Контрольная работа по "Биологии"

    При этом энергетические возможности нервной  ткани ограничены.

    Основной  путь получения энергии - только аэробный распад глюкозы по ГБФ-пути. Глюкоза является почти единственным энергетическим субстратом, поступающим в нервную ткань, который может быть использован ее клетками для образования АТФ.

    Проникновение глюкозы в ткань мозга не зависит  от действия инсулина, который не проникает  через гематоэнцефалический барьер. Влияние инсулина проявляется лишь в периферических нервах.

    Постоянный  и непрерывный приток глюкозы  и кислорода из кровеносного русла  является необходимым условием энергетического  обеспечения нервных клеток. Жесткая  зависимость от поступления глюкозы  обусловлена тем, что содержание гликогена в нервной ткани  ничтожно (0,1 % от массы мозга) и не может обеспечить мозг энергией даже на короткое время. С другой стороны, окисления неуглеводных субстратов с целью получения энергии не происходит. Поэтому при гипогликемии и/или даже кратковременной гипоксии в нервной ткани образуется мало АТФ. Следствием этого являются быстрое наступление коматозного состояния и необратимых изменений в ткани мозга.

    Высокая скорость потребления глюкозы нервными клетками обеспечивается, в первую очередь, работой высокоактивной гексокиназы мозга. В отличие от других тканей, здесь гексокиназа не является ключевым ферментом всех путей метаболизма глюкозы. Гексокиназа мозга отличается низким значением Км и высокой Vmax, обладает в 20 раз большей активностью, чем соответствующий изофермент печени и мышц. Ключевыми ферментами ГБФ-пути в нервной ткани являются фосфофруктокиназа и изоцитратдегидрогеназа. Фосфофруктокиназу ингибируют фруктозо-1,6-бисфосфат, АТФ и цитрат, активируют фруктозо-6-фосфат, АДФ, АМФ и неорганический фосфат. Активность изоцитрат ДГ даже при нормальном уровне утилизации глюкозы в состоянии покоя максимальна. Поэтому при повышенном энергопотреблении нет возможностей ускорения реакций цикла трикарбоновых кислот.

    Образование НАДФН2, который используется в нервной ткани в основном для синтеза жирных кислот и стероидов, обеспечивается сравнительно высокой скоростью протекания ГМФ-пути распада глюкозы.

    Энергия АТФ в нервной ткани используется неравномерно во времени.

    Так же, как и скелетные мышцы, функционирование нервной ткани сопровождается резкими  перепадами в потреблении энергии. Резкое повышение энергозатрат происходит при очень быстром переходе от сна к бодрствованию. Поэтому существует еще одна особенность.

    Образование креатинфосфата. Он обладает способностью удерживать макроэргические связи.

    Эта реакция полностью обратима, ее направление  зависит от соотношения АТФ/АДФ  в клетках нервной ткани. Во время  сна накапливается фосфокреатин. Переход к бодрствованию приводит к резкому уменьшению концентрации АТФ - равновесие реакции сдвигается влево, т. е. образуется АТФ.

    Метаболизм аминокислот и белков.  Ткань мозга интенсивно обменивается аминокислотами с кровью. Для этого существует специальные транспортные системы: две для незаряженных и еще несколько - для аминокислот, заряженных положительно и отрицательно.

    До 75 % от общего количества аминокислот  нервной ткани составляют аспартат, глутамат, а также продукты их превращений или вещества, синтезированные с их участием (глутамин, ацетильные производные, глутатион, ГАМК и другие). Их концентрации, и, в первую очередь, концентрация глутамата, в нервной ткани очень высоки. Например, концентрация глутаминовой кислоты может достигать 10 ммоль/л.

    Функции глутамата в нервной ткани следующие.

    Энергетическая. Глутаминовая кислота связана большим числом реакций с промежуточными метаболитами цикла трикарбоновых кислот.

    Глутамат (вместе с аспартатом) принимает участие в реакциях дезаминирования других аминокислот и временном обезвреживании аммиака.

    Из  глутамата образуется нейромедиатор ГАМК.

    Глутамат принимает участие в синтезе глутатиона - одного из компонентов антиоксидантной системы организма.

    Глутаминовая кислота по праву занимает центральное место в обмене аминокислот мозга. Она используется для образования глутатиона, глутамина и гамма-аминомасляной кислоты. Образуется глутамат из своего кетоаналога -a -кетоглутаровой кислоты в ходе реакции трансаминирования. Реакция превращения a-КГ в глутамат протекает в ткани мозга с большой скоростью. Образующийся при этом глутамат являетя для цикла трикарбоновых кислот побочным продуктом. Большое расходование a-КГ восполняется за счет превращения аспарагиновой кислоты в метаболит цикла трикарбоновых кислот - щавелевоуксусную кислоту.

    Образующаяся из глутамата ГАМК в результате нескольких реакций может быть превращена снова в щавелевоуксусную кислоту. Так образуется ГАМК-шунт, имеющийся в тканях головного и спинного мозга. Поэтому в этих тканях содержание ГАМК, как промежуточного метаболита циклического процесса, значительно выше, чем в остальных. На образование ГАМК здесь используется до 20 % от общего количества глутамата.

    Остальные пути метаболизма аминокислот сходны с имеющимися в других тканях.

    До  сих пор непонятным остается наличие  в мозге почти полного набора ферментов орнитинового цикла, не содержащего карбамоилфосфатсинтазы, из-за чего мочевина здесь не образуется.

    Ткань мозга способна синтезировать заменимые  аминокислоты, как и другие ткани.

    По  современным данным, синаптическая передача возбуждения в центральной и периферической нервной системе осуществляется при участии эндогенных химических веществ - нейромедиаторов (нейротрансмиттеров). Выделяясь в процессе нервного возбуждения из нервных окончаний, они воздействуют на постсинаптические рецепторы, что сопровождается соответствующим физиологическим ответом. К числу нейромедиаторов относятся ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, ГАМК и ряд других эндогенных соединений.

    Ацетилхолин служит нейромедиатором во всех вегетативных ганглиях, в постганглионарных парасимпатических нервных окончаниях и в постганглионарных симпатических нервных окончаниях, иннервирующих экзокринные потовые железы. Фермент холинацетилтрансфераза катализирует синтез ацетилхолина из ацетил КоА, продуцируемого в нервных окончаниях, и из холина, активно поглощаемого из внеклеточной жидкости.

    Использованная  литература 
 

1. Биохимия: Учеб. для вузов, Под ред. Е.С. Северина., 2003. 779 с.
2. Диксон М., Уэбб Э., Ферменты, пер. с англ., т. I, M.. 1982, с. 363-64
3. Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В. Биологическая химия  М.2000
4. Северин С. Е. Практикум по биохимии М.,2004
5. М. Бендер, Р. Бергерон, М. Комияма Биоорганическая химия ферментативного катализа.
6. М. Диксон, Э. Уэбб Ферменты т. 1-3.
7. Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл Биохимия человека Т.1  Мир, Бином. Лаборатория знаний, 2009 г. 800 с.
8. Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл Биохимия человека Т.2  Мир, Бином. Лаборатория знаний, 2009 г. 800 с.
9. Цыганенко А.Я., Жуков В.И., Мясоедов В.В  Клиническая биохимия М. 2002
10. Rosenberry Т. L, "Advances in Enzimology", 1975, v. 43, p. 103-218
11. Mays C, Rosenberry T. L, "Biochemistry", 1981, v. 20, № 10, p. 2810-17.