Физиологическая роль калия


Макроэлементы. Калий

Физиологическая роль калия. Среди макроэлементов, наиболее значимых в жизни растений, калий (К) занимает особое место. Он способствует синтезу белков и сахаров, передвижению и накоплению углеводов в продуктивных частях растений, нормализует процесс фотосинтеза, увеличивает осмотическое давление клеточного сока, благодаря чему повышается засухоустойчивость и зимостойкость культур. Достаточное количество калия в питании растений усиливает их защитные свойства против некоторых заболеваний, улучшает лежкость плодов и овощей. Этот элемент способствует повышению механической прочности тканей. У зерновых культур это проявляется в повышении стойкости к полеганию.

В отличие от азота и фосфора, которые находятся в растениях в органических соединениях, представляющих собой малоподвижные и труднорастворимые формы, калий присутствует в виде ионов (высокоподвижные формы) в солевых растворах преимущественно в клеточном соке (80%), в вакуолях. Меньшая его часть адсорбируется коллоидами, и совсем незначительное количество (около 1%) удерживается необменно митохондриями в цитоплазме растительных клеток. По причине исключительной подвижности ионов калия он легко вымывается из листьев. Этот процесс потери элемента более активен в ночное время, так как днем калий сохраняется благодаря происходящим биохимическим процессам, к тому же происходит обратное его поглощение из почвы корневой системой (у злаков). Особенно остро растения нуждаются в полноценном калийном питании первые 15 дней после всходов, а максимальное потребление элемента происходит в период наибольшего роста и интенсивного наращивания вегетативной массы.



Калий распределяется в разных органах растений неравномерно: в старых листьях его запасы минимальны, а в пыльце они достигают значительных показателей. Наибольшее количество калия как участника ростовых процессов сосредоточено в самых молодых вегетативных частях (эмбриональные ткани, растущие клетки), где содержание его в 3 – 5 раз выше, чем в старых тканях. Но в период созревания культур происходит перемещение элемента. У овощных наблюдается накопление калия в корнеплодах и клубнях (до 96%), а у злаков он перемещается в нетоварные части (стебли, листья).

Симптомы дефицита элемента. Недостаточная обеспеченность растений калием уже в начальных стадиях приводит к замедлению синтеза белка и нуклеиновых кислот, нарушению азотного обмена, а также снижению интенсивности процесса фотосинтеза, в результате чего тормозится деление клеток и наращивание вегетативной массы культур. С помощью исследований установлено, что нехватка калия в культурах приводит к резкому снижению содержания сахарозы, крахмала и прочих полисахаридов при одновременном возрастании количества глюкозы. При дефиците калия в растительных клетках происходит накапливание аммиака, что может оказаться губительным для культур.

Недостаточное калийное питание приводит к угнетению развития репродуктивных органов растений. Наблюдается формирование слабой корневой системы, подверженной различным заболеваниям, задержка роста бутонов и соцветий, неравномерное созревание плодов, у злаков зерна формируются щуплыми и характеризуются пониженной всхожестью. Кроме того, растения, страдающие от дефицита калия, легко повреждаются различными паразитами. Внешние симптомы калийного голодания проявляются (вначале на нижних листьях) в побурении и отмирании края листовых пластин (т.н. «краевой ожог»), появлении на них ржавых крапинок. Возможна также мелколиственность и потеря тургора листовыми пластинами (вялость).

Симптомы избытка калия. Повышенное содержание калия провоцирует плохую усваиваемость растениями магния, кальция и других микроэлементов. Возникшее в результате этого магниевое голодание оказывает негативное влияние на дальнейший рост и развитие культур. Сам по себе избыток калия не представляет для растений опасности, но он возникает в случае нехватки в питании растений доступных форм азота и фосфора. Внешние симптомы избытка калия проявляются в возникновении бледных мозаичных пятен между жилками листовых пластин. В дальнейшем эти зоны буреют, отмирают, и листья преждевременно опадают. Может также наблюдаться побурение и загнивание тканей других органов растений.



