2 курс / Биохимия / Гликолиз. Глюконеогенез 1

После еды, содержащей углевод, уровень глюкозы в крови повышается. Часть глюкозы из рациона откладывается в печени в виде гликогена. Через 2-3 часа голодания гликоген начинает распадаться в процессе гликогенолиза, и глюкоза поступает в кровь. Когда запасы гликогена уменьшаются, триацилглицерины жировой ткани так же распадаются, обеспечивая организм жирными кислотами как альтернативным топливом и глицерином для синтеза глюкозы путём глюконеогенеза. Аминокислоты также высвобождаются из мышц и являются «глюконеогенами».

Во время ночного голодания уровень глюкозы в крови поддерживается и гликогенолизом, и глюконеогенезом. Однако, примерно через 30 часов голодания, запасы гликогена в печени в основном истощаются.

Получается, что глюконеогенез при длительном голодании– единственный источник глюкозы в крови

Напомню, что мышцы не используют гликоген для поддержания уровня глюкозы в крови, т.к. у них нет фермента – глюкозо-6-фосфатазы, поэтому не образуется свободная глюкоза. Мышцы могут только запасать, но не делиться.

Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ

Глюконеогенез необходим, но сопряжён с большими энергетическими затратами.

Реакции биосинтеза, ведущие от пирувата к глюкозе, можно выразить суммарным уравнением:

Итак, для образования из пирувата одной молекулы глюкозы израсходовать шесть высокоэнергетических фосфатных групп:

4 из АТФ

2 из ГТФ Глюконеогенез – энергозатратный процесс.

Кроме того, для восстановления двух молекул 1,3-дифосфоглицерата необходимы 2 молекулы НAДH. В то же время для гликолиза нужны лишь 2 молекулы ATФ. По этой причине синтез глюкозы из пирувата является затратным процессом.

Большая часть энергитических затрат связаны с необходимостью обеспечить

необратимость процесса глюконеогенеза.

Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412

РОЛЬ ГЛИКОЛИЗА И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА В МЕТАБОЛИЗМЕ ПЛОДА И НОВОРОЖДЕННЫХ

Вподдержании гомеостаза плода важную роль играет поступление к нему глюкозы через плаценту. Количество глюкозы, поступающей через плаценту к плоду, непостоянно, т.к. ее концентрация в крови матери может неоднократно меняться в течение дня. Изменение соотношения инсулин/глюкоза у плода может вызвать у него острые или длительные нарушения обмена веществ.

Впоследнюю треть внутриутробного периода у плода значительно увеличиваются запасы гликогена в печени и мышцах, в этот период глюкогенолиз и глюконеогенез уже имеют для плода существенное значение и как источник глюкозы.

Таким образом, плод практически целиком зависит от уровня глюкозы в крови матери, так как сам активно ее образовывать не может.

Если же потребности тканей плода не могут быть обеспечены из-за гипогликемии у матери или плацентарной недостаточности, то плод может использовать альтернативные источники энергии, такие как кетоновые тела, полученные при окислении жирных кислот.

При длительно сохраняющемся низком поступлении глюкозы ткани плода начинают продукцию глюкозы, сначала путем гликогенолиза, а затем и глюконеогенеза. Кроме того, происходят комплексные изменения в метаболизме глюкозы, влияющие на рост и развития плода и имеющие непредсказуемые метаболические изменения в последующем

Особенностью углеводного обмена у плода и новорожденного является высокая активность процессов гликолиза, позволяющая лучше адаптироваться к условиям гипоксии. Интенсивность гликолиза у новорожденных на 30—35% выше, чем у взрослых; в первые месяцы после рождения она постепенно снижается. О высокой интенсивности гликолиза у новорожденных свидетельствуют высокое содержание лактата в крови и моче и более высокая, чем у взрослых, активность лактатдегидрогеназы в крови. Значительная часть глюкозы у плода окисляется по пентозофосфатному пути.

