timin_o_a_lektsii_po_obschey_biokhimii (1) (832543), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Таким образом, величина P/O для аэробногоокисления глюкозы равна 2,33.Общее уравнение аэробного окисления глюкозы имеет вид:C6H12O6 + 6 O2 + 32 АДФ + 32 Фн 6 CO2 + 44 H2О + 32 АТФСтроение и обмен углеводов208ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗВ клетках организма всегда существует потребность в глюкозе:o для эритроцитов глюкоза является единственным источником энергии,o нервная ткань потребляет около 120 г глюкозы в сутки, что составляет до 70% глюкозыобразующейся в печени, притом эта величина практически не зависит от интенсивностиее работы.
Только в экстремальных ситуациях (длительное голодание) она способна получать энергию из неуглеводных источников (из кетоновых тел),o глюкоза играет весомую роль для поддержания необходимых концентраций метаболитов цикла трикарбоновых кислот (в первую очередь оксалоацетата).Таким образом, при определенных ситуациях – при низком содержании углеводов впище, голодании, длительной физической работе – организм должен иметь возможность получить глюкозу. Это достигается процессом глюконеогенеза.Глюконеогенез – это синтез глюкозы из неуглеводных компонентов: лактата, пирувата, глицерола, кетокислот цикла Кребса и других кетокислот, из аминокислот.
Процессвключает все обратимые реакции гликолиза, и особые обходные пути, т.е. он не полностью повторяет реакции окисления глюкозы. Его реакции проходят во всех тканях, кромепоследней глюкозо-6-фосфатазной реакции, которая может идти только в печени и почках.Поэтому, строго говоря, глюконеогенез идет только в этих двух органах.Как указывалось, в гликолизе существуют три необратимые реакции: пируваткиназная (десятая), фосфофруктокиназная (третья) и гексокиназная (первая).
На этих реакцияхсуществуют энергетические барьеры, которые при глюконеогенезе обходятся с помощью дополнительных реакций.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)209Все аминокислоты, кроме кетогенных лейцина и лизина, способны участвовать в синтезе глюкозы. Углеродные атомы глюкогенных аминокислот полностью включаются в молекулу глюкозы, других аминокислот (смешанных) – частично.Кроме получения глюкозы, глюконеогенез обеспечивает и уборку "шлаков" – лактата,постоянно образуемого в эритроцитах или при мышечной работе и глицерола, являющегосяпродуктом липолиза в жировой ткани.О БХ ОДД Е С ЯТОЙ Р Е АК ЦИИ Г ЛИ К ОЛИЗ АНа этом этапе глюконеогенеза работают два основных фермента – в митохондриях пируваткарбоксилаза и в цитозоле фосфоенолпируват-карбоксикиназа.В митохондриях пируваткарбоксилаза превращает пировиноградную кислоту в оксалоацетат.
Необходимо отметить, что эта реакция идет в клетке постоянно, являясь анаплеротической (пополняющей) реакцией ЦТК.Далее оксалоацетат должен попасть в цитозоль и превратиться в фосфоенолпируват.Однако дело осложняется непроницаемостью мембраны для оксалоацетата. Зато через мембрану может пройти малат, предшественник оксалоацетата по ЦТК. Повернуть малатдегидрогеназную реакцию ЦТК вспять позволяет избыток НАДН в митохондриях. НАДН поступает из -окисления жирных кислот, активируемого в условиях недостаточности глюкозы вгепатоците.
В результате малат накапливается, выходит в цитозоль и здесь превращается обратно в оксалоацетат.В цитоплазме фосфоенолпируват-карбоксикиназа осуществляет превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват, для реакции требуется энергия ГТФ. От молекулы отщепляется тот же углерод, что и присоединяется.О БХ ОДТР Е ТЬЕ Й РЕ АК ЦИ И Г ЛИ К ОЛИЗ АВторое препятствие на пути синтеза глюкозы – фосфофруктокиназная реакция – преодолевается с помощью фермента фруктозо-1,6-дифосфатазы. Этот фермент есть в почках,печени, поперечно-полосатых мышцах.
Таким образом, эти ткани способны синтезировать ифруктозо-6-фосфат и глюкозо-6-фосфат.Строение и обмен углеводов210О БХ ОДП ЕР В ОЙ Р Е АК ЦИ И Г ЛИ К ОЛИЗ АПоследняя реакция катализируется глюкозо-6-фосфатазой. Она имеется только в печени и почках, следовательно, только эти ткани могут продуцировать свободную глюкозу.После завершения глюконеогенеза глюкоза выходит в кровь и разносится по организму.ВЗ АИ МООТ НО ШЕ НИЯГЛИКО ЛИЗ А И ГЛЮКО НЕ О ГЕ НЕЗ АТак как синтез и окисление глюкозы являются крайне важными для существованияклетки (гликолиз) и всего организма (глюконеогенез), то регуляция этих процессов отвечаетзапросам органов и тканей при различных условиях.Поскольку гликолитическое окисление глюкозы:o является способом получения энергии и в аэробных и в анаэробных условиях, то ононепрерывно происходит во всех клетках и, конечно, должно и будет активировано приусилении работы клетки, например, сокращение миоцита, движение нейтрофилов;o является источником глицерола и ацетил-SКоА, используемых для синтеза жиров в гепатоцитах и адипоцитах, то такое окисление активируется при избытке глюкозы вклетке.Глюконеогенез, как образование глюкозы в печени из неуглеводных компонентов, необходим:o при гипогликемии во время мышечной нагрузки – синтез из молочной кислоты, поступающей из мышц, из глицерола, образующегося при мобилизации жиров;o при гипогликемии при голодании – синтез из аминокислот, образующихся при катаболизме белков, и из молочной кислоты.Таким образом, при голодании или физической нагрузке глюконеогенез, идущий впечени, обеспечивает глюкозой все остальные органы (эритроциты, нервная ткань, мышцы идр.), в которых активен гликолиз и другие процессы, производящие энергию.