Содержание в культурах. Потребность растений в калии различна и зависит от их биологических особенностей. В среднем содержание этого элемента в культурах составляет 0,3% (в сухой массе). Значительным потреблением калия (от 180 до 400 кг/га К2О) отмечены такие овощные культуры как картофель, свекла, капуста, а также подсолнечник и гречиха. Много калия потребляют многолетние злаковые травы и бобовые культуры. Зерновые (пшеница, рожь, ячмень, овес) требуют меньшее количество этого макроэлемента (60 – 80 кг/га К2О). В семенах зерновых культур содержание калия составляет 0,5%, а в соломе – от 1 до 1,5%; в клубнях картофеля и корнеплодах от 0,3 до 0,6%, а в листьях табака, подсолнечника, сахарной свеклы и других корнеплодов – от 4 до 6% (в сухой массе).

Содержание в почвах. Калий относится к элементам, широко распространенным в природе. В земной коре его содержится около 2,5%. По своему валовому содержанию в почвах (кроме торфянистых, где он легко вымывается водой) калий превышает аналогичные запасы азота и фосфора в 5 – 10 раз. В плодородных слоях почвы запасы калия (К2О) составляют 50 – 75 т/га, но большая часть его соединений (98 – 99%) находится в нерастворимых и малодоступных для растений формах (алюмосиликатах) и состоит из калийсодержащих почвенных минералов (полевые шпаты, слюды). Такой калий практически недоступен культурам, но в процессе выветривания, климатических и биологических воздействий происходит его высвобождение из минералов (до 15 – 30 кг/га ежегодно).

Для нормального питания растений требуются доступные формы этого макроэлемента: обменный (или поглощенный) калий и водорастворимый калий (в почвенном растворе). Основным источником калийного питания растения является обменный калий, наибольшее количество которого находится в черноземах и сероземах, а наименьшее – в легких дерново-подзолистых почвах. В зависимости от механического и биохимического состава грунтов количество доступного калия (в составе почвенных коллоидов) может колебаться от 0,8 до 1,5% от его общего содержания. Этот элемент преобладает в глинистых  фракциях почвы, поэтому суглинистые и тяжелые глинистые грунты лучше обеспечены калием, чем песчаные и супесчаные. На дерново-подзолистых почвах доступная водорастворимая часть калия составляет всего лишь 4,5 – 18 кг/га. А самое низкое содержание элемента (0,03 – 0,05%) наблюдается в торфянистых почвах.

Калийные удобрения. Необходимым условием для получения высоких урожаев является обеспечение культур достаточным калийным питанием. В качестве калийсодержащих удобрений используются переработанные (обогащенные) руды, содержащие водорастворимые формы калия. Различают два вида таких удобрений: концентрированные (хлористый калий, 30 – 40%-ные калийные соли, сульфат калия, поташ, калимагнезия) и сырые калийные соли (каинит и сильвинит), получаемые путем измельчения природных минералов и содержащие относительно небольшое количество калия, но более значительное – хлора.



Каинит и сильвинит применяются вместе с основным удобрением под культуры, отличающиеся невысокой чувствительностью к хлору. Но все же, чтобы избавиться от избыточного количества этого элемента, их вносят осенью, под зяблевую вспашку, чтобы большая часть хлора смогла переместиться в нижние горизонты почвы. Содержащиеся в каините и сильвините немалые примеси магния и натрия в комплексе с калием благоприятно действуют на рост и развитие корнеплодных растений (в том числе сахарной свеклы), капусты, клевера и др., особенно на легких почвах.

Основной источник для производства концентрированных калийных удобрений – калийсодержащие руды, из которых получают хлорид калия (КCl). Этот мелкокристаллический порошок розового или белого цвета содержит до 63% К2О и наиболее широко применим в сельском хозяйстве для пополнения запасов почв доступным калием и устранения дефицита этого элемента в питании растений. Хлористый калий может применяться практически под все культуры и на любых почвах, но более предпочтителен в районах с большим количеством осадков и при кислой реакции грунтов. Для растений, чувствительных к хлору, следует соблюдать меньшую дозировку или обеспечить его преждевременное внесение с целью избежать возможно опасных концентраций и негативного воздействия хлора на эти культуры.

