Регулирането на кръвната захар
Глюкозата е основна молекула за клетъчната функция, тъй като тя е основният източник на енергия. Осигурен от храната, той навлиза в тялото през червата и се разпределя в тялото през кръвта. Концентрацията на глюкоза в кръвта (гликемия), при здрав човек, винаги е между 0,8 и 1,2 g.L -1 в кръвната плазма. Това се нарича a физиологична константа (физиологични: изследвания на функционирането на органите).
I. Кръвната захар е регулирана променлива
Кръвната глюкоза (= концентрация на глюкоза в кръвта) постоянно се поставя под въпрос през деня, но винаги е между 0,8 и 1,2 g. L -1 в кръвната плазма, това егликемична хомеостаза.
А) След хранене кръвната захар се увеличава преходно
След хранене при здрав човек, глюкозата от храносмилането на въглехидратите от диетата преминава през стените на червата с останалите хранителни вещества и преминава в кръвта (на нивото на чревните вили).
Кръвната захар обаче се увеличава много малко (няколко десети) и тя бързо се връща до около 1 g.L -1, което показва, че излишната глюкоза се отстранява много бързо от кръвта.
Б) Между храненията кръвната захар спада много малко
Глюкозата се взема от кръвта от всички клетки в тялото и се използва като източник на енергия (това е клетъчно дишане).
Тялото използва около 10 до 15 г глюкоза на час, ако е в пълен покой, и много повече, ако е активно.
Следователно кръвната глюкоза се използва постоянно от клетките които го използват като свой основен енергиен източник (нервните клетки и червените кръвни клетки използват изключително глюкозата като енергиен източник), но количеството глюкоза намалява само леко след приема на храна. Следователно кръвта постоянно се попълва с глюкоза.
Дори след една нощ на гладно кръвната захар спада само до 0,8 g.L -1, което доказва неговата последователност.
В) Хипогликемията или хипергликемията имат сериозни последици
Хипогликемия: кръвна захар по-ниска от нормалната
Тялото прави всичко, за да предотврати хипогликемия, която може да причини необратими увреждания на мозъка.
Под 0,6 g.L -1, липсата на глюкоза за нервните клетки причинява различни нарушения: треперене, пот, бледност. )
Под 0,5 g.L -1, липсата на глюкоза за нервните клетки води до конвулсии, кома, мозъчно увреждане и след това смърт, ако ситуацията продължи твърде дълго.
Хипергликемия: по-висока от нормалната кръвна захар
Хипергликемията е опасна в дългосрочен план: причинява съдови нарушения (втвърдяване на кръвоносните съдове), бъбречни, очни нарушения ... характерни за диабета.
Следователно поддържането на гликемия между 0,8 и 1,2 g.L -1 в кръвната плазма е жизненоважна необходимост за организма. Поддържането на тази кръвна захар включва регулаторни механизми.
II. Черният дроб е основният орган, влияещ пряко върху кръвната захар
А) Основната роля на черния дроб в кръвната захар
Напомняне: храносмилателната система на човека
Опитът на Клод Бернар, по-специално този, известен като „измитият черен дроб“ (1855), дава възможност да се уточни ролята на черния дроб. Клод Бернар демонстрира, че черният дроб е в състояние да отделя глюкоза в тялото.
Черният дроб също е в състояние да произвежда глюкоза от молекули от различно естество (като мастни киселини или аминокиселини).
Благодарение на прилагането на радиоактивна глюкоза е възможно да се проследи съдбата на глюкозата в тялото. Някои се консумират директно от клетките, но някои се съхраняват в черния дроб.
Б) След хранене черният дроб съхранява глюкоза
Кръвоносните съдове, снабдяващи червата (чернодробна портална вена) след това пътуват до черния дроб, преди да отидат до сърцето. След хранене глюкозата, преминала в кръвта на нивото на червата, е в излишък в кръвоносните съдове на нивото на червата, но ще бъде поета от черния дроб и полимеризирана в гликоген благодарение на ензимите: това е процесът на гликогеногенеза (полимеризация на глюкоза до гликоген, макромолекула със структура, различна от тази на нишестето).
n глюкоза == (ензим: глюкокиназа) ==> n глюкоза-фосфат == (ензим: гликоген синтетаза) ==> гликоген
Гликоген се нарича резервна макромолекула (от семейството на въглехидратите), която се намира като топче (малки зърна) в цитоплазмата на чернодробните клетки. Най-много черният дроб съдържа около 100 g гликоген.
Други тъкани също могат да съхраняват глюкоза:
- мускулна тъкан: като гликоген,
- мастна тъкан (мазнина): под формата на триглицериди (липиди).
Забележка: При хората (за разлика от мишките) глюкозата се превръща от черния дроб в триглицериди, които след това се съхраняват в мастните клетки (адипоцити): това се нарича липогенеза.
В) Черният дроб носи глюкоза в кръвта, когато кръвната захар спадне
Между приема на храна, когато нивата на кръвната захар спадат, черният дроб постепенно хидролизира гликогеновите си резерви, за да ги превърне в глюкоза с помощта на ензими и по този начин освобождава глюкоза в кръвта, която ще поддържа нивата на кръвната захар: това се нарича гликогенолиза.
гликоген == (ензим: гликоген фосфорилаза) ==> n глюкоза == (ензим: глюкоза фосфатаза) ==> n глюкоза-фосфат
Мускулите също извършват гликогенолиза, но тя запазва образуваната за собствена употреба глюкоза, което спестява глюкоза в кръвта.
Мастните клетки също могат да хидролизират своите триглицериди: това се нарича липолиза.
триглицерид + вода ===== (ензим) =====> глицерол + 3 мастни киселини (напр.)