Родовой стресс у новорожденных, связанный с изменение температуры окружающей среды, появлением самостоятельного дыхания, возрастанием мышечной активности и усилением деятельности мозга, увеличивает расход энергии во время родов и в первые дни жизни, приводя к быстрому снижению содержания глюкозы в крови. Через 4—6 ч после рождения ее

Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412

содержание снижается до минимума (2,2—3,3 ммоль/л), оставаясь на таком уровне в течение последующих 3—4 дней. Повышенное потребление глюкозы тканями у новорожденных и период голодания после родов приводят к усилению

гликогенолиза и использованию резервного гликогена и жира.

Запас гликогена в печени у новорожденного в первые 6 ч жизни резко (примерно в 10 раз) сокращается, особенно при асфиксии и голодании. В кишечнике новорожденных ферментативный гидролиз лактозы (основного углевода пищи в этот период) несколько снижен и увеличивается в грудном возрасте. Обмен галактозы у новорожденных интенсивнее, чем у взрослых.

Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412

РЕЦИПРОКНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ГЛИКОЛИЗА И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА

ГОРМОНАЛЬНАЯ – РОЛЬ ИНСУЛИНА, АДРЕНАЛИНА, КОРТИЗОЛА, ГЛЮКАГОНА

ГЛИКОЛИЗ: В печени стимулируется инсулином, повышающим количество ключевых ферментов гликолиза

(гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы).

Адреналин ингибирует гликолиз в печени, подобно глюкагону. Однако он оказывает слабовыраженное активирующее действие на гликолиз в мышцах. Кроме этого, адреналин активирует распад жиров (липолиз), гликогена и глюконеогенез.

Кортизол ингибирует гликолиз и активирует катаболические процессы в организме: распад гликогена, жиров, белков.

Впечени активность глюкокиназы, кроме инсулина, регулируется другими гормонами:

активацию вызывает андрогены,

подавляют ее активность глюкокортикоиды и эстрогены.

Вдругих тканях активность гексокиназ

повышается тиреоидными гормонами,

снижается – глюкокортикоидами и соматотропином

Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412

ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ: Гормональная активация осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтез пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы.

Глюкагон стимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования (через протеинкиназу А)

АЛЛОСТЕРИЧЕСКАЯ – РОЛЬ АТФ, АДФ, АМФ, ЦИТРАТА, ЖИРНЫХ КИСЛОТ, ГЛЮКОЗО-6- ФОСФАТА, ФРУКТОЗО-6- ФОСФАТА, ФРУКТОЗО-1,6-ДИФОСФАТА, АЦЕТИЛ-SКОА

(я тут очень сильно намучилась, потому что инфа везде разная и её мало, но в итоге вышло очень здорово я собой довольна хочу чтобы вы это заценили кхкхкхкххк)

Важный момент: гликолиз и глюконеогенез – процессы, которые должны регулироваться независимо. То есть мы должны иметь возможность, в зависимости от того, чем сейчас занимается наш организм – работает или отдыхает, включить и выключать эти два процесса соответственно. Но мы должны делать это согласованно, чтобы не было ситуации, когда и гликолиз, и глюконеогенез включены, или наоборот, выключены.

Должна быть согласованная, но независимая регуляция.

Вот так вот согласованный механизм регуляции гликолиза и глюконеогенеза называется реципроктным. То есть эффекторы для ферментов разные, но берутся из общего пула. Например, не может у нас быть в клетке много и АТФ, и АМФ одновременно. У нас один, единственный пул адениловых нуклеотидов.

Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412

РЕГУЛЯЦИЯ ГЛИКОЛИЗА

Как я уже говорила, регуляцию мы производим на тех стадиях, которые являются необратимыми. То есть регуляцию гликолиза мы будем осуществлять путём аллостерического взаимодействия с ферментами, катализирующими необратимые реакции. Всего таких три:

ПЕРВЫЙ РЕГУЛЯТОРНЫЙ ПУНКТ – первая реакция гликолиза.

Тут всё достаточно просто: продукт – глюкозо-6-фосфат – аллостерически ингибирует фермент гексокиназу (или глюкокиназу, если в печени)

ВТОРОЙ РЕГУЛЯТОРНЫЙ ПУНКТ – третья реакция гликолиза.