Сульфат калия2SO4) – удобрение, в составе которого находится до 46% калия (К2О) и не содержится хлор, позволяет свободно применять его даже для хлорофобных культур (цитрусовые, бобовые, виноград, табак, лен, конопля, гречиха, картофель, репа, редис и др.). Кроме калия в этом удобрении присутствует еще один важный для культур элемент – сера. Сульфат калия может использоваться на любых типах почв и под любые культуры, как в закрытом, так и в открытом грунте. Наиболее предпочтительно его применение на кислых грунтах, где он помогает выровнять кислотно-щелочной баланс среды (показатель рН раствора сульфата калия составляет 5,5 – 8).

Калийные соли (30- и 40%-ные) получают путем смешивания хлористого калия с одной из сырых калийных солей (каинит, сильвинит), поэтому они обладают промежуточными свойствами. В результате количество калия (К2О) в калийных солях может достигать 30 – 40%, содержание хлора снижается по сравнению с каинитом или сильвинитом, к тому же появляется очень полезная для культур примесь магния или натрия. Применять калийные соли для чувствительных к хлору растений следует с осторожностью, либо использовать другие виды калийных удобрений. Обычно калийные соли вносят в почву осенью с глубокой заделкой удобрений.
  
Калимагнезия отличается невысоким содержанием калия (до 29%), но содержит магний (до 9%), необходимый для питания растений, благодаря чему обладает преимуществом перед сульфатом калия, также являющимся бесхлорным соединением. В качестве калийсодержащих удобрений применяют также и отходы промышленности – цементную пыль и печную золу. Они хорошо растворимы в воде и содержат помимо калия целый комплекс других полезных элементов.

В современной агрономии практикуется применение комплексных удобрений, позволяющих проводить обогащение почв сразу несколькими жизненно важными для культур элементами. Эти миксы помимо макроэлементов содержат еще множество полезных веществ, способствующих лучшему развитию растений, повышению их плодородия и получению более качественного урожая. К наиболее известным высокоэффективным азотно-фосфорно-калийным удобрениям относятся нитроаммофоска, нитрофоска, аммофоска, диаммофоска и др.

Оптимальный способ устранения дефицита калия в культурах заключается в применении хелатных удобрений. Комплексные удобрения, производимые в хелатной форме, обладают максимальной доступностью для сельскохозяйственных растений и позволяют восполнить недостающие в их питании элементы в кратчайшие сроки. Хелаты представляют собой сложные металлоорганические соединения, содержащие ионы металлов в растворимой форме, что обеспечивает 90% усвоения их растениями, в отличие от 30 - 40% в случае использования растворимых солей. Учитывая высокую подвижность калия в растениях, хелатные удобрения можно применять для корневой и, в особенности, для листовой подкормки культур, получая при этом наилучшие результаты.

Калий - биологическая роль

Обратно в Витамины и минералы

Баланс PH

Сосуды

Работа сердца

Центр. нервная система

Дневная норма потребления

 

Мужчины

2500

мг

 

Мужчины старше 60 лет

2500

мг

 

Женщины

2500

мг

 

Женщины старше 60 лет

2500

мг

 

Беременные (2-я половина)

2500

мг

 

Кормящие (1-6 мес.)

2500

мг

 

Кормящие (7-12 мес.)

2500

мг

 

Дети (1-3 года)

400

мг

 

Дети (3-7 лет)

600

мг

 

Дети (7-11 лет)

900

мг

 

Мальчики (11-14 лет)

1500

мг

 

Девочки (11-14 лет)

1500

мг

 

Юноши (14-18 лет)

2500

мг

 

Девушки (14-18 лет)

2500

мг

Калий входит в группу структурных макроэлементов, его содержание в организме взрослого человека массой 60 кг составляет около 120 грамм в зависимости от веса, конституции, пола и возраста.
Содержание калия сопоставимо с содержанием других структурных элементов – серы и хлора, но уступает кальцию и фосфору.

Биологическая роль калия

Калий вместе с другими важнейшими электролитами обеспечивает необходимое осмотическое давление в биологических жидкостях организма и в клетках, является компонентом буферных систем, поддерживает электрический потенциал на мембранах клеток всех тканей.

