1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Биология
  3. Глюконеогенез

Глюконеогенез

Глюконеогенез – это процесс синтеза глюкозы из неуглеводных субстратов. Такими предшественниками глюкозы является лактат, пируват, большинство аминокислот, глицерин, промежуточные продукты цикла лимонной кислоты. Происходит глюконеогенез в печени и, в небольшой степени, в корковом веществе почек. Благодаря этому процессу поддерживается концентрация глюкозы в крови после того, как иссякнут запасы гликогена при углеводном или полном голодании. Чрезвычайно важное значение глюконеогенеза для организма животных и человека обусловлено тем, что мозг имеет очень малые запасы гликогена и глюкозы крови служит основным источником энергии для него. При уменьшении концентрации глюкозы в крови ниже определенного критического предела нарушается функционирование мозга и может наступить смерть. Механизм глюконеогенеза также обеспечивает удаление из крови таких продуктов тканевого метаболизма, как лактат и глицерин.

Обходные реакции катализируемых другими ферментами и также необратимыми, но они идут в направлении синтеза глюкозы.
Первая необратимая стадия – превращение пирувата в фосфоэнолпируват, соединение с макроэргической связью. Осуществляется оно через промежуточное вещество – оксалоацетат. Сначала митохондриальный фермент пируваткарбоксилаза катализирует АТФ-зависимое карбоксилирования пирувата. Аллостерическим активатором пируваткарбоксилазы служит ацетил-КоА. Как рассмотрено ранее, пируваткарбоксилазна реакция также поставляет оксалоацетат для цикла лимонной кислоты. В глюконеогенезе оксалоацетат под действием фосфоэнолпируват-карбоксикиназы превращается в фосфоэнолпируват.

Одновременно происходят декарбоксилирования и фосфорилирования. ГТФ, используемый в этой реакции, регенерируется путем взаимодействия ГДФ с АТФ. Таким образом, на превращение пирувата в фосфоэнолпируват расходуются 2 молекулы АТФ, тогда как в процессе гликолиза при преобразовании фосфоэнолпируват в пируват синтезируется только 1 молекула АТФ. Трудности вызывает разная локализация ферментов в клетке. Фосфоэнолпируват-карбоксикиназа находится в цитоплазме, а оксалоацетат, который образуется в митохондриях, не проникает через митохондриальную мембрану. Поэтому оксалоацетат восстанавливается в матриксе митохондрий под действием фермента цикла Кребса малатдегидрогеназы в малата, который может выходить из митохондрий. Цитоплазматическая малатдегидрогеназа окисляет малат назад в оксалоацетат.

Образованный фосфоэнолпируват дальше переходит с помощью обратных реакций гликолиза в фруктозо-1,6-дифосфат. На этап преобразования 3-фосфоглицерат в 1,3-дифосфоглицерата затрачивается одна молекула АТФ. Фосфофруктокиназна реакция гликолиза фруктозо-6-фосфат – фруктозо-1,6-дифосфат необратима, поэтому другой фермент (фруктозо-дифосфатазы) катализирует гидролиз фруктозо-1,6-дифосфата в фруктозо-6-фосфата.

Высвобождается неорганический фосфат, а энергия макроэргической фосфодиэфирной связи выделяется в виде тепла. В следующей обратной реакции фруктоза-6-фосфат превращается в глюкозо-6-фосфат, который в обходной реакции под действием глюкозо-6-фосфатазы гидролизуется до свободной глюкозы. Кроме того, глюкозо-6-фосфат может использоваться для синтеза гликогена.

Для синтеза глюкозы путем глюконеогенеза используются промежуточные продукты цикла лимонной кислоты, которые превращаются в цикле в оксалоацетат. Фактическими субстратами являются аминокислоты, которые после потери аминогрупп становятся промежуточными продуктами цикла Кребса и пирувата. Такие аминокислоты называются глюкогенных. Глюконеогенез из аминокислот интенсивно происходит при голодании и сахарном диабете. Кроме того, в этих условиях распадаются жиры жировой ткани, причем жирные кислоты применяются в качестве источника энергии в мышцах, печени и других тканях, а глицерин в печени путем глюконеогенеза переходит в глюкозу.

Другим важным субстратом глюконеогенеза является молочная кислота, которая накапливается в организме при интенсивной мышечной работы вследствие анаэробного распада гликогена. В период восстановления после напряженной работы молочная кислота переносится кровью из мышц в печень, где под действием лактатдегидрогеназы окисляется до пирувата. Часть последнего используется для глюконеогенеза, а часть распадается аэробным путем, обеспечивая процесс глюконеогенеза АТФ. Глюкоза попадает обратно в скелетные мышцы и применяется для восстановления запаса гликогена. Сочетание процесса анаэробного гликолиза в скелетных мышцах и глюконеогенеза в печени называется циклом Кори.
Молочная кислота образуется постоянно в эритроцитах, мозговой части почек, сетчатке глаза, а в печени и коре почек переходит в глюкозу, которая должна снова поступать в названные клетки и использоваться. Таким образом, эта кислота, в отличие от глюкогенных аминокислот, не служащим предшественником для глюкозы крови, которая могла бы использоваться в мозге и нервах при голодании.

ПОДІЛИТИСЯ: