीदारी के साथ किया जाता है और कोशिका के भीतर कार्बोहाइड्रेट के होमोस्टैसिस को बनाए रखता है। सब्सट्रेट्स की अधिकता उनके उपयोग को उत्तेजित करती है, और उत्पाद उनके गठन को रोकते हैं। उदाहरण के लिए, अतिरिक्त ग्लूकोज ग्लाइकोजेनेसिस, लिपोजेनेसिस और अमीनो एसिड संश्लेषण को उत्तेजित करता है, जबकि ग्लूकोज की कमी ग्लूकोनियोजेनेसिस को उत्तेजित करती है। एटीपी की कमी ग्लूकोज अपचय को उत्तेजित करती है, और इसकी अधिकता, इसके विपरीत, इसे रोकती है।

चतुर्थ. शैक्षणिक संकाय. पीएफएस और जीएनजी की आयु विशेषताएँ, महत्व।

राज्य चिकित्सा अकादमी

जैव रसायन विभाग

मैं मंजूरी देता हूँ

सिर विभाग प्रोफेसर, चिकित्सा विज्ञान के डॉक्टर

मेशचानिनोव वी.एन.

____''_____________2005

व्याख्यान संख्या 10

विषय: इंसुलिन की संरचना और चयापचय, इसके रिसेप्टर्स, ग्लूकोज परिवहन।

इंसुलिन की क्रिया का तंत्र और चयापचय प्रभाव।

संकाय: चिकित्सीय और निवारक, चिकित्सा और निवारक, बाल चिकित्सा। दूसरा कोर्स.

अग्न्याशय हार्मोन

अग्न्याशय शरीर में दो कार्य करता है आवश्यक कार्य: एक्सोक्राइन और एंडोक्राइन। एक्सोक्राइन कार्य अग्न्याशय के एसिनर भाग द्वारा किया जाता है; यह अग्न्याशय रस को संश्लेषित और स्रावित करता है। अंतःस्रावी कार्य अग्न्याशय के आइलेट तंत्र की कोशिकाओं द्वारा किया जाता है, जो शरीर में कई प्रक्रियाओं के नियमन में शामिल पेप्टाइड हार्मोन का स्राव करते हैं। लैंगरहैंस के 1-2 मिलियन आइलेट्स अग्न्याशय के द्रव्यमान का 1-2% बनाते हैं .

अग्न्याशय के आइलेट भाग में, 4 प्रकार की कोशिकाएँ होती हैं जो विभिन्न हार्मोन स्रावित करती हैं: A- (या α-) कोशिकाएँ (25%) ग्लूकागन का स्राव करती हैं, B- (या β-) कोशिकाएँ (70%) - इंसुलिन, D - (या δ- ) कोशिकाएं (<5%) - соматостатин, F-клетки (следовые количества) секретируют панкреатический полипептид. Глюкагон и инсулин в основном влияют на углеводный обмен, соматостатин локально регулирует секрецию инсулина и глюкагона, панкреатический полипептид влияет на секрецию пищеварительных соков. Гормоны поджелудочной железы выделяются в панкреатическую вену, которая впадает в воротную. Это имеет большое значение т.к. печень является главной мишенью глюкагона и инсулина.

इंसुलिन की संरचना

इंसुलिन एक पॉलीपेप्टाइड है जिसमें दो श्रृंखलाएं होती हैं। चेन ए में 21 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं, चेन बी में 30 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं। इंसुलिन में 3 डाइसल्फ़ाइड पुल होते हैं, 2 ए और बी श्रृंखला को जोड़ते हैं, 1 ए श्रृंखला में अवशेष 6 और 11 को जोड़ता है।

इंसुलिन इन रूपों में मौजूद हो सकता है: मोनोमर, डिमर और हेक्सामेर। इंसुलिन की हेक्सामेरिक संरचना जिंक आयनों द्वारा स्थिर होती है, जो सभी 6 सबयूनिटों की बी श्रृंखला के 10वें स्थान पर उसके अवशेषों से बंधे होते हैं।

कुछ जानवरों के इंसुलिन की प्राथमिक संरचना में मानव इंसुलिन से महत्वपूर्ण समानता होती है। बोवाइन इंसुलिन मानव इंसुलिन से 3 अमीनो एसिड से भिन्न होता है, जबकि पोर्सिन इंसुलिन केवल 1 अमीनो एसिड से भिन्न होता है ( अला के बजाय tre बी-श्रृंखला के सी छोर पर)।

ए और बी श्रृंखला की कई स्थितियों में ऐसे प्रतिस्थापन होते हैं जो हार्मोन की जैविक गतिविधि को प्रभावित नहीं करते हैं। डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड की स्थिति में, बी-चेन के सी-टर्मिनल क्षेत्रों में हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड अवशेष और ए-चेन के सी- और एन-टर्मिनल अवशेषों में, प्रतिस्थापन बहुत दुर्लभ हैं, क्योंकि ये क्षेत्र इंसुलिन के सक्रिय केंद्र का निर्माण सुनिश्चित करते हैं।

इंसुलिन जैवसंश्लेषणइसमें दो निष्क्रिय अग्रदूतों, प्रीप्रोइन्सुलिन और प्रोइन्सुलिन का निर्माण शामिल है, जो अनुक्रमिक प्रोटियोलिसिस के परिणामस्वरूप सक्रिय हार्मोन में परिवर्तित हो जाते हैं।

1. प्रीप्रोइन्सुलिन (एल-बी-सी-ए, 110 अमीनो एसिड) ईआर राइबोसोम पर संश्लेषित होता है; इसका जैवसंश्लेषण हाइड्रोफोबिक सिग्नल पेप्टाइड एल (24 अमीनो एसिड) के गठन के साथ शुरू होता है, जो बढ़ती श्रृंखला को ईआर के लुमेन में निर्देशित करता है।

2. ईआर लुमेन में, एंडोपेप्टिडेज़ I द्वारा सिग्नल पेप्टाइड के टूटने पर प्रीप्रोइन्सुलिन को प्रोइन्सुलिन में बदल दिया जाता है। प्रोइन्सुलिन में सिस्टीन को 3 डाइसल्फ़ाइड पुल बनाने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है, प्रोइन्सुलिन "जटिल" हो जाता है और इसमें इंसुलिन की 5% गतिविधि होती है।