Наличие глюкозы в указанных клетках необходимо, чтобы поддержать концентрацию оксалоацетата иобеспечить сгорание ацетил-SКоА в цикле трикарбоновых кислот.РЕГУЛЯЦ ИЯГЛИКОЛИЗ А И ГЛЮК О НЕО ГЕ НЕЗ АВ целом можно выделить два способа регуляции гликолиза и глюконеогенеза: гормональная и метаболическая, т.е. при помощи промежуточных или конечных продуктов обмена глюкозы.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)211Существуют три участка, на которых происходит регуляция:o первая реакция гликолиза,o третья реакция гликолиза и обратимая ей,o десятая реакция гликолиза и обратимые ей.Регуляция глюконеогенезаГормональная активация глюконеогенеза осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтез пируват-карбоксилазы, фосфоенолпируваткарбоксикиназы,фруктозо-1,6-дифосфатазы.
Глюкагон стимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования.Кроме гормонов, имеются метаболическая регуляция, при которой аллостерическиактивируется пируваткарбоксилаза при помощи ацетил-SКоА, фруктозо-1,6-дифосфатазапри участии АТФ.Регуляция гликолизаГликолиз стимулируется инсулином, повышающим количество молекул гексокиназы,фосфофруктокиназы, пируваткиназы.
В печени активность глюкокиназы регулируетсягормонами: активацию вызывает инсулин и андрогены, подавляют ее активность глюкокортикоиды и эстрогены. Активность гексокиназ других клеток повышается инсулином, адреналином, тиреоидными гормонами, снижается – глюкокортикоидами и соматотропином.К метаболической регуляции наиболее чувствительна фосфофруктокиназа. Она активируется АМФ и собственным субстратом, ингибируется – АТФ, лимонной кислотой, жирными кислотами. Пируваткиназа активируется фруктозо-1,6-дифосфатом. Гексокиназаклеток (кроме гепатоцитов) ингибируется продуктом собственной реакции – глюкозо-6фосфатом.Строение и обмен углеводовВКЛЮЧЕНИЕ212НЕУГ ЛЕВОД НЫ Х ВЕ ЩЕСТ В В ГЛЮКО НЕО ГЕ НЕЗСинтез глюкозы из аминокислотРяд аминокислот являются глюкогенными, то есть их углеродные скелеты в той илииной степени способны включаться в состав глюкозы. Такими является большинство аминокислот, кроме лейцина и лизина, углероды которых никогда не участвуют в синтезе углеводов.В качестве примера синтеза глюкозы из аминокислот рассмотрим участие в этом процессе глутамата, аспартата, серина и аланина.Аспарагиновая кислота (после реакции трансаминирования) и глутаминовая кислота(после дезаминирования) превращаются в метаболиты ЦТК, соответственно, в оксалоацетати -кетоглутарат.Аланин, трансаминируясь, образует пировиноградную кислоту, которая способна карбоксилироваться до оксалоацетата.
Оксалоацетат, являясь первым элементом в процессеглюконеогенеза, далее включается в состав глюкозы.Серин в трехступенчатой реакции под воздействием сериндегидратазы теряет аминогруппу и превращается в пируват, который вступает в глюконеогенез.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)213Синтез глюкозы из глицеринаПри физической нагрузке под влиянием адреналина или при голодании, особенно длительном, под влиянием глюкагона и кортизола, в адипоцитах активно происходит распадтриацилглицеролов.
Одним из продуктов этого процесса является спирт глицерин, которыйпоступает в печень. Здесь он фосфорилируется, окисляется до диоксиацетонфосфата и вовлекается в реакции глюконеогенеза.Синтез глюкозы из молочной кислотыПри физической нагрузке в мышцах продуцируется большое количество молочнойкислоты. Также молочная кислота непрерывно образуется эритроцитами, независимо от состояния организма. С током крови она поступает в печень, где после проникновения в клеткупревращается в пируват. Далее реакции идут по классической схеме.Суммарная реакция синтеза глюкозы из молочной кислоты:Лактат + 4АТФ + 2ГТФ + 2H2O Глюкоза + 4АДФ + 2ГДФ + 6ФнГЛЮКОЗО -ЛАКТ АТ НЫ ЙИ Г ЛЮКО ЗО -АЛ АНИНО ВЫ Й Ц ИКЛЫГлюкозо-лактатный цикл (цикл Кори) – это связь глюконеогенеза в печени и образования лактата в эритроцитах или мышцах из глюкозы. В эритроцитах молочная кислота образуется непрерывно, так как для них анаэробный гликолиз является единственным способом образования энергии.В скелетных мышцах высокое накопление молочной кислоты является следствиемгликолиза при очень интенсивной, субмаксимальной мощности, работе.
Но даже при работенизкой и средней интенсивности в скелетной мышце образуется некоторое количество лактата. Утилизоваться он может только одним способом – превратиться в пировинограднуюкислоту. Однако, сама мышечная клетка ни при работе, ни во время отдыха не способна превратить лактат в пируват из-за особенностей изофермента ЛДГ-5.Поэтому во время и после нагрузки (при восстановлении) лактат удаляется из мышцы.Это происходит довольно быстро, всего через 0,5-1,5 часа молочной кислоты в мышце уженет. Малая часть молочной кислоты выводится с мочой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