Главная биологическая функция калия — формирование совместно с другими электролитами (натрий, хлор) разницы потенциалов на мембранах клеток и передача ее изменения по клеточной мембране, за счет обмена с ионами натрия, что особенно важно для нервных и мышечных клеток. Это обуславливает постоянное присутствие в клетках натрия, хлора и калия. В организме эти элементы содержатся в определенном соотношении, обеспечивая гомеостаз (постоянство внутренней среды). Нарушение равновесия между калием и натрием ведет к патологии водного обмена, обезвоживанию, мышечной слабости.

Основные функции калия в организме:

  • обеспечение возбудимости и проводимости клеток нервной системы и мышечных клеток, участие в передаче нервных импульсов и сокращении мышечных клеток
  • поддержка осмотического давления в клетках, тканях и биологических жидкостях
  • обеспечение кислотно-щелочного равновесия
  • участие в нервной регуляции сердечных сокращений

Пищевые источники калия

Калий в основном содержится в растительных продуктах, однако некоторые виды животных продуктов могут быть источником калия.
Наиболее богаты калием такие продукты, как: петрушка, курага, сухое молоко, шоколад, различные орехи (особенно миндаль и фисташки), картофель, бананы, авокадо, соя, отруби. Также калий присутствует в значительном количестве в большинстве фруктов, овощей, мясе и рыбе.

Необходимо помнить, что в организме существует определенный баланс между калием и натрием. Если он был нарушен (чаще всего наблюдается дефицит калия), то прием продуктов - источников калия приводит к увеличению выведения натрия, и наоборот.

При потреблении в основном продуктов животного происхождения человек сразу получает калий и натрий уже в сбалансированном соотношении.

Дефицит калия

Основные причины

  • недостаточное поступление в результате нерационального питания
  • нарушения обмена
  • нарушения выделительных систем (почки, кишечник, кожа)
  • чрезмерное выведение калия из организма под действием лекарств (прежде всего мочегонных и слабительных средств, а также гормональных препаратов)
  • продолжительная рвота, диарея
  • чрезмерные эмоциональные и нервные нагрузки
  • избыточное поступление в организм натрия

Последствия

  • общая слабость, быстрое утомление
  • мышечные судороги (часто возникают судороги ног по ночам)
  • депрессия, снижение работоспособности
  • снижение иммунитета и адаптационных возможностей организма к воздействию внешних факторов
  • нарушения сердечнососудистой системы (нарушение ритма сердечных сокращений, сердечная недостаточность, обменные и функциональные нарушения в миокарде)
  • ломкость волос, сухость кожи
  • диспептические явления (тошнота, рвота, запор)
  • нарушение функции почек
  • невынашиваемость беременности

Избыток калия

Основные причины

  • избыточное потребление с пищевыми продуктами (длительный прием препаратов калия, потребление соответствующих минеральных вод и др.)
  • нарушение обмена
  • быстрый и значительный выход калия из клеток (при гемолизе, цитолизе, синдроме раздавливания тканей)
  • нарушение функции почек (почечная недостаточность)

Последствия

  • повышенная возбудимость нервной системы, раздражительность, беспокойство
  • потливость
  • слабость
  • нейроциркуляторная дистония
  • нарушения сердечнососудистой системы (аритмии, ослабление сократительной способности мышцы сердца)
  • паралич скелетной мускулатуры
  • кишечные колики
  • частое мочеиспускание
  • манифестация сахарного диабета

Суточная потребность в калии: 2500 мг 


Обратно в Витамины и минералы

"Характеристика физиологической роли внутреннего выпрямителя калия (K" Жилин Ли

Аннотация

Слюнная железа клеща является важной тканью, которая обеспечивает кровоснабжение, поддержание ионных градиентов и способствует передаче патогенов. Таким образом, широкая цель этого исследования состояла в том, чтобы использовать фармакологические подходы для изучения роли каналов ионов калия в функции слюнных желез Amblyomma americanum с целью выявления поддающегося лечению участка-мишени для терапевтического развития.

Данные, собранные в главе 2, ясно показали, что слюнная железа A. americanum зависит от внутренних выпрямительных калиевых (Kir) каналов для секреции жидкости, что было аналогично предыдущей работе, выполненной нашей лабораторией на слюнной железе Drosophila . Следовательно, физиологическая роль каналов Kir была дополнительно охарактеризована в секреции жидкости, осморегуляции и способности к питанию у живых клещей.

