Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 2 - Д. Мецлер 1980
Биосинтез; как образуются новые молекулы
Некоторые частные пути углеводного и липидного обмена
Метаболизм галактозы
Обмен галактозы вызывает особый интерес в связи с существованием наследственного заболевания галактоземии. При этом заболевании галактоза в организме не превращается в продукты обмена глюкозы и выводится с мочой. К сожалению, это не единственное проявление болезни. Спустя несколько дней или недель после рождения у ребенка с указанным наследственным дефектом отмечаются тяжелые расстройства со стороны желудочно-кишечного тракта и вследствие поражения печени может быстро наступить смерть. У выживших больных формируются катаракты (помутнение хрусталика) и происходит задержка умственного развития. Предполагается, что токсическое влияние на печень, железы и мозг оказывает галактозо-1-фосфат [1]; с другой стороны, восстановление галактозы в соответствующий спирт может инициировать образование катаракты [2]. К счастью, своевременное распознавание болезни и быстрый перевод таких новорожденных на диету, не содержащую галактозы, позволяет предотвратить тяжелые патологические сдвиги. Спасение этих больных составляет крупный успех биохимии питания1).
РИС. 12-1. Основные пути взаимопревращений моносахаридов и полимеризации активированных гликозильных остатков.
У некоторых больных галактоземией отсутствует галактокиназа, но чаще встречается дефицит галактозо-1-фосфат—уридилтрансферазы. Этот фермент превращает галактозо-1-фосфат и UDP-глюкозу в глюкозо-1-фосфат и UDP-галактозу [уравнение (12-1)]. Далее происходит изомеризация UDP-галактозы в присутствии специфической NАD+-зависимой 4-эпимеразы [уравнение (12-1), реакция б; также уравнение (8-44) и его обсуждение]. В результате галактоза быстро превращается в глюкозо-1-фосфат. В то же время эпимераза может работать и в другом направлении, превращая UDP-глюкозу в UDP-галактозу, если последняя требуется для процессов биосинтеза (рис. 12-1).
В организме имеется фермент, присутствующий у новорожденных только в малых количествах, но более активный в последующие годы жизни. Это так называемый активирующий фермент, который вызывает образование UDP-галактозы непосредственно из галактозо-1-фосфата и UTP [уравнение (12-2), реакция а]. После изомеризации UDP-галактозы в UDP-глюкозу [уравнение (12-2), реакция б] последняя расщепляется с высвобождением глюкозо-1-фосфата [уравнение (12-2), реакция в]2). Значение описанного процесса состоит в том, что он обеспечивает дополнительный путь превращений от галактозы до глюкозо-1-фосфата. Именно с накоплением этого фермента связано возрастное повышение резистентности к галактозе у больных галактоземией.
1) Галактоземия является редким заболеванием и встречается примерно у 30 новорожденных на миллион.
2) Обычно считается, что это расщепление протекает путем пирофосфоролнза UDP -глюкозы с образованием UTP. Однако более вероятно, что эту реакцию катализирует либо фосфодиэстераза, либо фосфорилаза в присутствии Pi.
Прежде чем закончить обсуждение метаболизма галактозы, следует отметить, что с обменом сахаров связана и другая биохимическая проблема, а именно часто встречающаяся непереносимость дисахарида лактозы [3]. Причина непереносимости (интолерантности) в этом случае заключается в низком уровне синтеза лактазы в слизистой кишечника, вследствие чего лактоза не подвергается гидролизу до моносахаридов, (галактозы и глюкозы). Большое количество лактазы имеется только у грудных детей; у взрослых же людей при потреблении в пищу больших количеств молока развивается сильная диарея. Любопытно, что новорожденные тюлени и моржи, которые в природных условиях питаются молоком, не содержащим лактозы, тяжело заболевают при скармливании им коровьего молока.