Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Аллос~ сричсскос зсйс1 нис покизлю но.ннк~ ымп с1 рс.->кими тозо-2,б-бисфосфата; это приводит (рис. 22.4) к снижению активности фосфофруктокиназы-1 и повышению активности фруктозо-1,б-бисфосфатазы, в результате чего стимулируется глюконеогенез. Рассмотренный механизм регуляции позволяет понять, каким образом при стимулировании гликогенолиза глюкагоном происходит высвобождение глюкозы и тормозится ее превращение по гликолитическому пути.
РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА ГЛИКОГЕНА (РИС. 22.5) Регуляция метаболизма гликогена осуществляется путем изменения активностей глнкогенсннтазы и фосфорнлазы (зти активности контролируются субстратами аллостерически, а также регулируются гормонами). Повышение концентрации сАМР приводит к активации фосфорилазы под действием киназы фосфорилазы и одновременно к переходу гликогенсинтазы в неактивную форму (см. гл. 19); в обоих процессах участвует сАМР-завнсиман протеннкнназа. Таким образом, при ингибировании гликогенолиза усиливается гликогенез, а при ингибировании последнего усиливается гликогенолиз. Важное значение для регуляции метаболизма гликогена имеет то обстоятельство, что дефосфорнлирование фосфорилазы а, киназы фосфорилазы и гликогенсин- тазы Ь катализируется одним ферментом с широкой специфичностью---- протеинфосфатазой-1. В свою очередь протеинфосфатаза-1 ингибируется сАМР- зависимой протеинкиназой при учас! ии ингибитора! (рис.
22.5). Таким образом. торможение гликогенолиза и стимуляция гликогенеза происходят одновременно. Это обусловлено тем, что оба процесса зависят от активности сАМР-завнсимой протеинкиназы. Киназа фосфорилазы и гликогенсинтаза могут фосфорилироваться и дсфосфорилироваться по нескольким «вторичным» участкам под действием различных киназ и фосфатаз.
Это вторичное фосфорилирование влияет на чувствительность первичных участков к фосфорилированию и дефосфорилированию. Фосфорнлнрованне по нескольким участкам наблюдается также в случае пируватдегидрогеназы. Печень. Концентрация фосфорнлазы а является главным фактором в регуляции метаболизма гликогена в печени. Этот фермент не только катализирует реакцию, являющуюся определяющей скорость стадией гликогенолиза, но также ингибирует активность протеинфосфатазы-! и. таким образом, контролирует синтез гликогена (рис.
22.5). После приема пищи концентрация глюкозы в крови увеличивается, вызывая аллостерическое ннгибирование фосфорилазы. 5-АМР„концентрация которого возрастает при уменьшении содержания АТР (см. выше), активирует фосфорилазу. Катехоламины„в том числе ад- Мяеиаиии (ивчеиь мышц Рис.
И.5. Регуляция гликогенолиза и гликогенеза сАМР-зависимой протеинкиназой. При увеличении концентрации сАМР стимулируются реакции, ведущие к запуску гликогенолиза (они показаны жирными стрелками), и ингибируются реакции, ведущие к его торможению (показаны пунктирными стрелками). При уменьшении концентрации сАМ Р под действием фосфоднзстеразы возникает противоположная ситуация и в итоге стимулируется гликогенез Значеиве «холостых» субстратных циклов На многих регуляторных стадиях гликолиза и метаболизма гликогена могут осуществляться циклические процессы фосфорилирования и дефосфо- реналин, стимулируют гликогенолиз по механизму, функ ционипуюшему при участии а,-адренорецепторов и не требуюшему участия сАМР.
В этом случае стимуляция осуществляется путем прямой активации киназы фосфорилазы Ь ионами Са" и кальмодулином. Вазопрессин, окситоцин н ангиотензин 11 также вызывают сАМР-независимый гликогенолиз при участии ионов кальция или продукта гидро- лиза фосфатидилинозитолбисфосфата. Введение инсулина вызывает быструю инактивацию фосфорилазы и последующую активацию гликогенсинтазы; для действия инсулина необходимо присутствие глюкозы. Ю Действие ветвяших и деветвяших ферментов не регулируется. рилирования в результате функционирования соответствуюших ферментов, например: глюкокиназы/глюк озо-6-фосфатазы; фосфофруктокиназы1~фруктозо-!,б-бисфосфатазы; пируваткиназы~пируваткарбоксилазы / фосфоенолпируваткарбоксикиназы; гликогенсинтазы~фосфорилазы.
Если бы эти циклы функционировали неконтролируемо, онн пополнили бы число холостых циклов, единственным результатом которых является гидролиз АТР. То, что этого не происходит, объясняется наличием различных регуляторных механизмов, обеспечивающих такую работу цикла, при которой один из ферментов цикла ингибируется, а другой активируется в соответствии с нуждами отдельных тканей или организма в целом. Однако периодическое функционнров»- ние некоторых циклов может иметь определенное физиологическое значение. Например, цикл, катализируемый глюкокиназой и глюкозо-б-фосфатазой. находится на таком участке метаболизма глюкозы, который может регулировать поток метаболитов при высокой скорости поступления субстратов.