Дальнейшая характеристика показала, что подтип Kir-каналов, называемый АТФ-управляемыми Kir-каналами (K ATP каналы), имеет решающее значение для правильного слюноотделения, потому что агонисты VU0071063 и пинацидил ингибируют слюноотделение с IC 50 , равным 2 мкМ и 200 мкМ. соответственно.Важно отметить, что ингибирующий эффект был сведен на нет предварительной обработкой АТФ, который, как известно, ингибирует каналы K ATP и подтверждает, что VU0071063 действительно снижает слюноотделение за счет модуляции каналов K ATP .

В главе 3 мы проверили гипотезу о том, что каналы K ATP имеют решающее значение для секреции и абсорбции ионов и, следовательно, осморегуляции. Было обнаружено, что агонисты каналов K ATP увеличивают концентрацию ионов Na + , K + и Cl - в секретируемой слюне в 10-15 раз по сравнению с контролем.Эти данные предполагают, что каналы K ATP , вероятно, поддерживают, по крайней мере частично, внутриклеточные петлевые токи, которые управляют секрецией и / или реабсорбцией ионов во время активности слюнных желез.

В главе 4 мы стремились преобразовать данные in vitro, собранные в главах 2 и 3, в функциональное исследование, в котором проверялась полезность модуляторов K ATP для изменения питания и выживаемости живого клеща. Данные показывают, что оба агониста K ATP , пинацидил и VU0071063, увеличивают скорость отслоения во время кормления кровью, уменьшают объем проглоченной крови и приводят к смертности.Данные, собранные в этой диссертации, предоставляют значительную поддержку для нацеливания на каналы Kir / K ATP в будущих терапевтических кампаниях по развитию, чтобы уменьшить бремя патогенов, переносимых клещами.

Рекомендуемое цитирование

Ли, Жилин, "Характеристика физиологической роли внутренних выпрямительных калиевых (Kir) каналов в функции слюнных желез клещей" (2018). Магистерские диссертации LSU . 4638.
https://digitalcommons.lsu.edu/gradschool_theses/4638

,

Роль калия и натрия в вашей диете

Калий и натрий - это электролиты, необходимые организму для нормального функционирования и поддержания объема жидкости и крови в организме. Тем не менее, человек может получить высокое кровяное давление, потребляя слишком много натрия и недостаточно калия. 1 Калий содержится в овощах, фруктах, морепродуктах и ​​молочных продуктах. Овощи и фрукты, такие как картофель, помидоры, листовая зелень, сладкий картофель, бобы и бананы; молочные продукты, такие как йогурт; и морепродукты, такие как лосось и моллюски, являются хорошими источниками калия. 2 Большая часть натрия, потребляемого людьми, поступает из обработанных продуктов и блюд, приготовленных в ресторанах. 3

Калий, натрий и высокое кровяное давление

  • Существует тесная связь между потреблением слишком большого количества натрия и повышением артериального давления. 4 Это означает, что в среднем, чем больше натрия потребляет человек, тем выше будет его кровяное давление.
  • Комбинация потребления большего количества натрия и недостатка калия в вашем рационе связана с повышением артериального давления. 5,6 *
  • Увеличение потребления калия может снизить артериальное давление у взрослых с гипертонией. 7

Бремя калия, натрия и сердечно-сосудистых заболеваний

  • Увеличение потребления калия может снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний, таких как болезни сердца и инсульт, за счет снижения артериального давления. 8,9
  • Потребление большого количества натрия и калия может увеличить риск сердечных заболеваний и инсульта. 5,10,11,12
  • Сокращение натрия и увеличение калия в вашем рационе может помочь контролировать гипертонию и снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний и смерти. 13
  • Снижение артериального давления снижает риск сердечных заболеваний и инсульта. 14

