10) Механизм внутриклеточного окисления глюкозы. Дихотомическое анаэробное окисление углеводов (гликолиз).

При аэробных условиях продуктом гликолиза в тканях является пируват, а НАДН, образовавшийся в ходе окисления, реокисляется за счет молекулярного кислорода. В анаэробных условиях, т. е. при недостатке кислорода в тканях, например в напряженно работающих скелетных мышцах, образовавшийся НАДН реокисляется не за счет кислорода, а за счет пирувата, восстанавливающегося при этом в лактат (молочную кислоту). Восстановление пирувата до лактата катализирует изофермент лактатдегидрогеназа.

Лактатдегидрогеназа представляет собой тетрамер, содержащий протомеры двух типов - М (muscle) и Н (heart). Известно 5 изоферментов, различающихся набором протомеров.

Изомерные формы ЛДГ₁ и ЛДГ₂ обнаруживаются в мозге, сердце, корковом веществе почек, т.е. в тканях с интенсивным снабжением кислородом. Форма ЛДГ₃ - в поджелудочной железе, ЛДГ₄ и ЛДГ₅ в скелетных мышцах, печени, мозговом веществе почек, т.е. в тканях с менее интенсивным снабжением кислородом. Все эти формы ферментов значительно различаются максимальной скоростью реакции и константами Михаэлиса для лактата и пирувата. ЛДГ₅ быстро катализирует восстановление пирувата в лактат при низких концентрациях лактата. ЛДГ₁ катализирует быстрое окисление лактата в пируват в сердечной мышце.

Суммарное уравнение анаэробного гликолиза.

Глюкоза + 2 АДФ + 2 H₃PO₄ = 2 Лактат + 2 АТФ + 2 Н₂О

В анаэробном гликолизе АТФ образуется только за счет субстратного фосфорилирования (2 моль АТФ на 1моль глюкозы).

Значение анаэробного гликолиза особенно велико для скелетных мышц. В интенсивно работающих скелетных мышцах мощность механизма транспорта кислорода оказывается недостаточной для обеспечения энергетической потребности, в этих условиях резко усиливается анаэробный гликолиз, и в мышцах накапливается молочная кислота. Особое значение анаэробный гликолиз имеет при кратковременной интенсивной работе. Так, бег в течение 30 с полностью обеспечивается анаэробным гликолизом. Однако уже через 4-5 мин бега энергия поставляется поровну анаэробным и аэробным процессами, а через 30 мин - почти целиком аэробным процессом. При длительной работе в аэробном процессе используется не глюкоза, а жирные кислоты.

Эритроциты вообще не имеют митохондрий, поэтому их потребность в АТФ удовлетворяется только за счет анаэробного гликолиза. Интенсивный гликолиз характерен также для злокачественных опухолей.

11)Гомеостаз молочной кислоты

Лактат является метаболическим продуктом анаэробного гликолиза и в нормальных условиях находится в равновесии с его непосредственным предшественником пируватом. Базальная продукция лактата у взрослого с массой тела 70 кг составляет примерно 1300 мЭкв/сут, а его нормальная концентрация в экстрацеллюлярной жидкости -- около 1 мЭкв/л. Поддержание молочнокислого гомеостаза является сложным и динамичным процессом, включающим внутриорганное равновесие между продукцией лактата и его утилизацией. Практически все ткани человеческого организама способны продуцировать лактат, но наиболее активны в этом отношении мышцы, эритроциты, мозг, кожа и слизистая оболочка тонкой кишки. Утилизация лактата происходит в печени и почках, а также (в меньшей степени) в сердце и скелетных мышцах. Лактат потребляется, прежде всего, печенью и почками в процессе глюконеогенеза, в ходе которого лактат превращается в пируват.