3. Пул глюкозы в организме, поступление глюкозы в клетки

Преобладающим в количественном отношении моносахаридом, при-сутствующим во внутренней среде организма, является глюкоза. Ее содержание в крови относительно постоянно и является одной из кон-стант гомеостаза. Содержание глюкозы в крови составляет 3,3 - 5,5 мМ/л или 80 - 100 мг/дл. Пул глюкозы, т.е. общее содержание сво-бодной глюкозы в организме, составляет величину порядка 20 г. Из них 5 - 5,5 г содержится в крови, остальная глюкоза распределена в клетках и межклеточной жидкости. Из приведенных цифр следует, что концентрация глюкозы в клетках значительно ниже, чем в крови, что создает условия для поступления глюкозы из крови в клетки пу-тем простой или облегченной диффузии.

Пул глюкозы в организме есть результат динамического равновесия процессов, обеспечивающих пополнение этого пула и процессов, сопровождающихся использованием глюкозы из пула для нужд органов тканей.

Пополнение пула глюкозы идет за счет следующих процессов:

а/ поступление глюкозы из кишечника;

б/ образование глюкозы из других моносахаридов, например, из

галактозы или фруктозы;

в/ распад резервного гликогена в печени / гликогенез /; г/ синтез глюкозы из неуглеводных соединений,т.е. глюконеогенез.

Основные направления использования глюкозы из пула:

а/ окислительный распад глюкозы / аэробное окисление до СО2 и Н2О, анаэробное окисление до лактата и др./;

б/ синтез резервного гликогена;

в/ синтез липидов;

г/ синтез других моносахаридов или их производных; д/ синтез заменимых аминокислот; е/ синтез других азотсодержащих соединений, необходимых клеткам.

Транспорт глюкозы из крови или межклеточной жидкости в клет-ки идет по механизму облегченной диффузии, т.е. по градиенту кон-центрации с участием белка-переносчика. Эффективность работы ме-ханизма этого транспорта в клетках большинства органов и тканей зависит от инсулина. Инсулин увеличивает проницаемость наружных клеточных мембран для глюкозы, увеличивая количество белка-пере-носчика за счет дополнительного его поступления из цитозоля в мем-браны . Основная масса клеток различных органов и тканей является в этом контексте инсулинзависимыми, однако по крайней мере в клетках трех типов эффективность переноса глюкозы через их наруж-ные мембраны не зависит от инсулина, это эритроциты, гепатоциты и клетки нервной ткани. Эти ткани получили название инсулиннезави-симых тканей. но я еще раз хочу подчеркнуть, что речь идет лишь о независимости транспорта глюкозы в эти клетки от инсулина и ни о чем более. Так, доказано, что и клетки мозга и гепатоциты имеют в составе своих наружных мембран рецепторы для инсулина.

Глюкоза, поступившая в клетку, подвергается в клетке единс-твенному превращению - она фосфорилируется с участием АТФ:

Глюкоза + АТФ > Глюкозо-6-фосфат + АДФ

В большинстве органов и тканей ферментом, катализирующим эту ре-акцию, является гексокиназа. Этот фермент обладает высоким сродс-твом к глюкозе и способен ее фосфорилировать при низких концент-рациях глюкозы.В гепатоцитах есть еще один фермент - глюкокиназа, который также может катализировать эту реакцию, но обладая мень-шим сродством к глюкозе, он работает лишь в условиях высоких кон-центраций глюкозы в клетке и обычно принимает участие лишь в про-цессе синтеза гликогена в печени. Реакция, катализируемая гексо-киназой, сопровождается большой потерей свободной энергии [ DG = - 5 ккал/моль ] и в условиях клетки является необратимой, а глю-козо-6-фосфат представляет собой активированную форму глюкозы. Существенным является то обстоятельство, что наружная клеточная мембрана непроницаема для гл-6-ф и в результате фосфорилирования глюкоза как бы «запирается» в клетке. С другой стороны, быстрое превращение глюкозы в гл-6-ф позволяет поерживать крайне низкую концентрацию глюкозы в клетке, сохраняя тем самым градиент кон-центрации глюкозы между внеклеточной жидкостью и внутриклеточной средой.