32. Глюконеогенез. Биосинтез гликогена из пировиноградной кислоты. Ключевые стадии. Ферментное обеспечение. Регуляция глюконеогенеза.

Глюконеогенез — процесс образования в печени и отчасти в корковом веществе почек (около 10 %) молекул глюкозы из молекул других органических соединений — источников энергии, например свободных аминокислот, молочной кислоты, глицерина. Свободные жирные кислоты у млекопитающих для глюконеогенеза не используются.

Стадии глюконеогенеза повторяют стадии гликолиза в обратном направлении и катализируются теми же ферментами за исключением 4 реакций:

1. Превращение пирувата в оксалоацетат (фермент пируваткарбоксилаза)

2. Превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват (фермент фосфоенолпируваткарбоксикиназа)

3. Превращение фруктозо-1,6-дифосфата в фруктозо-6-фосфат (фермент фруктозо-1,6-дифосфатаза)

4. Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу (фермент глюкозо-6-фосфатаза)

Суммарное уравнение глюконеогенеза: 2 CH₃COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH^.H⁺ + 6 H₂O = C₆H₁₂O₆ + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6P_n^[1].

При голодании в организме человека активно используются запасы питательных веществ (гликоген, жирные кислоты). Они расщепляются до аминокислот, кетокислот и других неуглеводных соединений. Большая часть этих соединений не выводится из организма, а подвергаются реутилизации. Вещества транспортируются кровью в печень из других тканей, и используются в глюконеогенезе для синтеза глюкозы — основного источника энергии в организме. Таким образом при истощении запасов организма, глюконеогенез является основным поставщиком энергетических субстратов.

32. Биосинтез гликогена. Ферментное обеспечение процесса. Реципрокная регуляция гликоген-синтазы и гликоген-фосфорилазы.

Расщепление и синтез гликогена осуществляют различные ферменты.

Расщепление гликогена с образованием глюкозо-1-фосфата катализирует гликоген-фосфорилаза (рис. 5). А синтез гликогена происходит при участии других ферментов.

Основные этапы синтеза гликогена следующие.

1. На первом этапе из свободной глюкозы образуется глюкозо-6-фосфат:

АТФ + Глюкоза > Глюкозо-6-фосфат + АДФ

2. Затем из глюкозо-6-фосфата образуется глюкозо-1-фосфат. Эта реакция обратима.

3. Следующий этап является ключевым. В реакции катализируемой глюкозо-1-фосфат-уридилтрансферазой образуется уридилдифосфатглюкоза (UDP-глюкоза):

UТP + Глюкозо-1-фосфат > UDP-глюкоза + РР_i.

4. Далее гликоген-синтаза катализирует перенос гликозильных групп от UDP-глюкозы на молекулу гликогена с образованием альфа(1-4)-связи.

5. Образование боковой цепи гликогена катализирует «ветвящий» фермент гликозил-(4-6)-трансфераза.

В организме человека, как и животных, гликоген синтезируется практически во всех тканях, но больше всего в печени и скелетных мышцах.

Регуляция расщепления и синтеза гликогена также взаимосвязана

Также как гликолиз и глюконеогенез, расщепление и синтез гликогена регулируются взаимосвязано.

Если гликоген-фосфорилаза активируется, то гликоген-синтаза ингибируется, и наоборот.

Регуляцию этих ферментов в печени в конечном счете осуществляют гормоны: инсулин и контринсулярные гормоны, например, адреналин и глюкагон. Инсулин ингибирует распад и стимулирует синтез гликогена.

Контринсулярные гормоны стимулируют расщепление гликогена. Некоторые контринсулярные гормоны проявляют селективность по отношению к различным органам и тканям. Например, глюкагон стимулирует расщепление гликогена только в печени, но не в скелетных мышцах.