Глюконеогенез. Сергеева А.В

Глюкоза – практически универсальный источник энергии и строительный блок.

Некоторые ткани млекопитающих получают всю необходимую энергию только из глюкозы: для головного мозга и нервной системы человека, а так же эритроцитов, яичек, мозгового вещества почек и эмбриональных тканей, глюкоза служит единственным или же главным источником энергии.

Только для работы мозга ежедневно требуется 120 грамм глюкозы – это больше половины глюкозы, запасенной в виде гликогена в мышцах и печени; однако этих запасов не всегда хватает.

В периоды нехватки глюкозы организм должен синтезировать глюкозу из предшественников неуглеводной природы.

Этот синтез осуществляется по метаболическому пути – глюконеогенезу –

это «новое» образование сахаров, в котором пируват и другие соединения, состоящие из трех или четырех атомов углерода, превращаются в глюкозу.

Уживотных важными предшественниками глюкозы являются лактат, пируват и глицерин, а так же некоторые аминокислоты.

Умлекопитающих глюконеогенез протекает в основном в печени и в меньшей степени в корковом веществе почек.

Например лактат, образующийся в мышцах в результате анаэробного гликолиза при тяжелой физической нагрузке, снова поступает в печень и превращается в глюкозу , которую кровь переносит обратно в мышцы, где из нее образуется гликоген (цикл Кори).

Метаболические пути гликолиза и глюконеогенеза не идентичны, они протекают в противоположных направлениях, хотя на самом деле они имеют несколько общих стадий.

Семь из десяти ферментативных реакций глюконеогенеза это обратимые реакции гликолиза. Но три реакции гликолиза in vivo

не обратимы и не могут использоваться в глюконеогенезе:

1.Превращение глюкозы в глюкозо-6-фосфат под действием гексокиназы

2.Фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с образованием фруктозо-1,6-бифосфата под действием фосфофруктокиназы-1.

3.Превращение фосфоенолпирувата в пируват при участии пируваткиназы

Если вспомнить схему гликолиза:

Превращение глюкозы в глюкозо-6- фосфат под

действием

гексокиназы - необратима

•Фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с образованием фруктозо-1,6-бифосфата под действием фосфофруктокиназы-1 - НЕОБРАТИМА

•Превращение фосфоенолпирувата в пируват при участии пируваткиназы - НЕОБРАТИМА

Вглюконеогенезе эти необратимые стадии осуществляются другим набором ферментов таким образом, что они протекают необратимо в сторону образования глюкозы.

Таким образом, в клетках, как гликолиз, так и глюконеогенез протекают необратимо.

I.Превращение пирувата в фосфоенолпируват протекает в две экзергонические стадии.

Фосфорилирование пирувата осуществляется по обходному пути, состоящему из последовательности реакций, которые требуют участия как цитозольных так и митохондриальных ферментов. Первый путь является основным, если главным предшественником для синеза служит пируват или аланин.

Второй путь актуален, когда предшественником синтеза является лактат.

Первый путь превращения пирувата в ФЕП. (начальный продукт-пируват).

А. Пируват транспортируется из цитозоля в митохондрии или образуется в митохондриях из аланина в процессе трансаминирования.

Затем митоходриальный фермент

пируваткарбоксилаза в присутствии

кофермента биотина превращает пируват в оксалоацетат.

Митохондриальная мембрана не содержит переносчиков оксалоацетата, поэтому до переноса в цитозоль образовавшийся из пирувата оксалоацетат переходит в востановленную форму – малат под действием малатдегидрогеназы используя NADH.

Малат покидает митохондрии под действием специальной транспортной системы находящейся во внутренней митохондриальной мембране. В цитоплазме малат вновь окисляется с образованием NADH.

Первый путь превращения пирувата в ФЕП. (начальный продукт-пируват).

Б. Оксалоацетат затем превращается в ФЕП под действием

фосфоенолпируваткабоксикиназы

в присутствии GTF в качестве донора фосфорильной группы.

Почему данные реакции проводятся в митохондриях?