Көмірсулар алмасуы және қызметі - 2.

Бауыр мен б±лшыќеттердегі лактаттыњ алмасу жолдары.

Лактат метаболизмніњ соњѓы µнімі болып табылмайды. Лактаттыњ ары ќарай пайдалануы оныњ бауырда пируватќа айналуымен байланысты. Ж±мыс істеуші б±лшыќет пен бауырдаѓы лактатдегидрогеназдыќ реакцияныњ баѓыты НАД+ -тіњ тотыќќан жєне тотыќсызданѓан формаларыныњ концентрациясыныњ ќатынасы єрт‰рлі болуымен ќабілеттенеді. НАД+ /НАДН ќатынасы жиырылушы б±лшыќетте бауырмен салыстырѓанда жоѓары.

Кори циклі (глюкозалактаттыќ цикл). Кори циклін келесі схемамен беруге болады. Глюконеогенез бен гликолиз процесстерініњ аѓзадаѓы µз ара байланысы, оѓан ‰ш м‰ше ќатысады.

Глюкоза Глюкоза Глюкоза

3,3 - 5,5 ммоль/л

3. 5

Глюконеогенез Гликолиз

2. 6

Лактат Лактат Лактат

161 -1,2 ммоль/л

1-жиырылушы б±лшыќеттен ќан аѓынымен лактаттыњ бауырѓа т‰суі; 2,3 - глюкозаныњ лактаттан бауырда т‰зілуі; 4-глюкозаныњ бауырдан ќан аѓынымен жиырылушы б±лшыќетке т‰суі; 5,6 - глюкозаныњ б±лшыќетте энергетикалыќ субстрат ретінде пайдаланып лактаттыњ т‰зілуі.

Б±лшыќетте пируват аланинге де айнала алады. Аланин ќан арќылы бауырѓа тасымалданады. Бауырда аланин аминотопты бµліп ќайтадан пируватќа айналады. Б±л тізбек глюкозоаланиндік цикл деп аталады. Лактаттыњ глюкоза синтезі ‰шін пайдалануыныњ тµмендеуі не (глюконеогенез ферментініњ аќауынан болатын) лактаттыњ концентрациясыныњ жоѓарлауына єкелуі м‰мкін, нєтижесінде рН мєні тµмендейді, лактатацидоз дамиды.

Глюкозаныњ бауырдаѓы синтезі . (Глюконеогенез).

Глюконеогенез - б±л глюкозаныњ кµмірсу емес табиѓаттаѓы заттардан синтезделуі процессі. Глюконеогенездіњ негізгі субстраты пируват, лактат, глицерин, аминоќышќылдар.

Глюконеогенез процессі аѓзаны глюкозамен кµмірсу мµлшері жеткіліксіз диетамен (Физикалыќ ж‰ктемеді, аштыќта) ќамтамассыз етеді. Глюкозаныњ т±раќты мµлшерініњ (ќандаѓы) болуы ж‰йке ж‰йесі мен эритроциттер ќызметіне µте ќажет. Ќандаѓы глюкоза концентрациясыныњ белгілі бір критерийлік тµмен дењгейден тµмендеуінде мидыњ ќызметі б±зылады. Гипогликемияныњ ауыр формасында коматоздыќ ќалып дамиды жєне µлім болуы м‰мкін.

Глюкоза май ±лпасында глицеролдыњ шыѓу кµзі ‰шін ќажет. Глицерол глицеридтер ќ±рамына кіреді. Ол кµптеген ±лпаларда лимон ќышќылы циклініњ интермедиаттарыныњ концентрациясын эффектілі ±стауда мањызды рольді атќарады. Б±л аѓзаныњ калорияѓа ќажеттілігініњ кµп бµлігін майлар атќарса да глюкозаныњ белгілі бір мµлшеріне деген ќажеттілік ќашанда т±раќты болатындыѓын кµрсетеді.