Калий в продовольствии и потребление калия

  • Американцы потребляют слишком много натрия и недостаточно калия. 1
  • Публикация 2015–2020 Диетические рекомендации для американцев Cdc-pdf [PDF-10 MB] External рекомендует американцам потреблять больше продуктов, которые являются хорошими источниками калия, включая овощи, фрукты, морепродукты и молочные продукты.Эти продукты включают запеченный картофель с мясом и кожурой, простой йогурт, лосось и бананы. 2
  • Калий был классифицирован как питательное вещество для общественного здравоохранения. Недостаточное потребление калия связано с повышенным риском гипертонии, которая может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям, таким как инсульт. 1 Низкое потребление калия вызвано недостаточным потреблением овощей, фруктов, морепродуктов и молочных продуктов. 2
  • DASH (диетические подходы для остановки гипертонии) Еда PlanExternal предназначена для увеличения потребления продуктов, которые, как ожидается, снижают кровяное давление, поощряют выбор здорового сердца и помогают выполнять рекомендации по питательным веществам.План питания с низким содержанием натрия и насыщенных жиров и богат калием, кальцием, магнием, клетчаткой и белком. 15
  • В 2016 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США выпустило окончательные правила по обновлению этикетки «Факты питания» для упакованных пищевых продуктов. Новая этикетка Nutrition Facts появляется на все большем количестве упаковок и включает обязательную маркировку калия, чтобы помочь потребителям сделать осознанный выбор в отношении продуктов питания. В прошлом, добавление калия на этикетке Nutrition Facts было добровольным.Калий требуется на обновленной этикетке, потому что он был определен как питательное вещество, которое американцы не получают в достаточном количестве, а при его недостатке это связано с повышенным риском хронических заболеваний. 16

* Соль отличается от натрия. Термин «соль» относится к хлориду натрия. «Натрий» относится к диетическому натрию. Один грамм соли (хлорид натрия) равен 390 мг натрия.

,

Физиологические эффекты инсулина

Физиологические эффекты инсулина

Встаньте на углу и спросите людей, знают ли они, что такое инсулин, и многие ответят: « Разве это не связано с уровнем сахара в крови? » Действительно, это правильно, но такой ответ немного похож на говоря "Моцарт? Разве он не был музыкантом?"

Инсулин играет ключевую роль в контроле промежуточного метаболизма, и общая картина заключается в том, что он организует использование топлива для хранения или окисления.Благодаря этим действиям инсулин оказывает глубокое влияние как на углеводный, так и на липидный обмен, а также оказывает значительное влияние на метаболизм белков и минералов. Следовательно, нарушения в передаче сигналов инсулина оказывают разрушительное воздействие на многие органы и ткани.

Рецептор инсулина и механизм действия

Подобно рецепторам других белковых гормонов, рецептор инсулина встроен в плазматическую мембрану. Рецептор инсулина состоит из двух альфа-субъединиц и двух бета-субъединиц, связанных дисульфидными связями.Альфа-цепи представляют собой полностью внеклеточные домены связывания инсулина, в то время как связанные бета-цепи проникают через плазматическую мембрану.

Рецептор инсулина представляет собой тирозинкиназу. Другими словами, он функционирует как фермент, который переносит фосфатные группы от АТФ к остаткам тирозина на внутриклеточных белках-мишенях. Связывание инсулина с альфа-субъединицами заставляет бета-субъединицы фосфорилировать себя (аутофосфорилирование), тем самым активируя каталитическую активность рецептора.Затем активированный рецептор фосфорилирует ряд внутриклеточных белков, что, в свою очередь, изменяет их активность, тем самым вызывая биологический ответ.

Некоторые внутриклеточные белки были идентифицированы как субстраты фосфорилирования для рецептора инсулина, наиболее изученным из которых является субстрат рецептора инсулина 1 или IRS-1. Когда IRS-1 активируется путем фосфорилирования, происходит множество вещей. Помимо прочего, IRS-1 служит своего рода стыковочным центром для набора и активации других ферментов, которые в конечном итоге опосредуют эффекты инсулина.Более подробно эти процессы представлены в разделе «Передача инсулинового сигнала».

Инсулин и метаболизм углеводов

Глюкоза высвобождается из пищевых углеводов, таких как крахмал или сахароза, путем гидролиза в тонком кишечнике, а затем всасывается в кровь. Повышенные концентрации глюкозы в крови стимулируют высвобождение инсулина, а инсулин действует на клетки всего тела, стимулируя поглощение, использование и хранение глюкозы. Влияние инсулина на метаболизм глюкозы зависит от ткани-мишени.Два важных эффекта:

1. Инсулин способствует поступлению глюкозы в мышечные, жировые и некоторые другие ткани. Единственный механизм, с помощью которого клетки могут поглощать глюкозу, - это облегченная диффузия через семейство переносчиков гексозы. Во многих тканях, главным примером которых являются мышцы, основной транспортер, используемый для поглощения глюкозы (называемый GLUT4), становится доступным в плазматической мембране под действием инсулина.

