Glukagon und Insulin sind Bauchspeicheldrüsenhormone. Die Funktion aller Hormone ist die Regulierung des Stoffwechsels im Körper. Die Hauptfunktion von Insulin und Glukagon besteht darin, den Körper nach den Mahlzeiten und während des Fastens mit Energiesubstraten zu versorgen. Nach dem Essen muss sichergestellt werden, dass Glukose in die Zellen gelangt und ihren Überschuss speichert. Während der Fastenzeit Glukose aus Reserven (Glykogen) extrahieren oder synthetisieren oder andere Energiesubstrate.
Es wird allgemein angenommen, dass Insulin und Glukagon Kohlenhydrate abbauen. Das ist nicht wahr. Enzyme sorgen für den Abbau von Stoffen. Hormone regulieren diese Prozesse.
Synthese von Glucagon und Insulin
Hormone werden in den endokrinen Drüsen produziert. Insulin und Glukagon - in der Bauchspeicheldrüse: Insulin in β-Zellen, Glukagon - in α-Zellen der Langerhans-Inseln. Beide Hormone sind Proteine und werden aus Vorläufern synthetisiert. Insulin und Glukagon werden in entgegengesetzten Zuständen freigesetzt: Insulin bei Hyperglykämie, Glukagon bei Hypoglykämie. Die Halbwertszeit von Insulin beträgt 3-4 Minuten, seine ständig variierende Sekretion hält den Glukosespiegel im Blut in engen Grenzeninnerhalb.
Wirkung von Insulin
Insulin reguliert den Stoffwechsel, vor allem die Glukosekonzentration. Es beeinflusst Membran- und intrazelluläre Prozesse.
Membranwirkung von Insulin:
- stimuliert den Transport von Glukose und einer Reihe anderer Monosaccharide,
- stimuliert den Transport von Aminosäuren (hauptsächlich Arginin),
- stimuliert den Transport von Fettsäuren,
- stimuliert die Aufnahme von Kalium- und Magnesiumionen durch die Zelle.
Insulin wirkt intrazellulär:
- stimuliert die DNA- und RNA-Synthese,
- stimuliert die Proteinsynthese,
- erhöht die Stimulation des Enzyms Glykogensynthase (sorgt für die Synthese von Glykogen aus Glucose - Glykogenese),
- stimuliert Glucokinase (Enzym, das die Umwandlung von Glukose in Glykogen bei Überschuss fördert),
- hemmt Glukose-6-Phosphatase (ein Enzym, das die Umwandlung von Glukose-6-Phosphat in freie Glukose katalysiert und somit den Blutzucker erhöht),
- stimuliert die Lipogenese,
- hemmt die Lipolyse (durch Hemmung der cAMP-Synthese),
- stimuliert die Synthese von Fettsäuren,
- aktiviert Na+/K+-ATP-ase.
Die Rolle von Insulin beim Glukosetransport in die Zellen
Glukose gelangt mit Hilfe spezieller Transportproteine (GLUT) in die Zellen. Zahlreiche GLUTs sind in verschiedenen Zellen lokalisiert. In den Zellmembranen von Skelett- und Herzmuskeln, Fettgewebe, Leukozyten und der Rindenschicht der Nierenarbeiten insulinabhängige Transporter - GLUT4. Insulintransporter in den Membranen von ZNS- und Leberzellen sind Insulin-unabhängig, daher hängt die Versorgung der Zellen dieser Gewebe mit Glucose nur von ihrer Konzentration im Blut ab. In die Zellen der Nieren, des Darms und der Erythrozyten gelangt Glukose ohne Trägerstoffe durch passive Diffusion. Somit ist Insulin für den Eintritt von Glukose in die Zellen des Fettgewebes, der Skelettmuskulatur und des Herzmuskels notwendig. Bei Insulinmangel dringt nur eine kleine Menge Glukose in die Zellen dieser Gewebe ein, die nicht ausreicht, um ihren Stoffwechselbedarf zu decken, selbst bei hoher Blutzuckerkonzentration (Hyperglykämie).
Die Rolle von Insulin im Glukosestoffwechsel
Insulin stimuliert die Glukoseverwertung durch mehrere Mechanismen.
- Erhöht die Aktivität der Glykogensynthase in Leberzellen und stimuliert die Synthese von Glykogen aus Glucoseresten.
- Erhöht die Aktivität von Glucokinase in der Leber und stimuliert die Phosphorylierung von Glukose mit der Bildung von Glukose-6-Phosphat, das Glukose in der Zelle „einschließt“, da sie die Membran nicht passieren kann Zelle in den extrazellulären Raum.
- Hemmt die Leberphosphatase, die die umgekehrte Umwandlung von Glucose-6-Phosphat in freie Glucose katalysiert.
