Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 69
Текст из файла (страница 69)
20.6. Реципрокная регуляция глюконеогенеза и гликолиза Глюкоза + 2АРР + 2Р; + 2ХА)3'- 2Пируват + 2АТР + 2ХАРН + + 2Н+ + 2Н О, На каждую молекулу глзакозы, образую«цуюся из пирувата, расходуется щесшь высокоэнергетических фасфатных групп-четыре от АТР и две от ОТР. Кроме тога, для восстановительных этапов требуются еще две молекулы АРАОН. Ясно, что это уравнение не является простым обращением уравнения, описывающего превращение глюкозы в пируват в процессе гликолиза, поскольку такое превращение сопровождается образованием всего лишь двух молекул АТР Таким образом, синтез глюкозы из пиру- вата обходится организму довольно дорого. Однако немалая часть этой платы расхолуется лишь на та, чтобы обеспечить необратимость глюконеогенеэа.
В условиях, существующих в клетке, в которых величина Аб для АТР может достигать 1б клал/моль (разд. 14.10), общее изменение свободной энергии в процессе гликолиза составляет по меньшей мере — 15 клал/моль. В тех же условинх общее На рис 20-2 указаны регуляторные пункты глюконеогенеза и гликолиза. Первым таким пунктом в глюконеогенезе является реакция, катализируемая регуляторным ферментом пируваткарбоксилазой, Этот фермент практически неактнвен в отсутствие ацетил-СоА, который играет роль его положительного аллостерического модулятора.
Поэтому биосинтез глюкозы из пирувата усиливается всякий раз, когда в клетке накаплинается больше митохондриального ацетил-СОА, чем ей в ланный момент требуется в качестве топлива для цикла лимонной кислоты. Поскольку ацетил-СОА служит вместе с тем также отрицательным, или ингибирующим, модулятором пируват- гл гц Виосинтгз углпводов В животных тканях деп1дрогеназного комплекса, накопление ацетил-СоА замедляет окисление пируаата до ацетил-СоА и способствует биосинтетическому превращению пируаата а глюкозу. Вторым рсчуляторным пунктом глюконеогенеза служит реакция, катализируемая фруктозодифосфатазой, ферментом, на который резкое ингибируюшее действие оказывает АМР. Так как соответствующий фермент гликолитического пути, фосфофруктокиназа, актиаируется АМР и АТ)Р, а ингибируется цигратом и АТР (разд 15.3), даа этих противоположно направленных этапа глюконеогенеза и гликолиэа регулируются координированным образом, реципрокно.
Всякий раз, когда для цикла лимонной кислоты имеется достаточно топлиая (лабо в виде ацетил-СоА, либо а виде цитрата .первого промежуточного продукта этого цикла) или когда клетка полностью обеспечена АТР, условия благоприятствуют. бносинтетическому пути, т.е. образованию глюкозы из пиру- вата, а следовательно, и запасанию глюкозы а форме гликогена.
В иэаестной мере глюконеогенез регулируется и непрямым способом, через пируааткиназу - один из гликолитических ферментов, не участауюших а глюконеогенезе. Пируааткиназа существует а двух формах-Е (от англ. 1гкег-печень) и М (от англ. пшэс1е -мышца). 1:форма, преобладающая а тканях, способных к глюконеогенезу, аллостерически ингибируется избытком АТР и некоторыми аминокислотами, главным образом аланином, который а глюконеогенезе является одним из предшественников глюкозы. В условиях достаточного обеспечения энергией и при наличии предшестаенникоа глюкозы гликолиз — вследствие ингибироаания 1:пируааткиназы -замедляется, т.е.
создается ситуапия. благоприятствующая глюконеогенезу. М-пируваткинаэа такой регуляции не подчиняется. В гл. 25 мы увидим, что глюконеогенез регулируется еще и некоторыми гормонами. 20.7. Промежуточные продукты цикла лимонной кислоты являются также предшественниками глюкозы Описанный выше биосинтетический путь используется для синтеза глюкозы не только из пиру вата; он может служить и для синтеза глюкозы из разных предшесгаенников пируаата или фосфоенолпируаата (рис.
20-1). Главную роль играют среди них промежуточные продукты цикла лимонной кислоты цитрат, изоцитрат, п-кетоглутарат, сукцинат, фумарат и малат. Все они могут подвергаться окислению а цихле лимонной кислоты с образованием оксалоацетата, который затем под лейстаием фосфоенолпируаат-карбоксиназы превращается а фосфоенолпируаат, как показано на рис.
20-2.Однако а состав глюкозы может войти лишь по три углеродных атома от каждого из промежуточных продуктоа цикла лимонной кислоты. Важно отметить, что а норме ацетил- СоА не используется как предшественник глюкозы а животном организме, так как он не может превратиться а пируаат. Напомним. что пируаатдегидрогеназная реакция а условиях клетки необратима (разд.