3. "कॉम्प्लेक्स" प्रोइन्सुलिन (बी-सी-ए, 86 अमीनो एसिड) गोल्गी तंत्र में प्रवेश करता है, जहां, एंडोपेप्टिडेज़ II की कार्रवाई के तहत, यह इंसुलिन (बी-ए, 51 अमीनो एसिड) और सी-पेप्टाइड (31 अमीनो एसिड) बनाने के लिए टूट जाता है।

4. इंसुलिन और सी-पेप्टाइड को स्रावी कणिकाओं में शामिल किया जाता है, जहां इंसुलिन जिंक के साथ मिलकर डिमर और हेक्सामर्स बनाता है। स्रावी कणिका में इंसुलिन और सी-पेप्टाइड की सामग्री 94%, प्रोइन्सुलिन, मध्यवर्ती और जस्ता - 6% है।

5. परिपक्व कणिकाएँ प्लाज़्मा झिल्ली के साथ विलीन हो जाती हैं, और इंसुलिन और सी-पेप्टाइड बाह्य कोशिकीय द्रव में और फिर रक्त में प्रवेश करते हैं। रक्त में, इंसुलिन ऑलिगोमर्स टूट जाते हैं। प्रतिदिन 40-50 यूनिट रक्त में स्रावित होती है। इंसुलिन, यह अग्न्याशय में इसके कुल भंडार का 20% है। इंसुलिन स्राव एक ऊर्जा-निर्भर प्रक्रिया है जो सूक्ष्मनलिका-विलस प्रणाली की भागीदारी से होती है।

लैंगरहैंस के आइलेट्स की β-कोशिकाओं में इंसुलिन जैवसंश्लेषण की योजना

ईआर - एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम। 1 - सिग्नल पेप्टाइड का निर्माण; 2 - प्रीप्रोइंसुलिन का संश्लेषण; 3 - सिग्नल पेप्टाइड का दरार; 4 - गोल्गी तंत्र में प्रोइन्सुलिन का परिवहन; 5 - प्रोइन्सुलिन का इंसुलिन और सी-पेप्टाइड में रूपांतरण और इंसुलिन और सी-पेप्टाइड का स्रावी कणिकाओं में समावेश; 6 - इंसुलिन और सी-पेप्टाइड का स्राव।

इंसुलिन जीन गुणसूत्र 11 पर स्थित होता है। इस जीन के तीन उत्परिवर्तन की पहचान की गई है; वाहक में कम इंसुलिन गतिविधि, हाइपरइंसुलिनमिया और कोई इंसुलिन प्रतिरोध नहीं होता है।

इंसुलिन संश्लेषण और स्राव का विनियमन

इंसुलिन संश्लेषण ग्लूकोज और इंसुलिन स्राव से प्रेरित होता है। फैटी एसिड के स्राव को दबाता है।

इंसुलिन स्राव उत्तेजित होता है: 1. ग्लूकोज (मुख्य नियामक), अमीनो एसिड (विशेषकर ल्यू और आर्ग); 2. गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल हार्मोन (β-एड्रीनर्जिक एगोनिस्ट, सीएमपी के माध्यम से): जीयूआई , सेक्रेटिन, कोलेसीस्टोकिनिन, गैस्ट्रिन, एंटरोग्लुकागोन; 3. वृद्धि हार्मोन, कोर्टिसोल, एस्ट्रोजेन, प्रोजेस्टिन, प्लेसेंटल लैक्टोजेन, टीएसएच, एसीटीएच की दीर्घकालिक उच्च सांद्रता; 4. ग्लूकागन; 5. रक्त में K+ या Ca 2+ की वृद्धि; 6. दवाएं, सल्फोनील्यूरिया डेरिवेटिव (ग्लिबेंक्लामाइड)।

सोमैटोस्टैटिन के प्रभाव में इंसुलिन का स्राव कम हो जाता है। β-कोशिकाएँ स्वायत्त तंत्रिका तंत्र से भी प्रभावित होती हैं। पैरासिम्पेथेटिक भाग (वेगस तंत्रिका का कोलीनर्जिक अंत) इंसुलिन की रिहाई को उत्तेजित करता है। सहानुभूति भाग (α 2-एड्रीनर्जिक रिसेप्टर्स के माध्यम से एड्रेनालाईन) इंसुलिन की रिहाई को दबा देता है।

इंसुलिन का स्राव कई प्रणालियों की भागीदारी से होता है, जिसमें मुख्य भूमिका Ca 2+ और cAMP की होती है।

प्रवेश एसए 2+ साइटोप्लाज्म में प्रवेश कई तंत्रों द्वारा नियंत्रित होता है:

1). जब रक्त में ग्लूकोज की सांद्रता 6-9 mmol/l से ऊपर बढ़ जाती है, तो यह GLUT-1 और GLUT-2 की भागीदारी के साथ β-कोशिकाओं में प्रवेश करता है और ग्लूकोकाइनेज द्वारा फॉस्फोराइलेट किया जाता है। इस मामले में, कोशिका में ग्लूकोज-6ph की सांद्रता रक्त में ग्लूकोज की सांद्रता के सीधे आनुपातिक होती है। एटीपी बनाने के लिए ग्लूकोज-6ph का ऑक्सीकरण होता है। एटीपी अमीनो एसिड और फैटी एसिड के ऑक्सीकरण के दौरान भी बनता है। β-कोशिका में जितना अधिक ग्लूकोज, अमीनो एसिड और फैटी एसिड होता है, उतना ही अधिक एटीपी उनसे बनता है। एटीपी झिल्ली पर एटीपी-निर्भर पोटेशियम चैनलों को रोकता है, पोटेशियम साइटोप्लाज्म में जमा होता है और कोशिका झिल्ली के विध्रुवण का कारण बनता है, जो वोल्टेज-निर्भर सीए 2+ चैनलों के खुलने और साइटोप्लाज्म में सीए 2+ के प्रवेश को उत्तेजित करता है।