Alle oben genannten Prozesse sorgen für die Aufnahme von Glukose durch die Zellen des peripheren Gewebes und reduzieren ihre Synthese, was zu einer Abnahme der Glukosekonzentration im Blut führt. Darüber hinaus erhält die erhöhte Verwertung von Glukose durch die Zellen die Reserven anderer intrazellulärer Energiesubstrate – Fette und Proteine.
Die Rolle von Insulin im Proteinstoffwechsel
Insulin stimuliert sowohl den Transport freier Aminosäuren in die Zellen als auch die dortige Proteinsynthese. Die Proteinsynthese wird auf zwei Arten stimuliert:
- aufgrund der mRNA-Aktivierung,
- indem die Versorgung der Zelle mit Aminosäuren erhöht wird.
Außerdem verlangsamt, wie oben erwähnt, eine erhöhte Verwendung von Glukose als Energiesubstrat durch die Zelle den Abbau von darin enth altenem Protein, was zu einer Erhöhung der Proteinreserven führt. Durch diese Wirkung ist Insulin an der Regulation der Entwicklung und des Wachstums des Körpers beteiligt.
Die Rolle von Insulin im Fettstoffwechsel
Die Membran- und intrazellulären Wirkungen von Insulin führen zu einer Zunahme der Fettspeicher im Fettgewebe und in der Leber.
- Insulin sorgt für das Eindringen von Glukose in die Zellen des Fettgewebes und stimuliert deren Oxidation in ihnen.
- Stimuliert die Bildung von Lipoproteinlipase in Endothelzellen. Diese Art von Lipase fermentiert die Hydrolyse von Triacylglycerolen, die mit Blutlipoproteinen assoziiert sind, und stellt den Fluss der resultierenden Fettsäuren in die Fettgewebezellen sicher.
- Hemmt die intrazelluläre Lipoproteinlipase und hemmt so die Lipolyse in Zellen.
Glukagonfunktionen
Glukagon beeinflusst den Kohlenhydrat-, Protein- und Fettstoffwechsel. Es kann gesagt werden, dass Glukagon in Bezug auf seine Wirkung ein Insulinantagonist ist. Das Hauptergebnis der Arbeit von Glukagon ist eine Erhöhung der Glukosekonzentration im Blut. Es ist Glukagon, das aufrechterhältdie erforderliche Menge an Energiesubstraten - Glukose, Proteine und Fette im Blut während der Fastenzeit.
1. Die Rolle von Glukagon im Kohlenhydratstoffwechsel.
Sorgt für die Glukosesynthese durch:
- Verstärkung der Glykogenolyse (Abbau von Glykogen zu Glukose) in der Leber,
- erhöhte Glukoneogenese (Synthese von Glukose aus Nicht-Kohlenhydrat-Vorläufern) in der Leber.
2. Die Rolle von Glukagon im Proteinstoffwechsel.
Das Hormon stimuliert den Transport von Glucagon-Aminosäuren zur Leber, was zu den Leberzellen beiträgt:
- Proteinsynthese,
- Synthese von Glukose aus Aminosäuren – Glukoneogenese.
3. Die Rolle von Glukagon im Fettstoffwechsel.
Das Hormon aktiviert die Lipase im Fettgewebe, wodurch der Geh alt an Fettsäuren und Glycerin im Blut steigt. Dies führt schließlich wieder zu einem Anstieg der Glukosekonzentration im Blut:
- Glycerin als Nicht-Kohlenhydrat-Vorläufer ist im Prozess der Gluconeogenese - Glukosesynthese - enth alten;
- Fettsäuren werden in Ketonkörper umgewandelt, die als Energieträger dienen und die Glukosespeicher konservieren.
Das Verhältnis der Hormone
Insulin und Glucagon sind untrennbar miteinander verbunden. Ihre Aufgabe ist es, die Konzentration von Glukose im Blut zu regulieren. Glukagon sorgt für seine Zunahme, Insulin - eine Abnahme. Sie machen den gegenteiligen Job. Der Stimulus für die Produktion von Insulin ist eine Erhöhung der Glukosekonzentration im Blut, Glukagon - eine Abnahme. Außerdem hemmt die Produktion von Insulin die Ausschüttung von Glukagon.
Ist die Synthese eines dieser Hormone gestört, beginnt das andere falsch zu arbeiten. Beispielsweise ist bei Diabetes mellitus der Insulinspiegel im Blut niedrig, die hemmende Wirkung von Insulin auf Glucagon ist geschwächt, wodurch der Glucagonspiegel im Blut zu hoch ist, was zu einem ständigen Anstieg des Blutes führt Glukose, die diese Pathologie charakterisiert.
Falsche Produktion von Hormonen, ihr falsches Verhältnis führt zu Ernährungsfehlern. Der Missbrauch von Proteinnahrung stimuliert die übermäßige Sekretion von Glukagon, einfachen Kohlenhydraten - Insulin. Das Auftreten eines Ungleichgewichts im Insulin- und Glukagonspiegel führt zur Entwicklung von Pathologien.
