Роль мочевины в процессе зимней спячки

Зимняя спячка – это форма временного угнетения жизни у млекопитающих (суслики, сурки, летучие мыши, ежи, медведи).

Признаки зимней спячки: уменьшение двигательной активности с наступлением холодов; постепенное снижение температуры тела с принятием позы характерной для сна; глубокое оцепенение которое длиться 6-8 месяцев в году.

Спячка состоит из циклов с продолжительностью 7-30 дней. За спячкой следуют кратковременные пробуждения (от нескольких часов до суток).

Первая реакция цикла мочевины – это образование карбамоилфосфата в печени с помощью фермента карбамоилфосфатсинтетазы I (КФС-1) в присутствии ацетил-КоА.

По мере образования мочевина не накапливается, а подвергается расщеплению до НСО3 (гидрокарбонат) и аммиака. Углекислый газ удаляется через легкие.

Механизм вторичной переработки мочевины у животных при спячке обеспечивает: регуляцию кислотно-щелочного равновесия (предотвращается закисление среды); сохранение свободной воды и использование ее для поддержания внутренней среды организма.

Циркадные ритмы и механизмы их реализации. Биологический эффект мелатонина

Циркадные ритмы наследственно закрепленные. У птиц и млекопитающих известны суточные циклы эндокринных желез и ферментных систем.

Цирканные ритмы — это эндогенные биологические циклы с около годичной периодичностью.

Мелатонин синтезируется из триптофана. Синтез идет в два этапа: синтез серотонина из триптофана; синтез из серотонина мелатонина.

Мелатонин не накапливается в эпифизе, а немедленно выбрасывается в кровяное русло и ликвор. Эпифиз выбрасывает мелатонин в виде двух отдельных порций: одна поступает в кровь и связывается с периферическими органами и тканями (малые концентрации); другая в ликвор и связывается с мозгом (более высокие концентрации).

Мелатонин может проникать сквозь мембрану, связываться с белками-рецепторами на поверхности ядра, проникать внутрь ядра и реализовывать свое действие на уровне ядерного хроматина, влияя на синтез белка генетическим аппаратом клетки.

Основная функция мелатонина – ингибирование секреции гонадотропных гормонов аденогипофиза – фолликулостимулирующего и лютеинизирующего.

Главная задача мелатонина не допустить повышение концентрации ионов кальция в цитоплазме гонадотрофов.

Замкнутые (холостые) циклы – генераторы тепла

В холостых циклах одновременно действуют ферменты катализирующие противоположные реакции. Суммарный эффект таких циклов сводиться к расщеплению АТР.

Холостые циклы могут заключаться в одновременном синтезе и гидролизе триацилглицеридов, распаде и ресинтезе гликогена и глюкозы и одновременном действие фосфофруктокиназы (ФФК) и фруктозобисфосфатазы (ФБФазы).

У шмелей перед полетом летательные мышцы прогреваются за счет одновременной работы ферментов ФФК и ФБФазы, приводящей в конечном итоге к гидролизу АТР.

ФФК катализирует расщепление глюкозы при гликолизе и гликогенолизе:

Фруктозо-6-фосфат + АТР = фруктозо-1,6-бисфосфат

ФБФаза катализирует путь превращения фруктозо-1,6-бисфосфата в фруктозо-6-фосфат в глюконеогенезе:

Фруктозо-1,6-бисфосфат + ADP = фруктозо-6-фосфат + Pi

Эти два фермента обладают противоположной направленностью в метаболизме и поэтому одновременно не содержаться в одной и той же клетке в больших количествах.

Активность ФФК обычно выше всего в тканях с высокой способностью к гликолизу (скелетные мышцы), а ФБФаза – в тканях где идут процессы глюконеогенеза (в печени, в корковом веществе надпочечников).

Во время разогрева мышц перед полетом происходит одновременная активация этих двух ферментов что приводит к гидролизу АТР и выделению тепла.

Этот процесс частично регулируется ионами кальция.