16.1.1. Глюконеогенезата - биосинтеза на глюкоза от не-въглехидрат природата на различните съединения. Биологичната роля на глюконеогенезата е да се поддържа постоянно ниво на глюкоза в кръвта, която е необходима за нормалното енергоснабдяването на тъкани, които се характеризират с непрекъсната нужда от въглехидрати. Това е особено вярно на централната нервна система.
Роля на глюконеогенезата увеличава с недостатъчен прием на хранителни въглехидрати. Така, в глад човешкото тяло може да се синтезира до 200 грама глюкоза на ден. Глюконеогенезата по-бързо от други метаболитни процеси, отговорни за диета промени: въвеждане на голям брой хранителни протеини и мазнини активира процесите на глюконеогенезата; излишните въглехидрати, обратно, инхибира туморния глюкоза.
Интензивен физическа активност, придружено от бързото изчерпване на глюкоза в организма. В този случай, чрез глюконеогенезата е първичните въглехидрати попълване ресурси, предотвратяване на развитието на хипогликемия. Глюконеогенезата в тялото е тясно свързана с процесите на неутрализация на амоняк и поддържане на алкално-киселинното равновесие.
16.1.2. Основната мястото на глюкоза биосинтеза на де ново е черният дроб. Глюконеогенезата се случва и в бъбречната кора. Смята се, че допринася за бъбречна глюконеогенезата във физиологични условия, е около 10% глюкоза, синтезирано в тялото; в патологични състояния, като този дял може да нарасне значително. намерени ниска активност глюконеогенеза ензими в лигавицата на тънките черва.
16.1.3. Последователност реакции глюконеогенезата е искане на съответните реакции на гликолиза. Само три реакции на гликолизата са необратими трябва да се проведе в рамките на техните значими енергийни смени:
а) фосфорилирането на глюкоза;
б) фосфорилиране на фруктоза-6-фосфат;
в) превръщане на фосфоенолпируват да пируват.
Заобикаляйки тези енергийни бариери осигуряват ключови ензими на глюконеогенезата.
Обратната прехода на пируват до фосфоенолпируват изисква два ензима. Първият от тях - пируват - катализира реакцията за образуване на оксалоацетат (Фигура 16.1, реакция 1). Коензим на пируват карбоксилаза е биотин (витамин Н). Реакцията се извършва в митохондриите. Неговата роля е да подпомага възстановяването на оксалацетат фонд за цикъла на Кребс.
Всички последващи реакции на глюконеогенезата се провеждат в цитоплазмата. Митохондриална мембрана е непропусклив за оксалоацетат, и се транспортира до цитоплазмата под формата на други метаболити: малат и аспартат. Цитоплазмата на тези съединения отново се трансформира в оксалоацетат. С помощта fosfoenolpiruvatkarboksikinazy оксалоацетат от фосфоенолпируват образува (фигура 16.1, реакцията 2).
Фосфоенолпируват в резултат на лечението на редица реакции на гликолиза продължават към фруктоза-1,6-дифосфат. Превръщането на фруктоза 1,6-бифосфат в фруктоза 6-фосфат се катализира fruktozodifosfatazoy (фигура 16.1, реакцията 3).
Фруктоза 6-фосфат изомеризира до глюкоза-6-фосфат. Глюконеогенезата крайната реакция е хидролизата на глюкозо-6-фосфат чрез ензима глюкоза-6-фосфатаза (фигура 16.1, реакцията 4).
Фигура 16.1. Байпас реакция глюконеогенеза.
16.1.4. Основните източници на глюкоза в глюконеогенезата са лактат, аминокиселини, глицерол и метаболити на цикъла на Кребс.
Лактат - крайният продукт на анаеробно окисление на глюкоза. Могат да бъдат включени в глюконеогенезата след окисляване на пируват до лактат дехидрогеназа в реакцията (вж. Раздел "гликолиза", фигура 14.4, реакцията 11). Когато продължителна физическа работа е основният източник на лактат скелетните мускули, клетките, в които анаеробни процеси преобладават. Натрупването на млечна киселина в мускулите ограничава ефективността им. Това се дължи на факта, че рН се намалява с увеличаване на концентрацията на млечна киселина в тъкан (ацидоза млечна киселина). промяна PH води до инхибиране на ключови ензими на метаболитни пътища. В резултат на използване на млечна киселина важно място принадлежи към глюкоза-лактат Кори цикъл (фигура 16.2).
