Глюконеогенез
•Глюконеогенез – это синтез глюкозы из неуглеводных предшественников. Основной функцией ГНГ является поддержание уровня глюкозы в крови в период длительного голодания и интенсивных физических нагрузок. Процесс протекает в основном в печени и менее интенсивно в корковом веществе почек, а также в слизистой оболочке кишечника. Эти ткани могут обеспечивать синтез 80-100 г глюкозы в сутки.
•Первичными субстратами (предшественниками) в ГНГ являются лактат, глицерол, большинство аминокислот. Включение этих субстратов в ГНГ зависит от физиологического состояния
организма.
•Лактат – продукт анаэробного гликолиза, образуется в работающих мышцах и непрерывно в эритроцитах. Таким образом, лактат используется в ГНГ постоянно. Глицерол высвобождается при гидролизе жиров в жировой ткани в период голода- ния или при длительной физической нагрузке. Аминокислоты образуются в результате распада мышечных белков и используются в ГНГ при длительном голодании или продолжительной мышечной работе. Аминокислоты, которые при катаболизме превращаются в пируват или метаболиты цикла трикарбоновых кислот, могут рассматриваться как потенциальные предшественники глюкозы и носят название гликогенных.
•Из всех аминокислот, поступающих в печень, примерно 30% приходится на долю аланина. Это объясняется тем, что при расщеплении мышечных белков образуются
аминокислоты, многие из которых превращаются сразу в пируват или сначала в оксалоацетат, а затем в пируват. Последний превращается в аланин, приобретая аминогруппу от других аминокислот. Аланин из мышц переносится кровью в печень, где снова пре- образуется в пируват, который частично окисляется и частично включается в ГНГ. Такая последовательность превращений приводит к формированию глюкозо-аланинового цикла
•«Холостые» циклы в метаболизме углеводов
•В нормальных условиях холостые циклы, вероятно, не имеют места, так как их появлению препятствуют реципрокные регуляторные механизмы (механизмы обратного направления). Всякий раз, когда преобладает катаболизм, то есть когда суммарный поток направлен в сторону гликолиза, фруктозодифосфатазная активность выключается. И наоборот, когда суммарный поток направлен в сторону глюконеогенеза, выключается фосфофруктокиназа.
•Недавние исследования показали, однако, что иногда холостые циклы могут
происходить и в физиологических условиях, имея при этом вполне определенный биологический смысл — производство тепла. Любопытный пример подобного холостого цикла обнаружен у некоторых насекомых. В холодную погоду шмель не может летать до тех пор, пока он не прогреет свой «мотор»; температура мышц должна подняться у него примерно до 30 °С и поддерживаться на этом уровне за счет холостого цикла с участием фруктозо-6-фосфата и фруктозо-1,6-дифосфата и последующим гидролизом АТФ, который служит источником тепла. Полагают также, что холостые циклы, генерирующие тепло, имеют место, возможно, и у некоторых животных, пробуждающихся после зимней спячки, то есть в период, когда температура тела животного бывает гораздо ниже нормы.
Первой необратимой реакцией глюконеогенеза — является превращение пирувата в оксалоацетат под действием фермента пируваткарбоксилаза, CO2 и
АТФ. Реакция протекает в митохондриях, куда проникает пируват, и катализируется пируваткарбоксилазой по уравнению:
Пируват + НСО3- + АТФ → оксалоацетат + AДФ + Фi
Этот фермент в качестве кофактора, как и ферменты, усваивающие CO2, содержит, биотин.
•Вторая необратимая стадия
•На этой стадии образовавшийся в 1-й стадии оксалоацетат поступает из митохондрий в цитоплазму, где подвергается декарбоксилированию и фосфорилированию под влиянием фермента фосфоенолпируваткарбоксикиназы превращается в фосфоенолпируват. Донором фосфатного остатка в реакции служит гуанозинтрифосфат (ГТФ).
•От фосфоенолпирувата до фруктозо-1,6-дифосфата все реакции гликолиза обратимы, поэтому молекулы образовавшегося фосфоенолпирувата используются для образования фруктозо-1,6- дифосфата теми же ферментами гликолиза.
•Третья необратимая стадия
•Третья необратимая стадия глюконеогенеза это — превращение фруктозо-1,6-дисфосфата во фруктозо-6-фосфат, необходимое для обращения гликолиза на рассматриваемой стадии, катализируется специфическим ферментом фруктозо-1,6-дисфосфатазой. Это — ключевой фермент в том смысле, что именно его присутствием определяется, способна ли ткань ресинтезировать гликоген из пирувата и триозофосфатов. Этот фермент имеется
впечени и почках, он был также обнаружен в поперечнополосатых мышцах. Считают, что
всердечной мышце и гладких мышцах он отсутствует.
•Фруктозо-6-фосфат изомеризуется в глюкозо-6-фосфат глюкозофосфатизомеразой.
•Четвёртая необратимая стадия
•Четвёртая и последняя необратимая стадия глюконеогенеза это — превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу. Реакция катализируется другой специфической фосфатазой — глюкозо-6-фосфатазой (реакция идет в обход гексокиназной реакции). Она присутствует в печени и почках, но отсутствует в мышцах и жировой ткани. Наличие этого фермента позволяет ткани поставлять глюкозу в кровь.