Сонымен бірге, глюкоза ќањќа б±лшыќеттері ‰шін анаэробтыќ жаѓдайда отынныњ жалѓыз кµзі ќызметін атќарады. Глюкоза с‰т бездеріндегі с‰т ќантыныњ (лактоза) алѓызаты жєне ±рыќтан даму кезењінде активті ќабылданады. Глюконеогенез арќылы ќаннан ±лпалыќ метаболизм µнімдері, мысалы, б±лшыќет пен эритроциттерде т‰зілетін лактат, май ±лпасынан т‰зілетін глицерол жойылады.

Глюконеогенез негізінен бауырда, аз инсенсивті т‰рде б‰йректіњ ќыртысты ќабыѓында, ішектіњ шырышты ќабыќтарында µтеді.

Глюконеогенезге єрт‰рлі субстраттардыњ ќосылуы аѓзаныњ физиологиялыќ жаѓдайына тєуелді. Лактат ж±мыс істеуші б±лшыќеттер мен эритроциттердегі анаэробтыќ гликолиздіњ µнімі. Глицерин постабсорбтыќ кезењдегі немесе физикалыќ ж‰ктемедегі майлардыњ гидролизінде т‰зіледі. Аминоќышќылдар б±лшыќет белоктарыныњ ыдырауы нєтижесінде т‰зіледі.

Глюконеогенездіњ кµптеген реакциялары гликолизге ќарсы баѓытталѓан (2,4,5-9 реакциялар), себебі олар ќайтымды, сондыќтан, гликолиздіњ сєйкес келуші реакциялары катализдейтін ферменттермен ќайта ќайтарылады. Гликолиздіњ ќайтымсыз реакциялары: 1-реакция гексокиназдыќ жєне глюкозо-1-фосфат пен УДФ-глюкоза арасындаѓы, 2-реакция фруктоза-6-фосфатпен фруктозо-1,6-бисфосфат арасындаѓы, 3-реакция пируват пен фосфоэнолпируват арасындаѓы реакциялар арнайы ферменттердіњ ќатысуы арќылы айналып µтеді. Єрбір ќайтымсыз реакция субстраттыќ циклді ќ±райды. Глюконеогенезде ‰ш цикл кездеседі. Б±л циклдер реттеуші механизмдердіњ н‰ктесі ќызметін атќарады, нєтижесінде метаболиттердіњ аѓыны µзгереді немесе глюкозаныњ ыдырауы мен синтезініњ баѓыттары µзгереді.

Бірінші субстраттыќ цикл реакциясыныњ баѓыты негізінен глюкоза концентрациясымен реттеледі. Ас ќорытылѓанда ќандаѓы глюкоза концентрациясы жоѓарлайды. Б±л жаѓдайда глюкокиназаныњ активтілігі максимальды. Соныњ нєтижесінде гликолиттік реакция глюкоза глюкоза -6-фосфат к‰шейеді.

Сонымен бірге, глюкокиназаныњ синтезін индуцирлейді жєне сол арќылы глюкозаныњ фосфорлануын к‰шейтеді. Бауырдаѓы глюкокиназа глюкоза-6-фосфат арќылы ингибирленбейді, сондыќтан негізгі бµлігі гликолиттік жолѓа баѓытталады (б±лшыќетте гексокиназа ингибирленеді).

Глюкоза-6-фосфаттыњ глюкозаѓа айналуын спецификалыќ фермент глюкоза-6-фосфатаза катализдейді. Ол, бауырда, б‰йректе болады, біраќ б±лшыќет пен б‰йректерде кездеспейді. Б±л фермент ±лпалардыњ глюкозаны ќанѓа бµлуіне м‰мкіндік береді.

Гликогенніњ глюкозо-1-фосфат т‰зіп ыдырауы фосфорилаза арќылы атќарылады. Ал гликогенніњ синтезі УДФ-глюкоза т‰зілуі арќылы жєне одан гликогенсинтазамен катализденіп гликогенге глюкоза ќосылуы арќылы µтеді.

Екінші субстраттыќ цикл: фруктозо-1,6-бисфосфаттыњ фруктоза-6-фосфатќа айналуы спецификалыќ фермент фруктозо-1,6-бисфосфатазамен катализделінеді. Б±л фермент бауырда, б‰йректе болады жєне кµлденењ жолаќтыќ б±лшыќеттерде де аныќталѓан.