2). हार्मोन जो इनोसिटोल ट्राइफॉस्फेट सिस्टम (टीएसएच) को सक्रिय करते हैं, माइटोकॉन्ड्रिया और ईआर से सीए 2+ छोड़ते हैं।

शिविर एसी की भागीदारी के साथ एटीपी से बनता है, जो गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट हार्मोन, टीएसएच, एसीटीएच, ग्लूकागन और सीए 2+ -कैल्मोडुलिन कॉम्प्लेक्स द्वारा सक्रिय होता है।

सीएमपी और सीए 2+ सूक्ष्मनलिकाएं (सूक्ष्मनलिकाएं) में सबयूनिट्स के पोलीमराइजेशन को उत्तेजित करते हैं। सूक्ष्मनलिका तंत्र पर सीएमपी का प्रभाव पीसी ए सूक्ष्मनलिका प्रोटीन के फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से मध्यस्थ होता है। सूक्ष्मनलिकाएं सिकुड़ने और आराम करने में सक्षम होती हैं, कणिकाओं को प्लाज्मा झिल्ली की ओर ले जाकर एक्सोसाइटोसिस की अनुमति देती हैं।

ग्लूकोज उत्तेजना के जवाब में इंसुलिन स्राव एक द्विध्रुवीय प्रतिक्रिया है जिसमें तेजी से, प्रारंभिक इंसुलिन रिलीज का एक चरण शामिल होता है, जिसे पहला स्राव चरण कहा जाता है (1 मिनट के बाद शुरू होता है, 5-10 मिनट तक रहता है), और दूसरा चरण (25-10 मिनट तक रहता है) 30 मिनट) .

इंसुलिन परिवहन.इंसुलिन पानी में घुलनशील है और प्लाज्मा में इसका कोई वाहक प्रोटीन नहीं होता है। रक्त प्लाज्मा में इंसुलिन का टी1/2 3-10 मिनट, सी-पेप्टाइड - लगभग 30 मिनट, प्रोइंसुलिन 20-23 मिनट होता है।

इंसुलिन का विनाशलक्ष्य ऊतकों में इंसुलिन-निर्भर प्रोटीनेज और ग्लूटाथियोन-इंसुलिन-ट्रांसहाइड्रोजनेज के प्रभाव में होता है: मुख्य रूप से यकृत में (लगभग 50% इंसुलिन यकृत के माध्यम से 1 बार में नष्ट हो जाता है), में एक हद तक कम करने के लिएगुर्दे और नाल में.

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एक जीवित जीव के मुख्य ऊर्जा संसाधनों - कार्बोहाइड्रेट और वसा - में संभावित ऊर्जा की उच्च आपूर्ति होती है, जिसे एंजाइमेटिक कैटोबोलिक परिवर्तनों का उपयोग करके कोशिकाओं में आसानी से निकाला जाता है। कार्बोहाइड्रेट और वसा चयापचय के उत्पादों के जैविक ऑक्सीकरण के साथ-साथ ग्लाइकोलाइसिस के दौरान जारी ऊर्जा, संश्लेषित एटीपी के फॉस्फेट बांड की रासायनिक ऊर्जा में काफी हद तक परिवर्तित हो जाती है।

एटीपी में संचित मैक्रोर्जिक बांड की रासायनिक ऊर्जा, बदले में, विभिन्न प्रकार के सेलुलर कार्यों पर खर्च की जाती है - इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट्स का निर्माण और रखरखाव, मांसपेशियों में संकुचन, स्रावी और कुछ परिवहन प्रक्रियाएं, प्रोटीन, फैटी एसिड आदि का जैवसंश्लेषण। "ईंधन" फ़ंक्शन के अलावा, कार्बोहाइड्रेट और वसा, प्रोटीन के साथ, कोशिका की मुख्य संरचनाओं में शामिल निर्माण और प्लास्टिक सामग्री के महत्वपूर्ण आपूर्तिकर्ताओं की भूमिका निभाते हैं - न्यूक्लिक एसिड, सरल प्रोटीन, ग्लाइकोप्रोटीन, कई लिपिड, वगैरह।

कार्बोहाइड्रेट और वसा के टूटने के कारण संश्लेषित एटीपी न केवल कोशिकाओं को काम के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है, बल्कि सीएमपी गठन का एक स्रोत भी है, और कई एंजाइमों की गतिविधि और संरचनात्मक प्रोटीन की स्थिति के नियमन में भी शामिल है। उनका फास्फारिलीकरण सुनिश्चित करना।

कोशिकाओं द्वारा सीधे उपयोग किए जाने वाले कार्बोहाइड्रेट और लिपिड सब्सट्रेट मोनोसेकेराइड (मुख्य रूप से ग्लूकोज) और गैर-एस्ट्रिफ़ाइड फैटी एसिड (एनईएफए) हैं, साथ ही कुछ ऊतकों में कीटोन बॉडी भी हैं। उनके स्रोत आंत से अवशोषित खाद्य उत्पाद हैं, जो कार्बोहाइड्रेट ग्लाइकोजन और तटस्थ वसा के रूप में लिपिड के रूप में अंगों में जमा होते हैं, साथ ही गैर-कार्बोहाइड्रेट अग्रदूत, मुख्य रूप से अमीनो एसिड और ग्लिसरॉल, जो कार्बोहाइड्रेट (ग्लूकोनियोजेनेसिस) बनाते हैं।

कशेरुकियों में भंडारण अंगों में यकृत और वसा (एडिपोटिक) ऊतक शामिल हैं, और ग्लूकोनियोजेनेसिस के अंगों में यकृत और गुर्दे शामिल हैं। कीड़ों में भंडारण अंग वसा शरीर होता है। इसके अलावा, कार्यशील कोशिका में संग्रहीत या उत्पादित कुछ आरक्षित या अन्य उत्पाद ग्लूकोज और एनईएफए के स्रोत हो सकते हैं। कार्बोहाइड्रेट और वसा चयापचय के विभिन्न मार्ग और चरण कई पारस्परिक प्रभावों से जुड़े हुए हैं। इन चयापचय प्रक्रियाओं की दिशा और तीव्रता कई बाहरी और आंतरिक कारकों पर निर्भर करती है। इनमें विशेष रूप से, खाए गए भोजन की मात्रा और गुणवत्ता और शरीर में इसके प्रवेश की लय, मांसपेशियों और तंत्रिका गतिविधि का स्तर आदि शामिल हैं।