При низкой концентрации инсулина переносчики глюкозы GLUT4 присутствуют в цитоплазматических везикулах, где они бесполезны для транспортировки глюкозы.Связывание инсулина с рецепторами на таких клетках быстро приводит к слиянию этих везикул с плазматической мембраной и встраиванию переносчиков глюкозы, тем самым давая клетке возможность эффективно поглощать глюкозу. Когда уровень инсулина в крови снижается и рецепторы инсулина больше не заняты, переносчики глюкозы возвращаются обратно в цитоплазму.

Здесь следует отметить, что есть некоторые ткани, которым не требуется инсулин для эффективного усвоения глюкозы: важные примеры - мозг и печень.Это связано с тем, что эти клетки используют не GLUT4 для импорта глюкозы, а другой переносчик, который не является инсулинозависимым.

2. Инсулин стимулирует печень накапливать глюкозу в форме гликогена. Большая часть глюкозы, абсорбированной из тонкого кишечника, немедленно поглощается гепатоцитами, которые превращают ее в запасной полимерный гликоген.

Инсулин оказывает на печень несколько эффектов, стимулирующих синтез гликогена. Во-первых, он активирует фермент гексокиназу, который фосфорилирует глюкозу, удерживая ее внутри клетки.По совпадению, инсулин подавляет активность глюкозо-6-фосфатазы. Инсулин также активирует несколько ферментов, которые непосредственно участвуют в синтезе гликогена, включая фосфофруктокиназу и гликогенсинтазу. Чистый эффект очевиден: , когда запас глюкозы в изобилии, инсулин «говорит» печени сохранять как можно больше глюкозы для дальнейшего использования.

3. Хорошо известным эффектом инсулина является снижение концентрации глюкозы в крови , что должно иметь смысл с учетом механизмов, описанных выше.Еще одно важное соображение заключается в том, что при падении концентрации глюкозы в крови секреция инсулина прекращается. При отсутствии инсулина большая часть клеток в организме становится неспособной усваивать глюкозу и начинает переключаться на использование альтернативных видов топлива, таких как жирные кислоты, для получения энергии. Однако нейронам требуется постоянный запас глюкозы, который в краткосрочной перспективе обеспечивается за счет запасов гликогена.

Когда уровень инсулина в крови падает, синтез гликогена в печени снижается и ферменты, ответственные за распад гликогена, становятся активными.Распад гликогена стимулируется не только отсутствием инсулина, но и наличием глюкагона, который секретируется, когда уровень глюкозы в крови падает ниже нормального диапазона.

Инсулин и метаболизм липидов

Методы метаболизма жиров и углеводов глубоко и сложно переплетены. Принимая во внимание глубокое влияние инсулина на метаболизм углеводов, понятно, что инсулин также имеет важные эффекты на метаболизм липидов, включая следующие:

1. Инсулин способствует синтезу жирных кислот в печени. Как обсуждалось выше, инсулин стимулирует синтез гликогена в печени. Однако по мере накопления гликогена до высоких уровней (примерно 5% массы печени) дальнейший синтез сильно подавляется.

Когда печень насыщается гликогеном, любая дополнительная глюкоза, принимаемая гепатоцитами, направляется в пути, ведущие к синтезу жирных кислот, которые выводятся из печени в виде липопротеинов. Липопротеины расщепляются в кровотоке, обеспечивая свободные жирные кислоты для использования в других тканях, включая адипоциты, которые используют их для синтеза триглицеридов.

2. Инсулин подавляет расщепление жира в жировой ткани , ингибируя внутриклеточную липазу, которая гидролизует триглицериды с высвобождением жирных кислот.

Инсулин способствует проникновению глюкозы в адипоциты, и внутри этих клеток глюкоза может использоваться для синтеза глицерина. Этот глицерин вместе с жирными кислотами, поступающими из печени, используется для синтеза триглицеридов в адипоцитах. С помощью этих механизмов инсулин участвует в дальнейшем накоплении триглицеридов в жировых клетках.