Екінші субстраттыќ цикл реакциясыныњ баѓыты фосфофруктокиназа мен фруктозо-1,6-бисфосфатфосфатаза ферментімен катализденеді. Б±л ферменттердіњ активтілігі фруктозо-2,6-бисфосфаттыњ концентрациясына тєуелді. Ол фруктозо-6-фосфаттыњ фосфорлануы жолымен бифункционалдыќ фермент (БИФ) катализдеуімен т‰зіледі.

Киназдыќ активтілік БИФ-тіњ дефосфорланѓан формасында (БИФ-ОН) байќалады. БИФ-тіњ дефосфорланѓан формасы абсорбтыќ кезењге, инсулин-глюкагондыќ индекстіњ жоѓары болѓанындаѓы жаѓдайѓа тєн.

Тµмен инсулин-глюкагондыќ индексте, ±заќ ашыќќан кезењге тєн, БИФ-тіњ фосфорлануы µтеді. Оныњ фосфатазалыќ активтілігі жоѓарлайды, нєтижесінде фруктозо-2,6-бисфосфаттыњ мµлшері тµмендейді, ол гликолиздіњ тежелуіне жєне глюконеогенезге ауысуѓа єкеледі.

Киназдыќ жєне фосфатаздыќ реакцилар БИФ-тіњ єрт‰рлі активті орталыќтарымен катализделінеді, біраќ ферменттіњ екі жаѓдайыныњ біреуінде -фосфорланѓан жєне дефосфорланѓан - активті орталыќ ингибирленген болады.

‡шінші субстраттыќ цикл - пируват пен фосфоэнолпируват арасында µтеді.

Митохондрияда пируваткарбоксилаза ферменті болады, ол АТФ, биотин, Со2 ќатысуымен пируватты оксалоацетатќа айналдырады. Цитозолда екінші фермент фосфоэнолпируваткарбоксикиназа болады, ол оксалоацетаттыњ митохондриядан шыѓарылуы µте ќиын. Ол оксалоацетаттыњ митохондриядан жењіл µте алатын ќосылыс малатќа немесе аспартатќа айналып оњай µткен соњ ќайтадан оксалоацетатќа айналуы арќылы іске асады.

‡шінші субстраттыќ циклдіњ реттелуінде негізгі рольді пируваткиназа атќарады. Оныњ фосфорланѓан формасы активсіз, дефосфорланѓан формасы активті.

Глюконеогенез реакциясы пируват  оксалоацетат  фосфоэнолпируват аѓзаныњ кезкелген жаѓдайында µте алады. Б±л оксалоацетат концентрациясын белгілі бір дењгейде ±стау ќажеттілігімен байланысты. Себебі оксалоацетат тек глюконеогенезде ѓана емес, сонымен бірге басќа да процессте, мысалы, цитрат циклі, заттардыњ трансмембраналыќ тасымалдануы, аминоќышќылдар синтезінде пайдаланылады.

Глюконеогенездіњ пируваттан т‰зілуініњ ќосынды тењдеуі:

2 пируват + 4 АТФ + 2 ГТФ + 2 НАДН + Н+ +4Н2О 

 глюкоза + 4 АДФ + 2ГДФ + 6Н3РО4 + 2НАД+

Бауырда гликолиз бен глюконеогенездіњ реттелуі.

Бауыр басќа м‰шелермен салыстырѓанда ењ к‰рделі глюкоза алмасуларымен ерекшеленеді. Екі ќарама-ќарсы процесс - гликогенніњ синтезімен ыдырауынан басќа ќарама-ќарсы процесстер гликолиз бен глюконеогенез де бауырда µте алады.