पशु जीव समन्वय तंत्र के एक जटिल सेट की मदद से पोषण व्यवस्था की प्रकृति, तंत्रिका या मांसपेशियों के भार को अपनाता है। इस प्रकार, कार्बोहाइड्रेट और लिपिड चयापचय की विभिन्न प्रतिक्रियाओं के पाठ्यक्रम का नियंत्रण सेलुलर स्तर पर संबंधित सब्सट्रेट्स और एंजाइमों की सांद्रता के साथ-साथ एक विशेष प्रतिक्रिया के उत्पादों के संचय की डिग्री द्वारा किया जाता है। ये नियंत्रण तंत्र स्व-नियमन के तंत्र से संबंधित हैं और एककोशिकीय और बहुकोशिकीय दोनों जीवों में लागू होते हैं।

उत्तरार्द्ध में, कार्बोहाइड्रेट और वसा के उपयोग का विनियमन अंतरकोशिकीय अंतःक्रिया के स्तर पर हो सकता है। विशेष रूप से, दोनों प्रकार के चयापचय पारस्परिक रूप से नियंत्रित होते हैं: मांसपेशियों में एनईएफए ग्लूकोज के टूटने को रोकता है, जबकि वसा ऊतक में ग्लूकोज टूटने वाले उत्पाद एनईएफए के गठन को रोकते हैं। सबसे उच्च संगठित जानवरों में, अंतरालीय चयापचय को विनियमित करने के लिए एक विशेष अंतरकोशिकीय तंत्र प्रकट होता है, जो अंतःस्रावी तंत्र के विकास की प्रक्रिया में उभरने से निर्धारित होता है, जो पूरे जीव की चयापचय प्रक्रियाओं के नियंत्रण में सर्वोपरि महत्व रखता है।

कशेरुकियों में वसा और कार्बोहाइड्रेट चयापचय के नियमन में शामिल हार्मोनों में, केंद्रीय स्थान पर निम्नलिखित का कब्जा है: जठरांत्र संबंधी मार्ग के हार्मोन, जो भोजन के पाचन और रक्त में पाचन उत्पादों के अवशोषण को नियंत्रित करते हैं; इंसुलिन और ग्लूकागन कार्बोहाइड्रेट और लिपिड के अंतरालीय चयापचय के विशिष्ट नियामक हैं; एसटीएच और कार्यात्मक रूप से संबंधित "सोमाटोमेडिन्स" और एसआईएफ, ग्लुकोकोर्टिकोइड्स, एसीटीएच और एड्रेनालाईन गैर-विशिष्ट अनुकूलन के कारक हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इनमें से कई हार्मोन सीधे प्रोटीन चयापचय के नियमन में भी शामिल होते हैं (अध्याय 9 देखें)। इन हार्मोनों के स्राव की दर और ऊतकों पर उनके प्रभाव का कार्यान्वयन परस्पर संबंधित हैं।

हम रस स्राव के न्यूरोह्यूमोरल चरण के दौरान स्रावित जठरांत्र संबंधी मार्ग के हार्मोनल कारकों के कामकाज पर विशेष रूप से ध्यान नहीं दे सकते हैं। उनके मुख्य प्रभाव मनुष्यों और जानवरों के सामान्य शरीर विज्ञान के पाठ्यक्रम से अच्छी तरह से ज्ञात हैं और, इसके अलावा, उनका पहले ही अध्याय में पूरी तरह से उल्लेख किया गया है। 3. आइए कार्बोहाइड्रेट और वसा के अंतरालीय चयापचय के अंतःस्रावी विनियमन पर अधिक विस्तार से ध्यान दें।

हार्मोन और अंतरालीय कार्बोहाइड्रेट चयापचय का विनियमन। कशेरुकियों के शरीर में कार्बोहाइड्रेट चयापचय के संतुलन का एक अभिन्न संकेतक रक्त में ग्लूकोज की एकाग्रता है। यह सूचक स्थिर है और स्तनधारियों में लगभग 100 mg% (5 mmol/l) है। इसका सामान्य विचलन आमतौर पर ±30% से अधिक नहीं होता है। रक्त में ग्लूकोज का स्तर, एक ओर, मुख्य रूप से आंतों, यकृत और गुर्दे से रक्त में मोनोसेकेराइड के प्रवाह पर और दूसरी ओर, काम करने वाले और भंडारण ऊतकों में इसके बहिर्वाह पर निर्भर करता है (चित्र 95)। .

चावल। 95. रक्त में ग्लूकोज का गतिशील संतुलन बनाए रखने के तरीके
मांसपेशियों और एडिलोज़ कोशिकाओं की झिल्लियों में ग्लूकोज परिवहन में "बाधा" होती है; जीएल-6-पीएच - ग्लूकोज-6-फॉस्फेट

रक्त से ऊतकों में ग्लूकोज का बहिर्वाह सीधे मांसपेशियों, वसा और लिम्फोइड कोशिकाओं में इसके परिवहन की दर पर निर्भर करता है, जिनमें से झिल्ली ग्लूकोज के प्रवेश में बाधा उत्पन्न करती है (याद रखें कि यकृत, मस्तिष्क और की झिल्ली) गुर्दे की कोशिकाएं मोनोसैकराइड के लिए आसानी से पारगम्य होती हैं); ग्लूकोज का चयापचय उपयोग, इसके लिए झिल्ली की पारगम्यता और इसके टूटने के प्रमुख एंजाइमों की गतिविधि पर निर्भर करता है; यकृत कोशिकाओं में ग्लूकोज का ग्लाइकोजन में रूपांतरण (लेविन एट अल., 1955; न्यूशोल्मे और रैंडल, 1964; फोआ, 1972)।

ग्लूकोज के परिवहन और चयापचय से जुड़ी ये सभी प्रक्रियाएं सीधे हार्मोनल कारकों के एक समूह द्वारा नियंत्रित होती हैं।

