Регуляція вуглеводного обміну

Регуляція вуглеводного обміну

У вищих організмів обмін вуглеводів схильний складним механізмам регуляції, в яких беруть участь гормони, метаболіти і коферменти. Представлена ​​тут схема відноситься до печінки, яка займає у вуглеводному метаболізмі центральне місце (див. С. 302). Деякі з представлених механізмів не діють в інших тканинах.

Однією з найважливіших функцій клітин печінки є накопичення надлишкової глюкози у вигляді глікогену і її швидке вивільнення у міру метаболічної необхідності (буферна функція). Після повної мобілізації запасів глікогену печінка може постачати глюкозу за рахунок синтезу de novo (глюконеогенез, див. Сс. 156, 232). Крім того, як і всі тканини, вона споживає глюкозу шляхом гліколізу. Функції накопичення (синтезу) глюкози у вигляді глікогену і його розпаду повинні бути взаємоузгоджені. Таким чином, абсолютно неможливо одночасне протікання гліколізу і глюконеогенезу, як і синтезу і деградації глікогену. Узгодження процесів забезпечується тим, що синтез (анаболізм) і розпад (катаболізм) катализируются двома різними ферментами і контролюються незалежно. На схемі показані тільки ці ключові ферменти.
Гормони. До гормонів, які впливають на вуглеводний обмін, належать пептиди інсулін і глюкагон, глюкокортикоид кортизол і катехоламін адреналін (див. Сс. 362, 368). Інсулін індукує (див. С. 120) синтез de novo глікоген-синтази [1], а також деяких ферментів гліколізу [3, 5, 7]. Одночасно інсулін пригнічує синтез ключових ферментів глюконеогенезу (репресія, [4, 6, 8, 9]). Глюкагон як антагоніст інсуліну діє в протилежному напрямку: індукує ферменти глюконеогенезу [4, 6, 8, 9] та репресує піруваткіназа [7], ключовий фермент гліколізу. Інші афекти глюкагону засновані на взаимопревращении ферментів і опосередковані вторинним месенджером цАМФ (сАМР, див. С. 114). За цим механізмом гальмується синтез глікогену [1] і активується розщеплення глікогену [2]. Подібним чином діє і адреналін. Гальмування піруваткінази [7] глюкагоном також обумовлено взаємоперетвореннях ферментів.
Глюкокортикоїди, насамперед кортизол (див. С. 362), індукують всі ключові ферменти глюконеогенезу [4, 6, 8, 9]. Одночасно вони індукують ферменти деградації амінокислот і забезпечують тим самим глюконеогенез вихідними сполуками.
Метаболіти. Високі концентрації АТФ (АТР) і цитрату гальмують гліколіз шляхом аллостерічеськой регуляції фосфофруктокинази. Крім того, АТФ гальмує піруваткіназа. Інгібітором піруваткінази є ацетил-КоА. Всі ці метаболіти утворюються при розпаді глюкози (гальмування кінцевим продуктом). АМФ (AMP), сигнал дефіциту АТФ, активує розщеплення глікогену і гальмує глюконеогенез.

Б. Фруктозо-2,6-дифосфат

Важливу роль в обміні речовин в печінці відіграє фруктозо-2,6-дифосфат. Це сигнальне речовина утворюється в незначних кількостях з фруктозо-6-фосфату і виконує чисто регуляторну функцію: стимулює гліколіз шляхом активації фосфофруктокінази і пригнічує глюконеогенез за допомогою гальмування фруктозо-1,5-дифосфатази.

Освіта і розпад фруктозо-2,6-дифосфату катализируются одним і тим же білком [10а та б]. У нефосфорілірованной формі цей білок викликає утворення фруктозо-2,6-дифосфату [10а]. Після фосфорилювання цАМФ-залежної кінази він діє як фосфатаза [10б] і каталізує перетворення фруктозо-2,6-дифосфату в фруктозо-6-фосфат. У присутності адреналіну і глюкагону в клітинах печінки підвищується рівень цАМФ (див. С. 122), тобто обидва гормону впливають як на гліколіз, так і на глюконеогенез. Сумарним результатом є швидке підвищення рівня глюкози в крові.

Посилання на основну публікацію