1.Бауырдаѓы екі аталѓан процесстердіњ µтуіндегі глюкоза метаболизмініњ баѓыты ќоректену ритміне байланысты. Асќорытуда глюкозаныњ кµп бµлігі (жартысына жуыѓы) ќаќпалы венадан бауырда ±сталынады, гликогенніњ синтезіне, майлардыњ синтезіне ж±мсалады. Майлар синтезі ‰шін бастапќы субстраттар - -глицерофосфат жєне май ќышќылдары гликолиз процессі мен пируваттыњ тотыѓып декарбоксилденуі процессінде т‰зіледі. Майлардыњ глюкозадан синтездеуді май ±лпаларындаѓы жоѓарыдаѓыѓа ±ќсас µтеді.

2. Бауырдыњ гликолизді глюконеогенезге жєне керісінше ауыстырып ќосуы инсулин мен глюкагон ќатысуымен келесі активтендіру жолдары бойынша атќарылады. 1-аллостерлік механизм; 2-ферменттіњ фосфорлану -дефосфорлануы немесе ковалентті т‰рлендіруі механизмі арќылы; 3-синтездіњ индукция / репрессиясы (негізгі ферменттердіњ) арќылы

Реттелу гликолиз бен глюконеогенездіњ ќайтымсыз стадияларына баѓытталады.

Кµмірсуѓа бай таѓамды ќабылдаѓаннан кейінгі кезењде инсулин-глюкагондыќ индекс жоѓарлайды, гендердіњ транскрипциясы индуцирленеді жєне гликолиттік ферменттер глюкокиназа фосфофруктокиназа, пируваткиназа. Мµлшерлері жоѓарлайды, б±л гликолиттік ионды стимулдейді.

Инсулин - глюкагондыќ индекстіњ тµмендеуі ген транскрипциясында б±л ферменттіњ синтезі тµмендейді; біраќ глюконеогенез ферменттері -фосфоэнолпируват карбоксикиназа, фруктоза-6-фосфатаза, глюкоза-6-фосфатаза синтездеуі жоѓарлайды нєтижесінде глюконеогенез стимулденеді.

Гепатоциттердіњ энергетикалыќ статусыныњ реттелуі глюкозаныњ аэробтыќ ыдырауы жылдамдыѓыныњ µзгеруі жолымен атќарылады.

Бауыр торшаларында глюкоза тек гликогенніњ жєне майдыњ синтезі ‰шін ѓана пайдаланылмайды, сонымен бірге, экспортќа шыѓарылатын жєне гепатоциттердіњ µздерініњ µмірі ‰шін ќажетті заттардыњ синтезі ‰шін керек энергияныњ да шыѓу кµзі. АТФ пируваттыњ тотыѓып декарбоксилденуі жєне ацетил-КоА-ныњ цитрат циклінде тотыѓуы нєтижесінде µтетін аэробтыќ гликолиздегі субстраттыќ жєне тотыѓып фосфорлану реакцияларында синтезделеді.

Гепатоциттердегі АТФ-тіњ негізгі пайдаланылушылары заттардыњ трансмембраналыќ тасымалдануы, белоктар, гликоген, майлар синтезі, глюконеогенез процессі болып табылады. Б±л процесстердегі АТФ-тіњ ж±мсалу жылдамдыѓы оныњ синтезделу жылдамдыѓына тєуелді. Б±л АТФ пен АМФ-тердіњ кейбір гликолиттік ферменттердіњ аллостерлік эффектор болуымен жеткізіледі. Мысалы, АМФ фосфофруктокиназаны активтендіреді жєне фруктозо-1,6-бисфосфаттыњ фосфатазасын ингибирлейді, ал АТФ пируваткиназаны ингибирлейді.

Сондыќтан, АТФ-тіњ ж±мсалуы к‰шейгенде жєне оныњ концентрациясы тµмендегенде (бір мезгілде АМФ концентрациясы жоѓарлаѓанда) гликолиз жєне АТФ синтезі активтеледі, ал глюконеогенез тежеледі. АТФ пен АМФ-ке катаболизмніњ жалпы жолдарыныњ реакцияларыныњ жылдамдыѓы да тєуелді.

Глюкоза метаболизмініњ гексозаминомонофосфаттыќ жолы немесе глюкозаныњ пентозофосфаттыќ айналу жолы.

