Реакции глюконеогенеза 31

А Пируват и лактат

Пируват образуется в печени из лактата и аланина. Лактатдегидрогеназа окисляет лактат в пируват с образованием NADH. Аланинаминотрансфераза переносит аминогруппу с аланина на α-кетоглутарат с образованием глутамата и пирувата.

Б Глюкогенные аминокислоты

Аминокислоты, которые катаболизируются до пирувата или метаболитов ЦТК, являются потенциальными субстратами глюконеогенеза (пируват и метаболиты ЦТК способны образовывать оксалоацетат и включаться в глюконеогенез). Такие аминокислоты называют глюкогенными. Аминокислоты аланин и глутамин, переносящие аминогруппы из мышц в печень, являются особенно важными глюкогенными аминокислотами в нашем организме.

В Глицерол

Глицерол поступает в наш организм с пищей и синтезируется в печени и жировой ткани. Во время голодания триацилглицеролы (ТАГ) в адипоцитах расщепляются до глицерола и жирных кислот. Глицерол поступает в кровь и переносится в печень. Далее в ходе двух ферментативных реакций он преобразуется в дигидроксиацетонфосфат, который является метаболитом гликолиза и глюконеогенеза.

Г Жирные кислоты

Жирные кислоты с нечетным числом атомов окисляются с образованием про- пионил-КоА. Он преобразуется в метилмалонил-КоА, который образует сукцинилКоА в ходе ещё одной ферментативной реакции. Сукцинил-КоА является метаболитом ЦТК, поэтому потенциально способен включаться в глюконеогенез. Это подтверждается исследованиями с изотопами углерода C-14.

2.3Реакции глюконеогенеза

АУравнения реакций

8.Дигидроксиацетонфосфат + Глицеральдегид-3-фосфат Фруктозо-1,6-бисфосфат

9.Фруктозо-1,6-бисфосфат + H2O Фруктозо-6-фосфат + Фн

10.Фруктозо-6-фосфат Глюкозо-6-фосфат

11.Глюкозо-6-фосфат + H2O Глюкоза + Фн

32Глава 2 Глюконеогенез

БЭнергетические барьеры и уникальные реакции глюконеогенеза

Вгликолизе необратимыми являются 1-я, 3-я и 10-я реакции. Эти реакции идут лишь в одном направлении и называются энергетическими барьерами. В глюконеогенезе они обходятся с помощью 4 реакций. Остальные реакции являются общими для гликолиза и глюконеогенеза, поскольку способны идти как в прямом, так и в обратном направлении в зависимости от избытка продукта или субстрата.

Реакция 1

В первой реакции глюконеогенеза пируваткарбоксилаза катализирует карбоксилирование пирувата с образованием оксалоацетата с затратой 1 молекулы АТФ. Реакция протекает в митохондриях в две фазы:

1.Разрыв макроэргической связи в молекуле АТФ с образованием АДФ. Образуется высокоэнергетическая молекула карбоксифосфата, которая затем связывается с биотином и «активируется».

2.Активная карбоксильная группа переносится с карбоксибиотина на молекулу пирувата с образованием оксалоацетата.

Реакция 2

Реакции глюконеогенеза 33

АДФ

Гормональная регуляция:

Некоторые гормоны оказывают стимулирующее влияние на экспрессию гена ФЕПкарбоксикиназы.

Вторая реакция глюконеогенеза приводит к образованию высокоэнергетической молекулы — фосфоенолпирувата. В ходе этой реакции оксалоацетат декарбоксилируется с затратой 1 молекулы ГТФ.

Рис. 7. Транспорт оксалоацетата и фосфоенолпирувата из митохондрий в цитозоль.

Эту реакцию катализирует фермент ФЕП-карбоксикиназа. У человека он обнаруживается как в митохондриях, так и в цитозоле. Однако в некоторых тканях он присутствует только в цитозоле, поэтому оксалоацетат должен быть перенесен туда из митохондрий. Во внутренней мембране митохондрий есть белковые переносчики для малата и аспартата, но не для оксалоацетата, поэтому он должен быть преобразован в одно из этих соединений, для которых в мембране есть транспортные белки.

Для этого существует два пути (см. Рис. 7): 1) оксалоацетат восстанавливается до малата; 2) оксалоацетат принимает аминогруппу в реакции трансаминирования и образует аспартат. Первый путь требует участия NADH. Второй имеет небольшое в печени: аспартат, который переносится в цитозоль из митохондрий, дезаминируется в цикле мочевины до оксалоацетата.

Реакции 3-8

Эти реакции катализируются ферментами гликолиза, однако протекают не в прямом (для гликолиза), а в обратном направлении.

Реакция 9

В 9-й реакции глюконеогенеза фруктозо-1,6-бисфосфат гидролизуется до фруктозо-6-фосфата при участии фермента фруктозо-1,6-бисфосфатазы. Известно несколько аллостерических регуляторов этого фермента (указаны выше).

Реакция 10

Фруктозо-6-фосфат изомеризуется в глюкозо-6-фосфат. Эту реакцию катализирует фермент гликолиза фосфоглюкоизомераза.

Реакция 11

Заключительной реакцией глюконеогенеза является дефосфорилирование глюкозы в эндоплазматическом ретикулуме, катализируемое глюкозо-6-фосфата- зой. В результате этой реакции образуется глюкоза. Остаток фосфорной кислоты и глюкоза переносятся обратно в цитозоль с помощью белков T3 и T2, соответственно. Далее свободная глюкоза выносится наружу из клетки белками ГЛЮТ2.

Фермент этой реакции обнаружен лишь в печени, почках и тонком кишечнике, поэтому эти органы способны экспортировать глюкозу в кровь. Остальные клетки (не все) синтезируют глюкозу лишь для собственных нужд.