Фигура 16.2. цикъл Кори и глюкозо-аланин цикъл (обяснение в текста).
Гликогенни аминокиселини. които включват най-протеин аминокиселини. Водещата роля в глюконеогенезата принадлежи сред аланин аминокиселини. които могат да бъдат превърнати в пируват чрез трансаминиране. Когато постите, физическа работа и други условия в тялото работи глюкозо-аланин цикъл. Кори цикъл подобен на лактат (фигура 16.2). Наличието на аланин цикъл - Глюкоза предотвратява отравяне на тялото, тъй като няма мускулни ензими, използващи амоняк. В резултат на това обучение цикъл мощност значително нараства.
Други аминокиселини могат, като аланин, превърнати пируват, и в междинните съединения на цикъла на Кребс (# 945; кетоглутарат, фумарат, сукцинил-CoA). Всички тези метаболити могат да бъдат превърнати в оксалоацетат и включени в глюконеогенезата.
Глицерол - продукт на хидролизата на липиди в мастната тъкан. Този процес е значително увеличен по време на пост. Глицеролът се превръща в черния дроб dioksiatsetonfosfat - гликолиза междинно съединение, и може да се използва в глюконеогенезата.
Мастна киселина и ацетил-СоА не са прекурсори на глюкоза. Окисляване на тези съединения осигурява енергия за синтез на глюкоза.
16.1.5. Енергиен баланс. Път глюкоза синтез на пируват (фигура 16.3) съдържа три реакции придружени от консумацията на АТР или GTP енергия:
а) образуване на оксалоацетат от пируват (АТР молекула се консумира);
б) образуване на оксалоацетат от фосфоенолпируват (прекарва GTP молекула);
в) третиране на първия субстрат фосфорилиране - образуване на 1,3-diphosphoglycerate от 3-фосфоглицерат (АТР молекула се консумира).
Всяка от тези реакции се повтаря два пъти, за да се образува една молекула глюкоза (С 6) 2 молекула използва пируват (С 3). Следователно, енергийния баланс на синтеза на глюкоза от пируват - 6 молекули на нуклеозидни трифосфати (четири молекули на АТР и 2 молекули на GTP). Когато се използват други прекурсори на биосинтезата на глюкоза енергиен баланс е различен.
Фигура 16.3. Енергийният баланс на биосинтезата на глюкоза от лактат.
16.1.6. Регламент на глюконеогенезата. скорост на глюконеогенезата се определя от наличието на субстрати - глюкоза прекурсори. Повишената концентрация на всеки от прекурсорите на глюкоза в кръвта води до стимулиране на глюконеогенеза.
Някои метаболити са алостерични ефектори на ензими на глюконеогенезата. Например, ацетил-СоА в повишени концентрации алостерично активира пируват карбоксилаза катализира първоначалната реакция на глюконеогенеза. Аденозин, напротив, има инхибиторен ефект върху fruktozodifosfatazu и излишната глюкоза потиска глюкоза-6-фосфатаза.
Хормон панкреатичен глюкагон, надбъбречна хормони адреналин и кортизол се повиши степента на биосинтеза на глюкоза в организма, увеличаване на активността на ключови ензими на глюконеогенезата или увеличаване на концентрацията на тези ензими в клетките. Панкреаса хормон инсулин насърчава процент намаляване глюконеогенезата в тялото.
16.2.1. Гликоген - биополимер състои от глюкозни остатъци, е съставна част на всички животински и човешки тъкани (виж фигура 14.1.). Този полизахарид е основният източник на енергия и въглехидрати резерви в организма.
Гликоген варира широко в структура и относителна молекулна маса. Молекули му разклонена. Глюкоза остатъци образуват верига, в която те са свързани помежду # 945; 1,4-гликозидни връзки. Разклоняването образува използване # 945; -1,6-гликозидни връзки.
Голяма част от глюкозата, идващи от храната се превръща в гликоген в клетките на черния дроб. Това се дължи на факта, че лесно разтворим натрупване на глюкоза в клетките, ще доведе до рязко увеличение на осмотичното налягане и разрушаването на клетъчната мембрана.