Фермент – фосфофруктокиназа, и для неё мощным ингибитором будет АТФ, цитрат (который образуется в цикле Кребса), жирные кислоты. А вот мощный активатор – АМФ, и несложно догадаться почему. Если в клетке накапливается много АМФ, значит очень активно расщепляется АТФ, а это говорит нам о том, что в клетке идёт какой-то энергозатратный процесс, поэтому необходимо пополнять энергетические запасы – расщеплять глюкозу, то бишь, запускать гликолиз.

ТРЕТИЙ РЕГУЛЯТОРНЫЙ ПУНКТ – последняя, десятая реакцию гликолиза.

Превращение фосфоенолапирувата в пируват. Фермент: пируваткиназа. Его ингибиторы: ацетил-КоА, жирные кислоты (если много эфиров жирных кислот, значит у клетки много энергии, надо приостановить катаболические процессы).

Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412

РЕГУЛЯЦИЯ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА

Первая реакция глюконеогенеза – это реакция, катализируемая пируваткарбоксилазой – превращение пирувата в оксалоацетат.

Положительный аллостерический модулятор для пируваткарбоксилазы – Ацетил-SКоА.

Биосинтез глюкозы из пирувата усиливается каждый раз, когда в клетке накапливается Ацетил-SКоА – больше, чем требуется в данный момент для ЦТК.

Ацетил-SКоА служит так же отрицательным модулятором пируватдегидрогеназного комплекса, т.е. его накопление угнетает окисление пирувата до ацетил-КоА и способствует биосинтетическому превращению пирувата в глюкозу.

Второй регуляторный пункт: реакция, катализируемая фруктозо-1,6-дифосфатазой.

Эта реакция ингибируется АМФ и активируется АТФ. При низкой концентрации АМФ и высоком уровне АТФ происходит стимуляция глюконеогенеза. И наоборот, когда отношение концентрации АТФ к АМФ мало, в клетке происходит расщепление глюкозы.

Таким образом, количество глюкозы в крови, оттекающей от печени, зависит в основном от двух взаимосвязанных процессов: гликолиза и глюконеогенеза, которые в свою очередь регулируются ключевыми ферментами.

Следует отметить, что между гликолизом, интенсивно протекающим в мышечной ткани при ее активной деятельности, и глюконеогенезом, особенно характерным для печени, существует тесная взаимосвязь. При максимальной активности мышц в результате усиления гликолиза образуется избыток лактата, диффундирующий в кровь, а в печени значительная его часть превращается в глюкозу (глюконеогенез). Такая глюкоза затем может быть использована как энергетический субстрат, необходимый для деятельности мышечной ткани.

Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412

С днём таблиц!!!

РЕГУЛЯЦИЯ ГЛИКОЛИЗА И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА В ПЕЧЕНИ:

ГЛЮКОЗО-ЛАКТАТНЫЙ ЦИКЛ (ЦИКЛ КОРИ), ЕГО ЗНАЧЕНИЕ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТЕ. ИСТОЧНИКИ МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ В ОРГАНИЗМЕ.

Глюкозо-лактатный цикл – это циклический процесс, объединяющий реакции глюконеогенеза и реакции анаэробного гликолиза. Глюконеогенез происходит в печени, субстратом для синтеза глюкозы является лактат, поступающий в основном из эритроцитов или мышечной ткани.

Глюкозо-лактазный цикл или Цикл Кори открыла чешская ученая, лауреат Нобелевской премии Тереза Кори.

Он представляет собой биохимический транспорт лактата из мышц в печень и дальнейший синтез глюкозы из лактата, катализируемый ферментами глюконеогенеза.

ИСТОЧНИКИ ЛАКТАТА:

1)ЭРИТРОЦИТЫ У эритроцитов анаэробный гликолиз – единственный способ образования энергии(т.к. нет митохондрий),

поэтому там непрерывно образуется молочная кислота.

2)СКЕЛЕТНЫЕ МЫШЦЫ

В скелетных мышцах высокое накопление молочной кислоты (лактата) является следствием гликолиза при очень интенсивной работе, при этом внутриклеточный рН снижается до 6,3-6,5. Но даже при работе низкой и средней интенсивности в скелетной мышце всегда образуется некоторое количество лактата.

При накоплении лактата в мышцах возникает лакто-ацидоз, раздражаются чувствительные нервные окончания, что вызывает боль в мышцах.

Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412