1. Регуляция обмена углеводов (глюконеогенеза).

Регуляторами глюконеогенеза являются глюкокортикоиды. Они оказывают:

• катаболическое действие на мышечную ткань, что приводит к увеличению поступления аминокислот в кровоток;

• они индуцируют биосинтез ферментов глюконеогенеза в печени (анаболический эффект гормонов), благодаря чему поступившие в печень аминокислоты могут использоваться для синтеза глюкозы.

На регуляцию глюконеогенеза оказывают влияние, противоположное по действию, гормоны поджелудочной железы:

• глюкагон

Глюкагон ингибирует гликолиз и активирует процесс глюконеогенеза в печени путем увеличения концентрации цАМФ, которая вызывает фосфорилирование пируваткиназы – фермента гликолиза. Но так как фосфорилированная пируваткиназа неактивна, гликолиз прекращается; соответственно активируются ферменты глюконеогенеза.

Глюкагон является индуктором синтеза ферментов глюконеогенеза и одновременно ингибитором ключевых ферментов гликолиза.

• инсулин.

Инсулин является индуктором синтеза глюкокиназы, фосфофруктокиназы и пируваткиназы (ключевые ферменты гликолиза) и одновременно – ингибитором пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируваткарбоксикиназы, фруктозо-1,6-бисфосфатазы, глюкозо-6-фосфатазы (ключевые ферменты глюконеогенеза).

Ферменты, катализирующие главные реакции гликолиза и глюконеогенеза, являются аллостерическими белками, и их регуляция происходит по принципу «обратной связи» под влиянием аллостерических эффекторов.

Скорость гликолиза и глюконеогенеза зависит от энергетического статуса клетки.

Высокие концентрации АТФ и НАДН ингибируют гликолиз и, тем самым, предотвращается дальнейшее накопление этих веществ. Поскольку при высокой концентрации АТФ концентрации АДФ и АМФ будут низкими, то ингибирование карбоксилазы и фруктозо-1,6-бисфосфатазы прекращается и скорость глюконеогенеза увеличивается.

Высокие концентрации АДФ и АМФ, наоборот, стимулируют гликолиз и подавляют глюконеогенез

3. Пентозофосфатный путь обмена углеводов.

Пентозофосфатный путь является альтернативным путем окисления глюкозы. Этот процесс поставляет клеткам кофермент НАДФН, использующийся как донор водорода в реакциях синтеза и обеспечивает клетки рибозой, которая участвует в синтезе нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Пентозофосфатный путь не приводит к синтезу АТФ. Все ферменты пентозофосфатного пути локализованы в цитозоле.

Пентозофосфатный путь образования пентоз может функционировать в печени, жировой ткани, молочной железе, коре надпочечников, эритроцитах, в органах где активно протекают восстановительные синтезы.

В результате исследований было установлено, что в печени, почках и форменных элементах крови, особенно во время усиленного обмена углеводов, наряду с увеличением содержания 6-монофосфоглюконовой кислоты образуются пентозо-фосфорные эфиры. Эти факты говорят о взаимосвязи между окислением гексоз и образованием пентоз.

Образование пентоз из глюкозы происходит путем декарбоксилирования и называется апотомическим путем.

Пентозофосфатный путь состоит из двух фаз:

• аэробной (окислительный путь);

• анаэробной (неокислительный путь).

Аэробная фаза (окислительный путь) – путь синтеза пентоз.

Пентозы образуются в результате реакции окислительного декарбоксилирования. В итоге окислительного пути образуется 2 молекулы НАДФН₂, которые не окисляются дыхательной цепью, а служат источником водорода и электронов при синтезах, включающих реакции восстановления, и образуется рибулозо-5-фосфат – фосфорилированная пентоза.

Анаэробная фаза (неокислительный путь) – путь превращения пентоз в гексозы, реакция обратима.

В результате неокислительного пути образуется рибозо-5-фосфат. Этот углевод и его производные используются для синтеза РНК, ДНК, АТФ, КоА, НАД и ФАД.

Неокислительная часть пути включает 2 типа реакций: транскетолазную и трансальдолазную. Коферментом транскетолазы является тиаминпирофосфат. Транскетолаза переносит С₂-фрагменты, трансальдолаза – С₃-фрагменты.

В результате неокислительного пути образуются фруктозо-6-фосфат,

3-фосфоглицериновый альдегид, из которых в процессе глюконеогенеза образуется глюкоза.

Окислительный и неокислительный пути составляют циклический процесс – пентозофосфатный путь. За один оборот полностью распадается одна молекула глюкозы.

Суммарное уравнение пентозофосфатного цикла:

Промежуточные продукты фруктозо-6-фосфат, 3-фосфоглицериновый альдегид могут включаются в аэробный и анаэробный гликолиз1й и служить источником энергии для синтеза АТФ.