- •Обмен углеводов
- •Реакции моносахаридов
- •Олигосахариды
- •Полисахариды
- •Переваривание углеводов в кишечнике
- •Транспорт глюкозы из крови в клетки
- •Нарушения переваривания и всасывания углеводов
- •Метаболизм глюкозы в клетке
- •Дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата
- •Метаболизм глюкозо-6-фосфата
- •Синтез гликогена (гликогеногенез)
- •Распад гликогена (гликогенолиз)
- •Биологическое значение обмена гликогена в печени и мышцах
- •Регуляция синтеза и метаболизма гликогена
- •Регуляция активности гликогенфосфорилазы и глигогенсинтазы
- •1) Фосфорилированная - активная (форма а); 2) дефосфорилированная - неактивная (форма в).
- •Регуляция метаболизма гликогена в печени
- •Регуляция метаболизма гликогена в мышцах
- •Нарушения обмена гликогена
- •Аэробный гликолиз
- •Анаэробный распад глюкозы (анаэробный гликолиз)
- •Значение катаболизма глюкозы
- •Регуляция катаболизма глюкозы
- •Синтез глюкозы в печени (глюконеогенез)
- •Гидролиз фруктозо-1,6-бисфосфата и глюкоза-6-фосфата
- •Синтез глюкозы из лактата
- •Синтез глюкозы из аминокислот
- •Регуляция скорости реакции гликолиза и глюконеогенеза, составляющих субстратные циклы
- •Значение гликолиза в печени для синтеза жиров
- •Регуляция содержания глюкозы в крови
- •Регуляция содержания глюкозы в крови в абсорбтивном и постабсорбтивном периодах
- •Регуляция содержания глюкозы в крови при предельном голодании
- •Регуляция содержания глюкозы в крови в период покоя и во время физической нагрузки
- •Пентозофосфатный путь превращения глюкозы
- •Окислительный этап
- •Неокислительный этап
- •Пентозофосфатный цикл
- •Дефект глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы в эритроцитах
- •Метаболизм фруктозы и галактозы
- •Метаболизм фруктозы
- •Нарушения метаболизма фруктозы
- •Метаболизм галактозы
- •Нарушения метаболизма галактозы
Регуляция катаболизма глюкозы
Поскольку основное значение гликолиза состоит в синтезе АТФ, его скорость должна коррелировать с затратами энергии в организме.
Большинство реакций гликолиза обратимы, за исключением трёх, катализируемых гексокиназой (или глюкокиназой), фосфофруктокиназой и пируваткиназой. Регуляторные факторы, изменяющие скорость гликолиза, а значит и образование АТФ, направлены на необратимые реакции. Показателем потребления АТФ является накопление АДФ и АМФ. Последний образуется в реакции, катализируемой аденилаткиназой: 2 АДФ ↔ АМФ + АТФ
Даже небольшой расход АТФ ведёт к заметному увеличению АМФ. Отношение уровня АТФ к АДФ и АМФ характеризует энергетический статус клетки, а его составляющие служат аллостерическими регуляторами скорости как общего пути катаболизма, так и гликолиза.
Регуляция катаболизма глюкозы в скелетных мышцах.
Существенное значение для регуляции гликолиза имеет изменение активности фосфофруктокиназы, потому что этот фермент, как упоминалось ранее, катализирует наиболее медленную реакцию процесса.
Фосфофруктокиназа активируется АМФ, но ингибируется АТФ. АМФ, связываясь с аллостерическим центром фосфофруктокиназы, увеличивает сродство фермента к фруктозо-6-фосфату и повышает скорость его фосфорилирования. Эффект АТФ на этот фермент - пример гомотропного ашюстеризма, поскольку АТФ может взаимодействовать как с аллостерическим, так и с активным центром, в последнем случае как субстрат.
При физиологических значениях АТФ активный центр фосфофруктокиназы всегда насыщен субстратами (в том числе АТФ). Повышение уровня АТФ относительно АДФ снижает скорость реакции, поскольку АТФ в этих условиях действует как ингибитор: связывается с аллостерическим центром фермента, вызывает конфор-мационные изменения и уменьшает сродство к его субстратам.
Изменение активности фосфофруктокиназы способствует регуляции скорости фосфорилирования глюкозы гексокиназой. Снижение активности фосфофруктокиназы при высоком уровне АТФ ведёт к накоплению как фруктозо-6-фосфата, так и глюкозо-6-фосфата, а последний ингибирует гексокиназу. Следует напомнить, что гексокиназа во многих тканях (за исключением печени и β-клеток поджелудочной железы) ингибируется глюкозо-6-фосфатом.
При высоком уровне АТФ снижается скорость цикла лимонной кислоты и дыхательной цепи. В этих условиях процесс гликолиза также замедляется. Следует напомнить, что аллостерическая регуляция ферментов ОПК и дыхательной цепи также связана с изменением концентрации таких ключевых продуктов, как NADH, АТФ и некоторых метаболитов. Так, NADH, накапли: ваясь в том случае, если не успевает окислиться в дыхательной цепи, ингибирует некоторые аллостерические ферменты цитратного цикла.
Физиологическая роль гликолиза в печени и жировой ткани несколько иная, чем в других тканях. В печени и жировой ткани гликолиз в период пищеварения функционирует в основном как источник субстратов для синтеза жиров. Регуляция гликолиза в печени имеет свои особенности и будет рассмотрена позже.
2,3-Бисфосфоглицератный цикл
В гликолитическом пути может протекать дополнительная реакция, катализируемая бисфосфоглицератмутазой, превращающей 1,3-бисфосфоглицерат в 2,3-бисфосфоглицерат (2,3-ЕФГ), который может при участии 2,3-бисфосфоглицератфосфатазы превращаться в 3-фосфоглицерат - метаболит гликолиза.
Образование и превращение 2,3-бисфосфоглицерата.
В большинстве тканей 2,3-БФГ образуется в небольших количествах. В эритроцитах этот метаболит образуется в значительных количествах и выполняет роль адлостерического регулятора функции гемоглобина. 2,3-БФГ, связываясь с гемоглобином, понижает его сродство к кислороду, способствует диссоциации кислорода и переходу его в ткани.
Образование 2,3-БФГ предполагает потерю энергии макроэргаческой связи в 1,3-бисфосфоглицерате, которая не переносится на АТФ, а рассеивается в форме теплоты, что означает снижение энергетического эффекта гликолиза.