16.2.2. Молекулата на глюкоза се фосфорилира от ензим глюкокиназата (в хепатоцити) или хексокиназа (в други клетки) за образуване на глюкоза-6-фосфат. Този метаболит повлиян фосфоглюкомутаза превръща в глюкоза 1-фосфат (фигура 16.4, реакция 1).
Фигура 16.4. Реакциите биосинтеза на гликоген.
Глюкоза 1-фосфат взаимодейства с уридин трифосфат (UTP) в присъствието на ензима UDP-глюкоза пирофосфорилазен да образуват UDP-глюкоза - основен метаболит на въглехидратния метаболизъм (фигура 16.4, реакцията 2).
Прехвърляне на глюкоза остатък от UDP-глюкоза на семена полизахарид верига носи гликоген - регулаторен ензим на този път (фигура 16.4, реакцията 3). Гликоген синтаза съществува в две форми: гликоген синтаза б (неактивен) и гликоген синтаза (активен). Превръщането на Форма А във Форма б катализирана от сАМР-зависима протеин киназа, един обратен процес - протеин фосфатази.
образуване # 945; 1,6 гликозидни връзки в молекулата катализира гликоген разклонен ензим или transglyukozidaza (фигура 16.5).
Фигура 16.5. образуване # 945; -1,6-гликозидни връзки в молекулата на гликоген.
Мобилизиране на гликоген и гликогенолизата.
16.3.1. Мобилизиране, или повреда на гликоген - превръщане на глюкозата в гликоген процес срещащи се в черния дроб. По този начин разграждането на гликоген в черния дроб, заедно с глюконеогенезата участва в поддържането на нивата на кръвната захар.
Фигура 16.6. Реакциите мобилизация на гликоген.
Първата реакция е вътреклетъчен ензим катализира разцепването на гликоген фосфорилаза гликоген (Фигура 16.6, реакция 1). Това е протезна група пиридоксал (витамин B 6 производно).
Гликоген фосфорилаза - регулаторен ензим, то съществува в две форми: фосфорилаза а (активна) и б фосфорилаза (неактивен). Лятно фосфорилаза Ь да фосфорилаза киназа и фосфорилаза катализира които фосфорилират неактивен ензим. Превръщането на фосфорилаза а да фосфорилаза Ь катализира протеин фосфатаза, която носи дефосфорилиране активен ензим. Трябва да се отбележи, че процесът на ускорение на мобилизация гликоген настъпва едновременно с инхибирането на неговата биосинтеза, и обратно. Активирането на гликоген фосфорилаза продукция хормони епинефрин и глюкагон.
Фосфорилаза разцепва молекулата на гликоген само # 945; 1,4-гликозидни връзки. разцепване # 945; 1,6 гликозидни връзки проведени AMILO-1,6-гликозидаза хидролитично да се образува свободен глюкоза.
Глюкоза 1-фосфат, оформен в фосфорилаза реакции, включващи вече известен ензим фосфоглюкомутаза преминава в глюкозо-6-фосфат (фигура 16.6, реакцията 2).
16.3.2. Последващото съдбата на глюкозо-6-фосфат, образувана по време на разграждането на гликоген в различни тъкани е различен.
Както вече споменахме, в черния дроб и бъбреците на разположение ензим глюкоза-6-фосфатаза. разцепва фосфат от глюкоза-6-фосфат (фигура 16.6, реакцията 3). Получената глюкоза дифундира в кръвта, който се абсорбира от клетките на организма и служи като източник на енергия за тях.
В мускулната тъкан ензим глюкоза-6-фосфатаза отсъства. Следователно, глюкозо-6-фосфат, образувана по време на разпадането на гликоген претърпява допълнително превръщане на гликолитичен път за образуване на лактат (този процес се нарича гликогенолизата). Получената в реакции субстрат фосфорилиране, АТР се използва в процес на мускулна контракция. По този начин, мускулния гликоген е енергийният резерв от само мускулна тъкан.
16.3.3. Гликоген заболяване съхранение - наследствени заболявания, характеризиращи се с отлагане в тъканите или необичайно голямо количество гликоген или необичайни тях. Такива нарушения и гликоген структурата на съдържанието, поради вроден дефицит на ензими, участващи в метаболизма на гликоген. Примери на заболявания съхранение гликоген са:
Свързани статии