С точки зрения всего организма, инсулин способствует сохранению жира. Он не только побуждает большинство клеток предпочтительно окислять углеводы вместо жирных кислот для получения энергии, но и косвенно стимулирует накопление жира в жировой ткани.

Другие заметные эффекты инсулина

Помимо действия инсулина на проникновение глюкозы в клетки, он также стимулирует усвоение аминокислот, что также способствует его общему анаболическому эффекту. Когда уровень инсулина низкий, например, при голодании, баланс сдвигается в сторону внутриклеточной деградации белка.

Инсулин также увеличивает проницаемость многих клеток для ионов калия, магния и фосфата. Влияние на калий клинически важно. Инсулин активирует натрий-калиевые АТФазы во многих клетках, вызывая приток калия в клетки. При определенных обстоятельствах инъекция инсулина может убить пациента из-за его способности резко снижать концентрацию калия в плазме.

Дефицит инсулина и избыточные заболевания

Сахарный диабет, возможно, самое серьезное метаболическое заболевание человека, является состоянием дефицита инсулина. Это также серьезная причина болезней собак и кошек. Различают две основные формы этого заболевания:

  • Тип 1 или инсулинозависимый сахарный диабет является результатом явного дефицита инсулина. Заболевание обычно начинается в детстве. Это происходит из-за разрушения бета-клеток поджелудочной железы, что, скорее всего, является результатом аутоиммунитета к одному или нескольким компонентам этих клеток. Многие острые эффекты этого заболевания можно контролировать с помощью заместительной инсулиновой терапии.Поддержание жесткого контроля концентрации глюкозы в крови путем мониторинга, лечения инсулином и диетического контроля сведет к минимуму долгосрочные неблагоприятные воздействия этого заболевания на кровеносные сосуды, нервы и другие системы органов, обеспечивая здоровый образ жизни.
  • Сахарный диабет 2 типа или инсулинозависимый диабет начинается как синдром инсулинорезистентности. То есть ткани-мишени не реагируют должным образом на инсулин. Обычно это заболевание начинается в зрелом возрасте.Несмотря на огромные исследовательские усилия, было трудно установить точную природу дефектов, ведущих к диабету II типа, а патогенез этого состояния явно многофакторный. Ожирение, несомненно, является основным фактором риска, но в некоторых случаях крайнего ожирения у людей и животных чувствительность к инсулину является нормальной. Поскольку нет, по крайней мере на начальном этапе, неспособности секретировать адекватное количество инсулина, инъекции инсулина не подходят для лечения. Скорее всего, заболевание контролируется с помощью диетической терапии и гипогликемических средств.Однако значительному числу людей с диабетом 2 типа требуется инсулин.

Гиперинсулинемия или чрезмерная секреция инсулина чаще всего является следствием инсулинорезистентности, связанной с диабетом 2 типа или метаболическим синдромом. Реже гиперинсулинемия возникает в результате секретирующей инсулин опухоли (инсулиномы) поджелудочной железы. Гиперинсулинемия из-за случайной или преднамеренной инъекции чрезмерного количества инсулина опасна и может быть очень опасной для жизни, потому что уровень глюкозы в крови быстро падает, а мозг испытывает недостаток энергии (инсулиновый шок).

Последнее обновление: февраль 2019 г. Отправляйте комментарии по адресу [email protected]

Боснийский перевод этой страницы был сделан Аминой Дугалич и доступен в боснийском переводе

Финский перевод этой страницы был сделан Эльзой Янссон и доступен на финском переводе

Французский перевод этой страницы был сделан Матильдой Гиберт и доступен в французском переводе

Латышский перевод этой страницы был сделан Маргаретой Сливка и доступен в латышском переводе

Русский перевод этой страницы был сделан Ольгой Федоровой и доступен в русском переводе

Словацкий перевод этой страницы был сделан Катариной Хорник и доступен в словацком переводе

Шведский перевод этой страницы был создан Давидом Муккиано и доступен в шведском переводе

Украинский перевод этой страницы был создан Анной Матеш и доступен в украинском переводе

,

Смотрите также