16.2). Таким образом, обычно а жиаотном организме не происходит реального превращения жирных кислот с четным числом атомов углерода а глюкозу, потому что при окислнтельном расщеплении таких кислот образуется только ацетил-СоА. 20.8. Большинство аминокислот относятся к глюкогенным Мы знаем из гл. 19, что а животном организме углеродные скелеты многих аминокислот, получающихся при распаде белков, превращаются а конце концов полносп ю или частично а пируаат или я определенные промежуточные продукты цикла лимонной кислоты. Это делает возможным реальное превращение таких аминокислот а глюкозу и гликоген, вследствие чего они и были названы глюногеннымн (табл.
20-2). В качестве примеров можно указать алании, глутамат ЧАСТЬ !! БИОЭНЕРГЕТИКА Н МЕТАБОЛИЗМ Тиблнно 20'-2. Глюкогенные аминокислоты" Превращаются н пнруназ Алании Серии Цисгени Гляцнн Превращаются в оксалонцезат Аспарагин Аспартат Превращаются н сукциннл-СоА Валин Треоннн Мезионин Превращаются н ц-кетоглутарат Глутамаз Глута мни П полни Аргнинн Гнстндин Поставляют атомы углеропа пля синтеза глнжозы н кетоновых тел Феннлаланян Тирознн Изолейцин Трнптофан Лизин " Эгн аминокислоты служат орчншоогноннн хамя глюкозы хроьн нзн глнхогчнь оочснн.
потому что онн могут нрчьра~ньгьох ь онруьзз нхн в ороможуточные продукты цнхлв лнмоннов зоологи. Онн оаъочннаны зхчоь ь группы ь зависимости оз мозга нх ьхонаонн» ь ннхл Созоршенно но ооооосжн оосзььлзгь угзороо ххх реального синтеза шоохозы олин только лсяцнн и аспартат, из которых в результате деза- минирования образуются соответственно пируват, ц-кетоглутарат и оксалоацетат; все зти соединения служат предшественниками фосфоенолпирувата в реакциях, описанных выше.
При сахарном диабете реальное превращение глюкогенных аминокислот в гчюкозу происходит весьма интенсивно, с гораздо большей скоростью, чем у здоровых людей. Как следствие этого у больных диабетом выводятся с мочой большие количества мочевины, образующейся при дезаминированни глюкогенных аминокислот. 20.9. Глзоконеогенез пронсходнт в период восстановленна после мьанечной работы Синтез глюкозы из малых молекулпрелшественников идет с особенно большой скоростью в цериол восстановления после мышечной нагрузки, требующей напряжения всех сип, например после бега на 100 м (дополнение 15-1).
При такой интенсивной мышечной работе потребность скелетных мыцш в АТР негомеримо возрастает и циркуляторная система уже не успевает доставлять к ним глюкозу и кислород достаточно бысз ро для того, чтобы эту потребность удовлетворить. В этом случае в качестве резервного топлива испозгз,зуется мышечный гликоген, быстро ралцеплщошиися в процессе гликолиза с образованием лнктнта. это сопровождается синтезом АТР, который и служит источникози энергии лля мышечного сокращения. Поскольку в таких условиях кислорода не хватает, лактат не может подвергнуться в мышцах дальнейшим преврщцениям и лиффунлируез в кровь. так что его солержание в крови может быть очень высоким. Закончивший стометровку спринтер вначале дышит еще очень тяжело, но постепенно ез о лыхание выравнивается и через некоторое время вновь становится нормальным.
В течение этого периода восстановления возвращается к нормальному низкому уровню также и содержание лактата в крови. Значительная часть избытка кислорода. потребляемого в периол восстановления (этот избыток служит мерой гак называемой кислородной зидо ззненносзнгз), расходуется на образование АТР. который необходим лля того. чтобы из лактата. образовавшегося аназробно во время спринтерского бега, моглии быть ресинтезированы глюкоза крови и мышечный гликоген.
За время восстановления (а для полного восстановления может потребоваться до 30 мин) лактат удаляется из крови печенью и превращается в глюкозу крови пузем глюконеогенеза, который мы описали выше, Глюкоза крови возвращается в мышцы, и злесь из нее образуется гликоген (рис. 20-5). Поскольку на образова- гл ж биосиу!твз рглвводов в животных ткхнлх ние олной молекулы глюкозы из двух молекул лактата расходуется в общей сложности шесть высокоэнергетических фосфатных групп АТР.
а прн распале молекулы глюкозы в мышцах синтезируются всего две молекулы АТР, спедует признать, что использование мышечного гликогена в качестве аназробного топлива обходится клеткам в энергетическом отношении очень дорого. Кроме того, для пополнения запасов гликогена гребуются достаючно длительные периолы восстановления !дополнение ! 5-1). Скелетнал мышца Печень Глюконеогенвз Гляколиз Можно, конечно, счесть это слишком высокой ценой за право выйти побелителем на короткой дистанции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
