51. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы. Химизм, биологическая роль, регуляция.

ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ПУТЬ

пентозный путь, гексозомонофосфатный шунт, последовательность ферментативных реакций окисления глюкозо-6-фосфата до СО2 и Н2О, происходящих в цитоплазме живых клеток и сопровождающихся образованием восстановленного кофермента — НАДФ Н. Общее уравнение П. п.: 6 глюкозо-6-фосфат + 12 НАДФ = 6 С02 + + 12 НАДФ-Н +12 Н+ + 5 глюкозо-6-фосфат + Н3РО4. Первая группа реакций связана с прямым окислением глюкозо-6-фосфата и сопровождается образованием фосфопентозы (рибулозо-5-фосфата), восстановлением кофермента дегидрогеназ НАДФ и освобождением СО2. Во второй фазе П. п. образовавшиеся фосфопентозы претерпевают реакции изо- и эпимеризации и участвуют в неокислит, реакциях (катализируются обычно транскеталазами и трансальдолазами), приводящих в конце концов к исходному продукту всей последовательности реакций — глюкозо-6-фосфату. Т. о., П. п. цикличен по самой природе. Характерная особенность анаэробной фазы П. п.— переход от продуктов гликолиза к образованию фосфопентоз, необходимых для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых к-т, и наоборот, использование продуктов пентозного пути для перехода к гликолизу. Важнейшим соединением, обеспечивающим такой двухсторонний переход, является эритрозо-4-фосфат — предшественник в биосинтезе ароматич. аминокислот у ав-тотрофных организмов. П. п. не является осн. путём обмена глюкозы и обычно не используется клеткой для получения энергии. Биол. значение П. п. заключается в снабжении клетки восстановленным НАДФ, необходимым для биосинтеза жирных к-т, холестерина, стероидных гормонов, пуринов и др. важнейших соединений. Ферменты П. п. используются также в темновой фазе фотосинтеза при образовании глюкозы из СО2 в цикле Калвина. П. п. широко представлен в природе и обнаружен у животных, растений и микроорганизмов. Доля П. п. в окислении глюкозы неодинакова у разл. организмов, зависит от типа и функц. состояния ткани и может быть довольно высокой в клетках, где активно происходят восстановит, биосинтезы. У нек-рых микроорганизмов и в нек-рых тканях животных до 2/3 глюкозы может окисляться в П. п. У млекопитающих высокая активность П. п. обнаружена в печени, коре надпочечников, жировой ткани, молочной железе в период лактации и в эмбриональных тканях, а низкая активность П. п.— в сердечной и скелетных мышцах.

52. Глюконеогенез. Субстраты. Ключевые реакции. Ферменты глюконеогенеза. Биологическая роль глюконеогенеза и его регуляция.

Глюконеогенез — синтез глюкозы из соединений неуглеводной природы. Глюконеогенез осуществляется главным образом в печени (синтезируетя до 90 % всей глюкозы), в корковом веществе почек и в энтероцитах (совсем незначительно). Глюконеогенез стимулируется при длительном голодании, при ограничении поступления углеводов с пищей, в период восстановления после мышечной нагрузки, у новорождённых в первые часы после рождения. Субстраты глюконеогенеза. Истинными субстратами глюконеогенеза являютя пируват, оксалоацетат, фосфодиоксиацетон, которые непосредственно включаются в этот процесс. Все вещества неуглеводной природы, дающие эти метаболиты, являются субстратами глюконеогенеза: лактат→ПВК, метаболиты цикла Кребса→ЩУК, глицерол→фосфодиоксиацетон, пропионил-КоА→метаболиты цикла Кребса→ЩУК, глюкогенные аминокислоты→ПВК или ЩУК. Главный источник субстратов глюконеогенеза — глюкогенные аминокислоты. К глюкогенным аминокислотам относятся все протеиногенные аминокислоты, кроме лейцина и лизина. Стехиометрия: 2ПВК + 4АТФ + 2ГТФ + 2НАДН.Н+ + 2Н + 6Н2О Глюкоза + 4АДФ + 2ГДФ +6Фн+2НАД+ Глюконеогенез протекает, в основном, по тому же пути, что и гликолиз, но в обратном направлении. Для обхода трех ключевых реакций гликолиза используются четыре специфических фермента глюконеогенеза. Ключевые ферменты и ключевые реакции глюконеогенеза: 1.Пируваткарбоксилаза 2.Фосфоенолпируваткарбоксикиназа 3. Фруктозо-1,6-бисфосфатаза (Фруктозо-1,6-бисфосфат + Н2О и Фруктозо-6-фосфат + ФН) 4. Глюкозо-6-фосфатаза (Глюкозо-6-фосфат + Н2О и Глюкоза + ФН) Энергетический баланс. На синтез молекулы глюкозы из двух молекул пирувата расходуется 4АТФ и 2ГТФ (6АТФ). Энергию для глюконеогенеза поставляет процесс β-окисления жирных кислот. Регуляция глюконеогенеза. Глюконеогенез стимулируется в условиях гипогликемии при низком уровне инсулина и преобладании его антагонистов (глюкагона, катехоламинов, глюкокортикоидов). 1.Регуляция активности ключевых ферментов: фруктозо-1,6-бисфосфатаза по аллостерическому механизму активируется АТФ, ингибирутся Фр-1,6-ФФ и АМФ; пируваткарбоксилаза активируется СН3СО~КоА(аллостерический активатор). 2. Регуляция количества ключевых ферментов: глюкокортикоиды и глюкагон индуцируют синтез ключевых ферментов, а инсулин — репрессирует. 3. Регуляция количества субстрата: количество субстратов глюконеогенеза увеличивается под действием глюкокортикоидов (катаболическое действие на белки мышечной и лимфоидной ткани, на жировую ткань), а также глюкагона (катаболическое действие на жировую ткань). Биологическая роль глюконеогенеза: 1. Поддержание уровня глюкозы в крови. При длительном голодании (голодание более суток) глюконеогенез является единственным процессом, поставляющим глюкозу в кровь. 2. Возвращение лактата в метаболический фонд углеводов. Лактат, образующийся в процессе анаэробного окисления глюкозы в эритроцитах и скелетных мышцах, транспортируется кровью в печень и превращается в гепатоцитах в глюкозу. Это так называемый межорганный цикл Кори.