कार्बोहाइड्रेट चयापचय के हार्मोनल नियामकों को चयापचय की सामान्य दिशा और ग्लाइसेमिया के स्तर पर उनके प्रभाव के आधार पर सशर्त रूप से दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है। पहले प्रकार के हार्मोन ऊतकों द्वारा ग्लूकोज के उपयोग और ग्लाइकोजन के रूप में इसके भंडारण को उत्तेजित करते हैं, लेकिन ग्लूकोनियोजेनेसिस को रोकते हैं, और इसलिए, रक्त में ग्लूकोज की एकाग्रता में कमी का कारण बनते हैं।

इस प्रकार की क्रिया का हार्मोन इंसुलिन है। दूसरे प्रकार के हार्मोन ग्लाइकोजन और ग्लूकोनियोजेनेसिस के टूटने को उत्तेजित करते हैं, और इसलिए रक्त ग्लूकोज में वृद्धि का कारण बनते हैं। इस प्रकार के हार्मोन में ग्लूकागन (साथ ही सेक्रेटिन और वीआईपी) और एड्रेनालाईन शामिल हैं। तीसरे प्रकार के हार्मोन यकृत में ग्लूकोनियोजेनेसिस को उत्तेजित करते हैं, विभिन्न कोशिकाओं द्वारा ग्लूकोज के उपयोग को रोकते हैं और, हालांकि वे हेपेटोसाइट्स द्वारा ग्लाइकोजन के गठन को बढ़ाते हैं, पहले दो प्रभावों की प्रबलता के परिणामस्वरूप, एक नियम के रूप में, वे भी बढ़ते हैं रक्त में ग्लूकोज का स्तर. इस प्रकार के हार्मोन में ग्लूकोकार्टोइकोड्स और वृद्धि हार्मोन - "सोमाटोमेडिन्स" शामिल हैं। साथ ही, ग्लूकोनियोजेनेसिस, ग्लाइकोजन संश्लेषण और ग्लाइकोलाइसिस, ग्लूकोकार्टोइकोड्स और वृद्धि हार्मोन - "सोमैटोमेडिन्स" की प्रक्रियाओं पर एक यूनिडायरेक्शनल प्रभाव होने से ग्लूकोज के लिए मांसपेशियों और वसा ऊतक कोशिकाओं की झिल्ली की पारगम्यता पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है।

रक्त में ग्लूकोज की सांद्रता पर क्रिया की दिशा के संदर्भ में, इंसुलिन एक हाइपोग्लाइसेमिक हार्मोन ("आराम और संतृप्ति" का हार्मोन) है, जबकि दूसरे और तीसरे प्रकार के हार्मोन हाइपरग्लाइसेमिक ("तनाव और भुखमरी" के हार्मोन) हैं। (चित्र 96)।

चित्र 96. कार्बोहाइड्रेट होमियोस्टैसिस का हार्मोनल विनियमन:
ठोस तीर प्रभाव की उत्तेजना का संकेत देते हैं, बिंदीदार तीर निषेध का संकेत देते हैं

मांसपेशियों और वसा कोशिकाओं द्वारा ग्लूकोज के उपयोग को उत्तेजित करने का मुख्य कारण मुख्य रूप से मोनोसैकराइड (लंसगार्ड, 1939; लेविन, 1950) के लिए कोशिका झिल्ली की पारगम्यता में चयनात्मक वृद्धि है। इस तरह, हेक्सोकाइनेज प्रतिक्रिया और पेंटोस फॉस्फेट मार्ग के लिए सब्सट्रेट्स की एकाग्रता में वृद्धि हासिल की जाती है।

कंकाल की मांसपेशियों और मायोकार्डियम में इंसुलिन के प्रभाव में बढ़ी हुई ग्लाइकोलाइसिस एटीपी के संचय और मांसपेशियों की कोशिकाओं के प्रदर्शन को सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यकृत में, बढ़ा हुआ ग्लाइकोलाइसिस स्पष्ट रूप से ऊतक श्वसन प्रणाली में पाइरूवेट के समावेश को बढ़ाने के लिए इतना महत्वपूर्ण नहीं है, बल्कि पॉलीहाइड्रिक फैटी एसिड के गठन के लिए अग्रदूत के रूप में एसिटाइल-सीओए और मैलोनील-सीओए के संचय के लिए महत्वपूर्ण है, और इसलिए ट्राइग्लिसराइड्स ( न्यूशोल्मे, स्टार्ट, 1973)।

ग्लाइकोलाइसिस के दौरान बनने वाला ग्लिसरॉफॉस्फेट भी तटस्थ वसा के संश्लेषण में शामिल होता है। इसके अलावा, यकृत में, और विशेष रूप से वसा ऊतक में, ग्लूकोज से लिपोजेनेसिस के स्तर को बढ़ाने के लिए, ग्लूकोज-6-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज प्रतिक्रिया की हार्मोन उत्तेजना एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जिससे एनएडीपीएच का निर्माण होता है, जो आवश्यक कम करने वाला सहकारक है। फैटी एसिड और ग्लिसरोफॉस्फेट का जैवसंश्लेषण। इसके अलावा, स्तनधारियों में, अवशोषित ग्लूकोज का केवल 3-5% ही हेपेटिक ग्लाइकोजन में परिवर्तित होता है, और 30% से अधिक वसा के रूप में जमा होता है, भंडारण अंगों में जमा होता है।

इस प्रकार, यकृत और विशेष रूप से वसायुक्त ऊतक में ग्लाइकोलाइसिस और पेंटोस फॉस्फेट मार्ग पर इंसुलिन की कार्रवाई की मुख्य दिशा ट्राइग्लिसराइड्स के गठन को सुनिश्चित करना है। स्तनधारियों और पक्षियों में एडिपोसाइट्स में, और निचले कशेरुकियों में हेपेटोसाइट्स में, ग्लूकोज संग्रहीत ट्राइग्लिसराइड्स के मुख्य स्रोतों में से एक है। इन मामलों में, कार्बोहाइड्रेट उपयोग की हार्मोनल उत्तेजना का शारीरिक अर्थ काफी हद तक लिपिड जमाव की उत्तेजना तक कम हो जाता है। साथ ही, इंसुलिन सीधे ग्लाइकोजन के संश्लेषण को प्रभावित करता है - कार्बोहाइड्रेट का संग्रहीत रूप - न केवल यकृत में, बल्कि मांसपेशियों, गुर्दे और संभवतः वसा ऊतक में भी।