Цитоплазмада µтеді. Екі этаптан: 1.-тотыѓып ж‰ру; -2-тотыќпай ж‰ру реакцияларынан т±рады.

Тотыѓып ж‰ру реакциялары, б±л пентозофосфаттыќ жолдаѓы глюкоза молекуласыныњ глюкоза-6-фосфат молекуласына айналып жєне ол екі рет тотыѓып рибоза-5-фосфат молекуласын берумен аяќталады. Реакциялар барысында 2НАДФН2, СО2 молекулалары т‰зіледі.

Тотыќпай ж‰ру реакциялары-б±л кµптеген ќайтымды реакциялардыњ жиыны. Олардыњ єрќайсысы б±л екі жєне ‰ш кµміртекті фрагменттерді бір моносахаридтен келесісіне ауыстыру. Моносахаридтер арасында µз молекуласыныњ бµліктерініњ ауыстырылулары да ж‰реді. Б±л жаѓдайда єрт‰рлі кµміртегініњ сандыќ мµлшері болатын моносахаридтер реакцияѓа т‰сетін пентозофосфаттардан синтезделеді. Олар триозалар (мысалы, фосфоглицериндік альдегид), тетрозалар, гексозалар, гептозалар. Тотыќпай ж‰ру этапыныњ реакциялары трансальдолазалар жєне транскетолазалармен катализделінеді. Транскетолазалардыњ коферменті В1-витамині. Реакциялар нєтижесінде рибозо-5-фосфаттыњ алты молекуласы глюкоза-6-фосфаттыќ молекуласына айналады. Б±л бес глюкоза-6-фосфат молекулалары таѓы бір молекуланы ќосып алып ќайтадан пентозофосфаттыќ жолѓа т‰седі. Цикл пайда болады. Оныњ єрбір айналымында бір глюкоза-6-фосфат молекуласы (алтауыныњ ішіндегі) толыѓымен СО2 жєне Н2О -ѓа дейін толыќ тотыѓады.

Пентозофосфаттыќ жолдыњ ќорытынды тењдеуі.

6 глюкозо-6-фосфат+12 НАДФ⁺  6 Со₂ + 12 НАДФН₂ + 12 Н⁺ + 5 глюкозо-6-фосфат

Пентозофосфаттыќ жолдыњ тотыѓу этапыныњ мањызы.

1.Жасуша ‰шін НАДФН₂ –ніњ негізгі шыѓу кµзініњ бірі. Б±л НАДФН₂ цитоплазмада т‰зіледі, сондыќтан µзіндегі сутекті митохондриялыќ ж‰йе бойынша оттегі тотыѓуына бермейді, АТФ т‰зілмейді. Ол µзіндегі сутектерді май ќышќылдарыныњ, холестеринніњ жєне басќа да стероидтардыњ синтезіне, монооксигеназдыќ реакцияларѓа береді.

2.Нуклеотидтердіњ, коферменттердіњ жєне басќа да заттардыњ синтезі ‰шін ќ±рылыстыќ материал пентозалар т‰зіледі.

Пентозофосфаттыќ жолдыњ тотыќпай ж‰ру этапыныњ мањызы.

1.Єрт‰рлі кµміртегініњ сандыќ мµлшері болатын моносахаридтердіњ шыѓу кµзі. Б±л єрт‰рлі синтездер ‰шін ќ±рылыстыќ материал, сонымен бірге, єрт‰рлі олигосахаридтердіњ синтезі (торшаныњ єрт‰рлі рецепторларыныњ ќ±рамына кіретін) ‰шін де.

2.Т‰зілетін фосфоглицериндік альдегид пентозофосфаттыќ жол мен метаболизмніњ басќа да жолдарыныњ арасындаѓы ќосарландырѓыш н‰кте. Мысалы; ол майлар синтезінде ќажет фосфоглицеринге дейін тотыќсыздануы м‰мкін.

І - тотыѓу этапыныњ схемасы.