Регуляция метаболизма углеводов Рне. 22.6. Цикл молочной кислоты (цнкл Кори) и глюкозо-аланнновый цикл. РЕГУЛЯЦИЯ ЦИКЛА ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ (СМ. РИС. 18.3) Едва ли можно сомневаться в том, что в большинстве тканей, в которых основная функция цикла лимонной кислоты †обеспечен энергией, дыхательный контроль, осуществляемый при функционировании дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования, является определяющим фактором при регуляции активности рассматриваемого цикла.
Активность этого цикла непосредственно связана с поступлением окисленных кофакторов дегидрогеназ (например, ХАЮ), которое в свою очередь зависит от доступности АОР и, в конечном счете, от скорости потребления АТР. Свойства ряда ферментов этого цикла указывают на то, что кроме обшей регуляции существует также регуляция на уровне самого цикла. В клетках головного мозга, в которых ацетил-СоА образуется в основном из углеводов, регуляция цикла лимонной кислоты может происходить на стадии, катализируемой пируватдегидрогеназой.
В самом цикле регуляция может осуществляться путем аллостерического ингибирования цитратсннтазы прн действии АТР илн ацил-СоА-производных длинноцепочечных жирных кислот. Митохондриальная ХАВ-зависимая изоцнтратдегидрогеназа аллостернчески активируется АОР и ингибируется АТР и ХАЕН. а-Кетоглутаратдегидрогеназный комплекс регулируется, по-видимому, аналогично пируватдегидрогеназе. Сукцинатдегидрогеназа ингнбируется оксалоапетатом, а образование оксалоацетата в малатдегндрогеназной реакции зависит от соотношения [1ЧАОН]/[ХАЮ'1. Поскольку величина К цитратсинтазы для оксалоацетата такого же порядка, что и величина внутримитохондрнальной концентрации оксалоацетата, концентрация последнего, по- видимому, играет определенную роль в регуляции скорости образования цитрата.
Какие из вышепере- численных механизмов регуляции в самом цикле функционируют ш ц1цо, пока еще не ясно. РЕГУЛЯЦИЯ УРОВНЯ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ Источники глюкозы крови А. Углеводы, содержащиеся в пищевом рационе. Большинство углеводов, поступающих в организм с пищей, гидролизуется с образованием глюкозы, галактозы или фруктозы, которые через воротную вену поступают в печень.
Галактоза и фруктоза быстро превращаются в печени в глюкозу (см. рис. 21.2 и 21.3). Б. Различные глюкозообразующне соединения, вступающие на путь глюконеогенеза (рис. 22.2). Эти соединения можно разделить на две группы: (1) соединения, превращающиеся в глюкозу и не являющиеся продуктами ее метаболизма, например аминокислоты и пропионат; (2) соединения, которые являются продуктами частичного метаболизма глюкозы в ряде тканей; они переносятся в печень и почки, где из них ресинтезируется глюкоза. Так, лактят, образующийся в скелетных мыпщах и эритроцитах из глюкозы, транспортируется в печень и почки, где из него вновь образуется глюкоза, которая затем поступает в кровь н ткани. Этот процесс называется циклом Кори или циклом молочной кислоты (рис. 22.6).
Источником глицерола, необходимого для синтеза трнацилглицеролов в жировой ткани, является глюкоза крови, поскольку использование свободного глицерола в этой ткани затруднено. Ацилглицеролы жировой ткани подвергаются постоянному гид- 222 ролизу, в результате которого образуется свободный глицерол, который диффундирует из ткани в кровь. В печени и почках он вступает на путь глюконеогенеза и вновь превращается в глюкозу. Таким образом, постоянно функционирует цикл, в котором глюкоза из печени и почек транспортируется в жировую ткань, а глицерол из этой ткани поступает в печень и почки, где превращается в глюкозу.
Следует отметить, что среди аминокислот, транспортируемых прн голодании из мышц в печень, преобладает алании. Это позволило постулировать существование глюкозоялянниового цикла (рис. 22.6), по которому глюкоза поступает из печени в мышцы, а алании — из мышц в печень, за счет чего обеспечивается перенос аминоазота из мышц в печень и ксвободной энергии» из печени в мышцы. Энергия, необходимая для синтеза глюкозы нз пирувата в печени, поступает за счет окисления жирных кислот. В.
Гликогеи печени. Концентрации глюкозы в крови У человека в период между приемами пищи концентрация глюкозы в крови варьирует от 80 до 100 мг/100 мл. После приема пищи, богатой углеводами, концентрация глюкозы увеличивается до 120 — 130 мг/100 мл. Во время голодания концентрация глюкозы падает приблизительно до 60 — 70 мг/100 мл. При нормальном состоянии организма уровень глюкозы в крови колеблется в указанных пределах. У жвачных конценграцня глюкозы значительно ниже — около 40 мг/100 мл у овец и 60 мг/ПЮ мл у крупного рогатого скота.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