हार्मोन ग्लाइकोजन निर्माण पर एक उत्तेजक प्रभाव डालता है, ग्लाइकोजन सिंथेटेज़ (निष्क्रिय डी-फॉर्म का सक्रिय आई-फॉर्म में संक्रमण) की गतिविधि को बढ़ाता है और ग्लाइकोजन फॉस्फोरिलेज़ (कम सक्रिय 6-फॉर्म का एल-फॉर्म में संक्रमण) को रोकता है। ) और इस प्रकार कोशिकाओं में ग्लाइकोजेनोलिसिस को रोकता है (चित्र 97)। यकृत में इन एंजाइमों पर इंसुलिन के दोनों प्रभावों की मध्यस्थता, जाहिरा तौर पर, झिल्ली प्रोटीनेज के सक्रियण, ग्लाइकोपेप्टाइड्स के संचय और सीएमपी फॉस्फोडिएस्टरेज़ के सक्रियण द्वारा की जाती है।

चित्र 97. ग्लाइकोलाइसिस, ग्लूकोनियोजेनेसिस और ग्लाइकोजन संश्लेषण के मुख्य चरण (इलिन के अनुसार, 1965 संशोधनों के साथ)

किसी भी शारीरिक स्थिति में ग्लूकोज तंत्रिका कोशिकाओं के पोषण का मुख्य स्रोत है। इंसुलिन स्राव में वृद्धि के साथ, तंत्रिका ऊतक द्वारा ग्लूकोज की खपत में थोड़ी वृद्धि होती है, जाहिर तौर पर इसमें ग्लाइकोलाइसिस की उत्तेजना के कारण होता है। हालाँकि, रक्त में हार्मोन की उच्च सांद्रता, जिससे हाइपोग्लाइसीमिया होता है, मस्तिष्क में कार्बोहाइड्रेट की कमी हो जाती है और इसके कार्यों में रुकावट आती है।

इंसुलिन की बहुत बड़ी खुराक के प्रशासन के बाद, मस्तिष्क केंद्रों के गहन अवरोध से पहले दौरे का विकास हो सकता है, फिर चेतना की हानि और रक्तचाप में गिरावट हो सकती है। यह स्थिति, जो तब होती है जब रक्त में ग्लूकोज की मात्रा 45-50 मिलीग्राम% से कम होती है, इंसुलिन (हाइपोग्लाइसेमिक) शॉक कहलाती है। इंसुलिन की ऐंठन और आघात प्रतिक्रिया का उपयोग इंसुलिन तैयारियों के जैविक मानकीकरण के लिए किया जाता है (स्मिथ, 1950; स्टीवर्ट, 1960)।

अंतरालीय कार्बोहाइड्रेट चयापचय के विकार।

ग्लाइकोजन के संश्लेषण और टूटने में गड़बड़ी।

कार्बोहाइड्रेट अवशोषण विकार।

कार्बोहाइड्रेट चयापचय की विकृति।

कार्बोहाइड्रेट चयापचय में इंसुलिन की भूमिका।

कार्बोहाइड्रेट चयापचय का हार्मोनल विनियमन।

प्रस्तुति योजना.

व्याख्यान संख्या 18.

खाद्य राशन तैयार करने के सिद्धांत

पोषण को प्लास्टिक पदार्थों और ऊर्जा, खनिज लवण, विटामिन और पानी के लिए शरीर की जरूरतों को पूरा करना चाहिए, सामान्य कामकाज, अच्छा स्वास्थ्य, उच्च प्रदर्शन, संक्रमण के प्रतिरोध, शरीर की वृद्धि और विकास सुनिश्चित करना चाहिए। आहार संकलित करते समय (अर्थात, किसी व्यक्ति के लिए प्रतिदिन आवश्यक खाद्य उत्पादों की मात्रा और संरचना), कई सिद्धांतों का पालन किया जाना चाहिए।

· आहार की कैलोरी सामग्री शरीर के ऊर्जा व्यय के अनुरूप होनी चाहिए, जो कार्य गतिविधि के प्रकार से निर्धारित होती है।

· पोषक तत्वों के कैलोरी मान को ध्यान में रखा जाता है; इस उद्देश्य के लिए, विशेष तालिकाओं का उपयोग किया जाता है, जो उत्पादों में प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट का प्रतिशत और 100 ग्राम उत्पाद की कैलोरी सामग्री को इंगित करता है।

· पोषक तत्व आइसोडायनामिक्स के नियम का उपयोग किया जाता है, अर्थात प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट की विनिमेयता, उनके ऊर्जा मूल्य के आधार पर। उदाहरण के लिए, 1 ग्राम वसा (9.3 किलो कैलोरी) को 2.3 ग्राम प्रोटीन या कार्बोहाइड्रेट से बदला जा सकता है। हालाँकि, ऐसा प्रतिस्थापन केवल थोड़े समय के लिए ही संभव है, क्योंकि पोषक तत्व न केवल एक ऊर्जावान, बल्कि एक प्लास्टिक कार्य भी करते हैं।

· श्रमिकों के इस समूह के लिए भोजन राशन में प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट की इष्टतम मात्रा होनी चाहिए, उदाहरण के लिए, पहले समूह के श्रमिकों के लिए, दैनिक राशन 80 -120 ग्राम प्रोटीन, 80 -100 ग्राम वसा होना चाहिए। 400 - 600 ग्राम कार्बोहाइड्रेट।

· आहार में प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट का अनुपात 1:1.2:4 होना चाहिए.

