Биохимия в таблицах схемах и графиках - С.Д. Жамсаранова 2009
Обмен функции углеводов
Глюконеогенез
Глюконеогенез - это синтез глюкозы из неуглеводных предшественников.
Запасов гликогена в организме достаточно для удовлетворения потребностей в глюкозе в период между приемами пищи. При углеводном или полном голодании, а также в условиях длительной физической работы концентрация глюкозы в крови поддерживается за счет глюконеогенеза. В этот процесс могут быть вовлечены вещества, которые способны превратиться в пируват или любой другой метаболит глюконеогенеза. На рисунке показаны пункты включения первичных субстратов в глюконеогенез.
ВКЛЮЧЕНИЕ СУБСТРАТОВ В ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ
Использование первичных субстратов в глюконеогенезе происходит в различных физиологических состояниях. Так, в условиях голодания часть тканевых белков распадается до аминокислот, которые затем используются в глюконеогенезе. При распаде жиров образуется глицерин, который через диоксиацетонфосфат включается в глюконеогенез. Лактат, образующийся при интенсивной физической работе в мышцах, затем в печени превращается в глюкозу. Следовательно, физиологическая роль глюконеогенеза из лактата и из аминокислот и глицерина различна. Синтез глюкозы из пирувата протекает как и при гликолизе, но в обратном направлении.
За сутки в организме человека может синтезироваться до 80 г глюкозы. На синтез 1 моль глюкозы из пирувата расходуется 6 макроэргических связей (4 ATP и 2 GTP).
СУММАРНОЕ УРАВНЕНИЕ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА ИЗ ПИРУВАТА:
2 пируват + 4ATP + 2GTP + 2(NADH) + 4 Н2О → Глюкоза + 4ADP + 2GDP + 2NAD+ + 6Н3РО4
Ферменты: 1-пируваткарбоксилаза, 2-фосфоенолпируваткарбоксикиназа, 3-фосфатаза фру-1,6-дифосфата, 4-глюкозо-6-фосфатаза.
Оксалоацетат образуется в митохондриях, транспортируется в цитозоль и включается в глюконеогенез.
ГЛЮКОЗО-ЛАКТАТНЫЙ ЦИКЛ (ЦИКЛ КОРИ)
Начинается с образования лактата в мышцах в результате анаэробного гликолиза (особенно в белых мышечных волокнах, которые бедны митохондриями по сравнению с красными). Лактат переносится кровью в печень, где в процессе глюконеогенеза превращается в глюкозу, которая затем с током крови может возвращаться в работающую мышцу.
ГЛЮКОЗОЛАКТАТНЫЙ И ГЛЮКОЗОАЛАНИНОВЫЙ ЦИКЛЫ
ПЕНТОЗОФОСФА ТНЫЙ ПУТЬ В МЕТАБОЛИЗМЕ ГЛЮКОЗЫ
В пентозофосфатном пути превращения глюкозы можно выделить две части:
А - окислительный путь
Б - неокислительный путь.
Значение пентозофосфатного пути:
а) восстановленный NADPH используется клетками в реакции восстановления и гидроксилирования;
б) пентозофосфатный путь поставляет клетке пентозофосфаты, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот и коферментов (NAD, FAD, СоА).
Все реакции пентозофосфатного пути проходят в цитозоле клетки. Некоторые метаболиты неокислительного пентозофосфатного пути являются также и метаболитами гликолиза. Из этого следует, что оба процесса тесно связаны и в зависимости от потребностей клетки возможны переключения с одного пути на другой.
ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ В ТЕЧЕНИЕ СУТОК
Концентрация глюкозы в артериальной крови в течение суток поддерживается на постоянном уровне 60 - 100 мг/дл (3,3 - 5,5 ммоль/л). После приема углеводной пищи уровень глюкозы в крови возрастает в течение примерно 1 часа в несколько раз (алиментарная гипергликемия), а затем возвращается к нормальному уровню.
Условные обозначения: А, Б - период пищеварения; В, Г - постабсорбтивный период. Стрелкой указано время приема пищи, пунктиром показана нормальная концентрация глюкозы.
ИСТОЧНИКИ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ
Условные обозначения: 1 - в период пищеварения углеводы пищи являются основным источником глюкозы в крови; 2 - в постабсорботивный период печень поставляет глюкозы в кровь за счет процессов гликогенолиза и глюконеогенеза, причем в течение 8-12 ч уровень глюкозы в крови поддерживается в основном за счет распада гликогена; 3 - глюконеогенез и гликоген печени участвуют в равной степени в поддержании нормальной концентрации глюкозы; 4 - в течение суток гликоген печени практически полностью исчерпывается и скорость глюконеогенеза увеличивается. Глюконеогенез - единственный процесс, поддерживающий уровень глюкозы в крови во время голодания; 5 - при длительном голодании скорость глюконеогенеза уменьшается, но глюконеогенез остается единственным источником глюкозы в крови.
СВЯЗЬ ПЕНТОЗОФОСФАТНОГО ПУТИ ПРЕВРАЩЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ С ГЛИКОЛИЗОМ И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗОМ
При сбалансированной потребности в NADPH и пентозах в клетке происходит окислительный путь синтеза пентоз. Если потребности в пентозах превышают потребности в NADPH, то окислительный путь шунтируется за счет использования метаболитов гликолиза: фруктозо-6-фосфат и глицероальдегидфосфат в реакциях неокислительного пути превращаются в пентозы. Если же NADPH необходим в большей степени, чем пентозы, то возможны два варианта:
1) при высоком энергетическом статусе клетки излишки пентоз путем обратных реакций неокислительного пути превращаются в фруктозо-6-фосфат и глицероальдегидфосфат, из которых в процессе глюконеогенеза образуется глюкоза;
2) при низком энергетическом статусе клетки из пентоз также образуются глицероальдегидфосфат и фруктозо-6-фосфат, которые затем включаются в гликолиз.