Пентозофосфаттыќ жолдыњ жылдамдыѓы 6-фосфоглюконатдегидрогеназа арќылы немесе (НАДФН2 жєне АТФ артыќ болѓанда) -глюкозо-6-фосфатдегидрогеназамен реттеледі.

Пентозафосфаттыќ жолдыњ реакциялары б±л ферменттердіњ генетикалыќ дењгейдегі биосинтезі реттелуімен атќарылады.

Пентозафосфаттыќ жол барлыќ типтегі торшаларда µтпейді. Біршама интенсивті бауырда, эритроциттерде, б‰йрек‰стілерде, жыныс бездерінде, май ±лпасында, с‰т бездерінде µтеді. Біраќ б±л ±лпаларда да 25-30 %-тен аспайтын глюкоза мµлшері ѓана ыдырайды. Жоѓарыда аталѓан ±лпаларда пентозафосфаттыќ жолдыњ интенсивті ж‰руі оларѓа НАДФН2-ніњ кµп керектілігінен.

Мысалы, Май ±лпасында майлардыњ синтезі ‰лкен жылдамдыќта ж‰реді. Бауырда майлардыњ, холестеринніњ синтезі µтеді. Б‰йрек‰стілер мен жыныс бездерінде стероидтыќ гормондар синтезделеді. Олар ‰шін НАДФН2 -ніњ кµп мµлшері ќажет.

Эритроциттерде НАДФН2 оттегініњ уландырушы єсерінен ќорѓау ‰шін ќажет. Себебі эритроциттерде кµптеген ферменттердіњ активті орталыќтарында -SН- топтары болады, олар оттегі єсерінен тотыѓуы м‰мкін. Глюкозаныњ пентозофосфаттыќ жолдаѓы ыдырауында жиналѓан НАДФН2 б±л-SН-топтарын регенерациялауѓа м‰мкіндік береді. Егер б±л процесс µтпесе оттегі тотыќтыруы гемолизге єкеледі.

Кµмірсулар метаболизмініњ гормондармен реттелуі.

Кµмірсулар алмасуын ыќпал етуші гормондардыњ єсерін кейбір биохимиялыќ кµрсеткіштерді аныќтаѓанда кµруге болады. Мысалы; ќандаѓы глюкоза концентрациясын.

Гормондарды екі топќа: -1.ќандаѓы глюкозаныњ дењгейін жоѓарлатушылар; -2.ќандаѓы глюкозаныњ дењгейін тµмендетушілер.

Екінші топќа тек инсулин ѓана жатќызылады.

Гормондарды тікелей жєне жанама єсер етушілерге де бµлуге болады.

Тікелей єсер ететін гормондар

Инсулин

Инсулинніњ єсерініњ негізгі механизмдері:

1.Инсулин плазмалыќ мембрананыњ глюкоза ‰шін µткізгіштігін жоѓарлатады. Инсулинніњ б±л эффектісі жасушадаѓы кµмірсулар метаболизмініњ негізгі шектеуші звеносы болып табылады.

2.Инсулин глюкокортикостероидтардыњ гексокиназа тежеуші єсерін болдырмайды.

3.Инсулин генетикалыќ дењгейде кµмірсулар метаболизмініњ ферменттерініњ (соныњ ішінде негізгі ферменттердіњ де) биосинтезін стимулдейді.

4.Инсулин май ±лпалары торшаларында триглицеридлипазаны ингибирлейді (майлар ыдырауыныњ негізгі ферменті).

Инсулинніњ ќанѓа секреттелуініњ реттелуі ж‰йке-рефлекторлыќ механизмініњ ќатысуымен µтеді. Ќан тамырларыныњ ќабырѓасында глюкозаѓа сезімтал ерекше хемирецепторлар болады. Ќанда глюкоза концентрациясыныњ жоѓарлауы инсулинніњ ќанѓа секреттелуін дамытады, глюкоза торшаѓа µтеді, сондыќтан оныњ ќандаѓы концентрациясы тµмендейді.

Басќа барлыќ гормондар ќандаѓы глюкоза концентрациясын жоѓарлатуды ж‰ргізеді.