· आहार को शरीर की विटामिन, खनिज लवण और पानी की आवश्यकता को पूरी तरह से पूरा करना चाहिए, और इसमें सभी आवश्यक अमीनो एसिड (पूर्ण प्रोटीन) भी शामिल होने चाहिए।

· प्रोटीन और वसा के दैनिक सेवन का कम से कम एक तिहाई पशु उत्पादों के रूप में शरीर को प्रदान किया जाना चाहिए।

· व्यक्तिगत भोजन के बीच कैलोरी सेवन के सही वितरण को ध्यान में रखना आवश्यक है। पहले नाश्ते में कुल दैनिक आहार का लगभग 25-30%, दूसरे नाश्ते में - 10-15%, दोपहर के भोजन में 40 - 45% और रात के खाने में - 15-20% शामिल होना चाहिए।

विषय: "कार्बोहाइड्रेट चयापचय का विनियमन।"

ग्लूकोज कार्बोहाइड्रेट का मुख्य प्रतिनिधि है। यह रक्त प्लाज्मा और कुछ अतिरिक्त प्लाज्मा वाली कोशिकाओं के बीच समान रूप से वितरित होता है।

धमनी रक्त में यह शिरापरक रक्त की तुलना में 0.25 mmol/l अधिक है (जो ऊतकों द्वारा ग्लूकोज के निरंतर उपयोग द्वारा समझाया गया है)।

पूरे रक्त में, ग्लूकोज़ प्लाज्मा की तुलना में कम होता है => एर की मात्रा के कारण।

रक्त का भंडारण करते समय, ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रियाओं के कारण ग्लूकोज की सांद्रता तेजी से कम हो जाती है, इसलिए, सीरम या प्लाज्मा में ग्लूकोज के स्तर का निर्धारण करते समय, सीरम को थक्के से अलग करना आवश्यक होता है, और प्लाज्मा में एर से 1 से अधिक नहीं होता है। प्रति घंटा (हर घंटे, ग्लूकोज 7% कम हो जाता है) या रक्त को सोडियम फ्लोराइड से स्थिर किया जाना चाहिए।

दिन के दौरान, ग्लूकोज सांद्रता 3.3-6.4 mmol/l के बीच उतार-चढ़ाव करती है।

खाने के बाद, ग्लूकोज 8.9-10 mmol/l तक बढ़ जाता है, और 2-3 घंटों के बाद ग्लूकोज अपने मूल स्तर पर वापस आ जाता है।

हर दिन, लगभग 200 ग्राम ग्लूकोज रक्त में पहुंचाया जाता है, जिसमें से 80% ईआर और मस्तिष्क कोशिकाओं द्वारा उपभोग किया जाता है।

पुनः अवशोषित ग्लूकोज को ग्लाइकोजन के रूप में यकृत में संग्रहित किया जाता है। ग्लाइकोजन 24 घंटे तक एन ग्लूकोज स्तर को बनाए रख सकता है। - 3 दिन, फिर शरीर का पुनर्निर्माण ग्लाइकोजेनोलिसिस से ग्लूकोनियोजेनेसिस तक किया जाता है।

कार्बोहाइड्रेट चयापचय के नियमन की वस्तुएँ 3 चरण हैं:

स्टेज Iऊतकों (यकृत, मांसपेशियों) में ग्लाइकोजन का संश्लेषण और संचय।

कार्बोहाइड्रेट का संक्रमण वसा ऊतक- कार्बोहाइड्रेट आरक्षण का चरण।

चरण II.यकृत में ग्लाइकोजन का टूटना और प्रोटीन और वसा से ग्लूकोज का निर्माण (एक ऊर्जा सामग्री के रूप में रक्तप्रवाह में ग्लूकोज के प्रवेश से जुड़ा हुआ)।

चरण III . ऊर्जा की रिहाई के साथ ऊतकों में कार्बोहाइड्रेट का एरोबिक और एनारोबिक टूटना।

सभी चरणों में, तंत्रिका तंत्र, हार्मोन और ऊतक (यकृत, गुर्दे) शामिल होते हैं।

नॉर्मोग्लाइसीमिया - सबसे महत्वपूर्ण शर्तशरीर की सभी कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए।

लीवर और हार्मोन की स्थिति के आधार पर एनएस को बनाए रखना: इंसुलिन, ग्लूकागन, एड्रेनालाईन और, कुछ हद तक, नॉरपेनेफ्रिन।

लीवर एकमात्र ऐसा अंग है जो पूरे शरीर की जरूरतों के लिए ग्लूकोज को ग्लाइकोजन के रूप में संग्रहीत करता है।

2.75 mmol/l से कम रक्त ग्लूकोज में कमी हाइपोथैलेमस के उच्च चयापचय केंद्रों की प्रतिवर्त उत्तेजना है, जहां तंत्रिका आवेगऊतक और अंग कोशिकाओं के रसायन रिसेप्टर्स से।

केंद्रीय तंत्रिका तंत्र से, उत्तेजना तंत्रिका मार्गों के साथ सहानुभूति तंत्रिका तंत्र तक प्रेषित होती है। लीवर को => f सक्रिय होता है। लिवर फॉस्फोरिलेज़ = > ग्लाइकोजन ग्लूकोज आदि में टूट जाता है। रक्तप्रवाह में ग्लूकोज का स्तर किसके कारण बढ़ जाता है?

"ग्लाइकोजन का एकत्रीकरण"।

हाइपरग्लेसेमिया में वृद्धि- पैरासिम्पेथेटिक एन.एस. की प्रतिवर्त उत्तेजना, के अनुसार वेगस तंत्रिकापहले। पैनेरिया में (लैंगरहैंस के बी-द्वीप - इंसुलिन संश्लेषित होता है) - रक्त में ग्लूकोज की एकाग्रता को कम करने में मदद करता है।

इंसुलिन की भूमिका:

1. कोशिका झिल्ली के माध्यम से ग्लूकोज का परिवहन करने वाले प्रोटीन को सक्रिय करके ऊतकों द्वारा ग्लूकोज के अवशोषण को बढ़ावा देता है;

2. ग्लूकोज को सक्रिय करता है - और हेक्सोकाइनेज => ग्लाइकोलाइसिस बढ़ता है => ग्लूकोज को ग्लूकोज में परिवर्तित करता है - 6-Ph.;

3. ग्लाइकोजन सिंथेटेज़ => ग्लाइकोजन संश्लेषण को सक्रिय करता है;

4. जी-6-पी को रोकता है => फॉस्फोरिलेज़ सक्रिय होता है => ग्लाइकोजन टूटने को रोकता है;

5. ग्लूकोनियोजेनेसिस की प्रक्रिया को रोकें;

6. 30% कार्बोहाइड्रेट को वसा में परिवर्तित करना।

अन्य सभी हार्मोन रक्त शर्करा के स्तर को बढ़ाने में मदद करते हैं, अर्थात। एक इंसुलिन विरोधी है.

