26. Регуляция гликолиза и глюконеогенеза. Фосфофруктокиназа-2 и ее роль в гормональной регуляции обмена углеводов.

Аллостерическая регуляция: период действия кратковременный — от нескольких минут до часов. Осуществляется с помощью аллостерических регуляторов — молекул, связывающихся с ферментами гликолиза и активирующих/выключающих их.

В аллостерической регуляции участвуют три фермента гликолиза: гексокиназа, фосфофруктокиназа и пируваткиназа.

Фосфофруктокиназа является важнейшим регуляторным ферментом гликолиза. Мышечная фосфофруктокиназа аллостерически ингибируется высокими концентрациями АТФ, который связывается с регуляторным сайтом, расположенным вне активного центра, и снижает сродство фермента к субстрату — фруктозо-6-фос- фату. В результате скорость реакции падает. АМФ оказывает обратное действие, повышая сродство фосфофруктокиназы к субстрату. Таким образом, скорость реакции (и гликолиза в целом) повышается. Об энергетическом обеспечении клетки позволяет судить показатель АТФ/АМФ. Такая регуляция фосфофруктокиназы логична, поскольку, если АТФ в клетке достаточно, то абсолютно незачем тратить всю глюкозу на его избыток, когда можно израсходовать эту глюкозу в других метаболических пу-

тях или запасти в клетке. 

Гормональная регуляция гликолиза, глюконеогенеза и обмена гликогена.

Инсулин. Печень является основным эффекторным органом панкреатических гормонов. Инсулин оказывает множественное действие на печень: он активирует гликолиз, синтез гликогена, жирных кислот и белка, ингибирует глюконеогенез, а также распад перечисленных выше соединений. Инсулин активирует транскрипцию генов глюкокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы и бифункционального фермента в печени. Кроме того, инсулин активирует ферменты фосфофруктокиназу1 и пируваткиназу, ускоряя при этом весь гликолиз в целом.

Глюкагон оказывает противоположное инсулину действие. Он стимулирует захват печенью аминокислот, активирует глюконеогенез, ингибирует гликолиз и биосинтез жирных кислот. Глюкагон ингибирует транскрипцию трех регулируемых ферментов гликолиза и активирует продукцию двух ферментов глюконеогенеза.

Сигнальный каскад, запускаемый глюкагоном, приводит к фосфорилированию пируваткиназы и БИФ и, следовательно, к активации фруктозобисфосфатазы и ингибированию фосфофруктокиназы-2. Фруктозобисфосфатаза расщепляет фруктозо- 2,6-бисфосфат, в результате чего снижается скорость гликолиза и запускается глюконеогенез (см. Тему 3).

Адреналин ингибирует гликолиз в печени, подобно глюкагону. Однако он оказывает слабовыраженное активирующее действие на гликолиз в мышцах. Кроме этого, адреналин активирует распад жиров (липолиз), гликогена и глюконеогенез.

Кортизол ингибирует гликолиз и активирует катаболические процессы в организме: распад гликогена, жиров, белков.

27. Анаэробный гликолиз. Превращение пировиноградной кислоты в анаэробных условиях. Лактатдегидрогеназа. Цикл Кори.

Ц икл Кори представляет собой биохимический транспорт лактата из мышц в печень и дальнейший синтез глюкозы из лактата, катализируемый ферментами глюконеогенеза:

При интенсивной мышечной работе и в условиях отсутствия или недостаточного числа митохондрий (например, в эритроцитах) глюкоза подвергается анаэробному гликолизу с образованием лактата. При накоплении лактата в мышцах возникает лактат-ацидоз, раздражаются чувствительные нервные окончания, что вызывает боль в мышцах.

Лактат переносится кровью в печень и превращается в пируват, а затем в глюкозу (глюконеогенез), которая с током крови может возвращаться в работающую мышцу.

Направление лактатдегидрогеназной реакции в работающих мышцах и печени обусловлено отношением концентраций восстановленной и окисленной форм НАД⁺: отношение НАД⁺/НАДН в сокращающейся мышце больше, чем в печени.

Значение цикла Кори:

1. Регуляция постоянного уровня глюкозы в крови.

2. Обеспечивает утилизацию лактата.

3. Предотвращает накопление лактата (снижение рН - лактоацидоз).

4. Экономичное использование углеводов организмом.

Регуляция обмена углеводов осуществляется на уровне тканей – кровь, печень, мышцы.

28. Аэробный распад глюкозы. Схема. Пути регенерации НАД+. Энергетический эффект. Регуляция аэробного распада глюкозы.

Окисление глюкозы до СО₂ и Н₂О (аэробный распад). Аэробный распад глюкозы можно выразить суммарным уравнением:

С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ → 6 СО₂ + Н₂О + 2820 кДж/моль.

Аэробный распад глюкозы. 1-10- реакции аэробного гликолиза; 11 - малат-аспартатный челночный механизм транспорта водорода в митохондрии; 2 (в кружке) - стехиометрический коэффициент.Аэробным гликолизом называют процесс окисления глюкозы до пировиноградной кислоты, протекающий в присутствии кислорода. Все ферменты, катализирующие реакции этого процесса, локализованы в цитозоле клетки.