ग्लूकागन- इंसुलिन विरोधी

- ग्लाइकोजेनोलिसिस की सक्रियता के कारण हाइपरग्लेसेमिया।

ए-कोशिकाओं का उत्पादन तीव्र। लैंगरहैंस

कॉम्प. कार्बोहाइड्रेट चयापचय ए और बी - तीव्र कोशिकाओं के अनुपात से निर्धारित होता है। लैंगेरन्सा।

ACTHपिट्यूटरी ग्रंथि अधिवृक्क प्रांतस्था (कोर्टिसोल, कोर्टिसोन) के हार्मोन के संश्लेषण को उत्तेजित करती है - ग्लूकोनियोजेनेसिस को बढ़ावा देता है और रक्त शर्करा को बढ़ाता है।

एड्रेनालाईन(जी. अधिवृक्क मज्जा) - यकृत और मांसपेशियों के फॉस्फोरिलेज़ को सक्रिय करता है => ग्लूकोज के निर्माण के साथ यकृत में ग्लाइकोजन का टूटना और मांसपेशियों में - एमके।

थाइरॉक्सिनआंत में कार्बोहाइड्रेट के अवशोषण को बढ़ाता है, हेक्सोकाइनेज और हाइपरग्लाइसेमिक स्थितियों की गतिविधि को रोकता है।

ग्लूकागन, कॉर्टिकोट्रोपिन, सोमाटोट्रोपिन, ग्लूकोकार्टोइकोड्स, एड्रेनालाईन और थायरोक्सिन को कॉन्ट्रांसुलर हार्मोन कहा जाता है।

यकृत और गुर्दे कार्बोहाइड्रेट चयापचय (तथाकथित ऊतक विनियमन) के नियमन में भाग लेते हैं

अतिरिक्त ग्लूकोज लीवर में जमा हो जाता है

अतिरिक्त कार्बोहाइड्रेट लिपोजेनेसिस को सक्रिय करते हैं

रक्त में अतिरिक्त ग्लूकोज, ग्लाइकोसुरिया (गुर्दे ग्लूकोज सीमा 8.0 - 9.0 mmol/l)।

कार्बोहाइड्रेट चयापचय की विकृति।

हाइपर- या हाइपोग्लाइसीमिया द्वारा विशेषता।

1 . कम कार्बोहाइड्रेट का सेवन

2 . कार्बोहाइड्रेट कुअवशोषण

अग्न्याशय के रोगों के लिए

रोग छोटी आंत

3. ग्लाइकोजन संश्लेषण और टूटने में व्यवधान

4. अंतरालीय कार्बोहाइड्रेट चयापचय में गड़बड़ी

O2 ऊतकों की संतृप्ति से

ग्लूकोज को तोड़ने वाले एंजाइमों की गतिविधि से

विटामिन बी1 की कमी से, जो लिया जाता है सक्रिय साझेदारीपीवीसी के ऑक्सीकरण में.

जब पीवीसी रक्त में जमा हो जाता है, तो एसिडोसिस विकसित हो सकता है (रक्त पीएच में अम्लीय पक्ष में बदलाव)।

5. कार्बोहाइड्रेट चयापचय का अनियमित होना।

कार्बोहाइड्रेट कुअवशोषण:

रस अग्न्याशय ए-एमाइलेज की अपर्याप्तता => कार्बोहाइड्रेट अवशोषण की मात्रा। जब अग्न्याशय एसिनी प्रभावित होता है तो देखा जाता है => फैलाना अग्नाशयशोथ, अग्न्याशय ट्यूमर, सिस्टिक फाइब्रोसिस।

मल में अपचित स्टार्च कणों की उपस्थिति पॉलीसेकेराइड के खराब अवशोषण का एक संकेतक है!

फ्रुक्टोज, गैलेक्टोज, ग्लूकोज का बिगड़ा हुआ अवशोषण - साथ सूजन प्रक्रियाएँआंत, एंजाइमी जहर के साथ विषाक्तता।

कार्बोहाइड्रेट अवशोषण की विकृति बचपन में विशेष रूप से आम है।(आंतों के उपकला के अपर्याप्त रूप से निर्मित और अनुकूलित एंजाइमों के कारण)।

नवजात शिशुओं को 50-60 ग्राम लैक्टोज मिलता है - इस डिसैकराइड का ग्लूकोज और गैलेक्टोज में हाइड्रोलिसिस एंजाइम लैक्टेज द्वारा किया जाता है।

लैक्टेज की कमी - सूजन, दस्त, कुपोषण।

कुअवशोषण सिंड्रोम (लैक्टेज की कमी, माल्टेज़, आदि) में बिगड़ा हुआ आंतों का अवशोषण देखा जाता है - यह एक वंशानुगत फेरमेंटोपैथी हो सकता है, और पेट, यकृत अग्न्याशय, पेट की प्रतिक्रियाओं, छोटी आंत की शिथिलता के कारण भी हो सकता है।

मैलाबॉस्पशन सिंड्रोम दस्त, प्रोटीन की कमी, हाइपोविटामिनोसिस और शरीर के तापमान में कमी के सिंड्रोम को जोड़ता है।

कुअवशोषण की नैदानिक ​​तस्वीर सीलिएक रोग के समान है (ग्लियाडिन द्वारा छोटी आंत के म्यूकोसा को नुकसान, अनाज और फलियां में ग्लूटेन का एक घटक) - स्वयं के साथ प्रकट होता है बचपनजब आहार में विभिन्न अनाजों को शामिल किया जाता है।

कार्बोहाइड्रेट असहिष्णुता का निदान - मूत्र में कार्बोहाइड्रेट का निर्धारण किया जाता है, कार्बोहाइड्रेट के प्रति सहिष्णुता के परीक्षण किए जाते हैं।