Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012

Рибозо-5-фосфат

H

O

CH2OH

C

O

пентозофосфатізомераза

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

OH

H

OH

OH

CH2O P O

CH2O P O

OH

пе

OH

н

т

о

з

е

п

о

фо

с

CH OH

2

і

ме

р

ф

Рибулозо-5-фосфат

аза

а

O

т-

HO

H

H

OH

OH

CH2O P O

OH

Ксилулозо-5-фосфат

На етапі взаємоперетворення фосфопентоз закінчується перша аеробна фаза пентозофосфатного шляху. Отже, ця фаза обміну вуглеводів забезпечує організм:

—відновленими коферментами НАДФН до 50 % від потреби;

—фосфопентозами, які становлять до 40 % від маси нуклеїнових кислот.

Анаеробна фаза

Залежно від умов обміну речовин пентозний шлях може завершитися на аеробній фазі. В інших умовах пентозний шлях обміну вуглеводів переходить у другу анаеробну (неокиснювальну) фазу.

У цій фазі можливі такі перетворення фосфорних ефірів моносахаридів:

1. Перенос гліколевого альдегіду від ксилулозо- 5-фосфату на рибозо-5-фосфат. При цьому ут-

ворюються седогептулозо-7-фосфат і гліцераль- дегід-3-фосфат. Каталізує реакцію транскетолаза, коферментом якої є ТПФ.

			CH2OH			H		O
							C
			O			H		OH
	H O		H	+		H		OH
	H		OH	OH		H		OH	OH
			CH2O P O				CH2O P O
				OH					OH
Ксилулозо-5-фосфат						Рибозо-5-фосфат
				CH2OH
				C O				H	O
			HO C H						C
			H	OH				H	OH OH
			H	OH					CH2O P O
			H	OH		OH				OH
				CH2O P O
						OH
	Седогептулозо-7-							Гліцеральдегід-3-
			фосфат							фосфат

Гліцеральдегід-3-фосфат може:

—окиснюватися по шляху гліколізу до пірувату або лактату;

—перетворюватися на діоксіацетонфосфат і залучатися до синтезу ліпідів;

—взаємодіяти з седогептулозо-7-фосфатом. 2. Перенос тривуглецевого фрагмента (частин-

ки з трьох атомів Карбону за структурою, подібною до діоксіацетонфосфату) від седогептуло-

зо-7-фосфату на гліцеральдегід-3-фосфат. У ре-

зультаті цього утворюється фруктозо-6-фосфат і еритрозо-4-фосфат. Каталізує реакцію фермент трансальдолаза.

		CH2OH
		C	O		H	O
	HO C H				C
	H		OH	+	H	OH	OH
	H		OH		CH2O P O
	H		OH	OH			OH
		CH2O P O			Гліцеральдегід-
				OH
Седогептулозо-7-фосфат						3-фосфат
				CH2OH		H	O
				C O
							C
			HO	C H	+	H	OH
			H	OH		H	OH		OH
			H	OH
					OH		CH2O P O
				CH2O P	O				OH
					OH

Фруктозо-6-фосфат Еритрозо-4-фосфат

Фруктозо-6-фосфат може окиснюватися шляхом гліколізу або ж перетворюватися на глюко- зо-6-фосфат (під дією ферменту гексозофосфатізомерази), який:

—окиснюється в 6-фосфоглюконову кислоту;

—використовується по шляху гліколізу;

—використовується на біосинтез глікогену;

—дефосфорилується до глюкози.

Отже, гліцеральдегід-3-фосфат і фруктозо-6- фосфат забезпечують взаємозв’язок гліколізу й пентозофосфатного шляхів обміну вуглеводів.

Утворений еритрозо-4-фосфат відіграє ключову роль у неокиснювальних реакціях пентозофосфатного шляху. Залежно від концентрації еритрозо-4-фосфату він може взаємодіяти з другою молекулою ксилулозо-5-фосфату або ж з діоксіацетонфосфатом.

3. Перенос гліколевого альдегіду від ксилулозо- 5-фосфату на еритрозо-4-фосфат з утворенням фруктозо-6-фосфату й гліцеральдегід-3-фосфату. Каталізує реакцію транскетолаза.

	CH2OH		H		O
	O			C
HO	H	+	H		OH
H	OH	OH	H		OH OH
	CH2O P O			CH2O P O
		OH			OH

Ксилулозо-5-фосфат Еритрозо-4-фосфат

				CH2OH		H	O
				C O
							C
			HO	C H	+	H	OH OH
			H	OH			CH2O P O
			H	OH	OH		OH
				CH2O P O
					OH	Гліцеральдегід-3-
	Фруктозо-6-фосфат						фосфат

У цій реакції утворюються також два продукти гліколізу, що забезпечують взаємозв’язок гліколізу й пентозофосфатного шляху. Вони можуть піддаватися наведеним вище перетворенням.

129

4. Взаємодія еритрозо-4-фосфату з діоксіаце-

тонфосфатом. Каталізує цю реакцію альдолаза. Утворюється седогептулозо-1,7-бісфосфат.

								OH
							CH2O P O
			H	O			C O	OH
CH2OH				C		HO C H
		+	H	OH		H	OH
C O
	OH		H	OH OH		H	OH
CH2O P O				CH2O P O		H OH OH
	OH			OH			CH2O P O
								OH
Діоксіацетон-			Еритрозо-4-			Седогептулозо-
фосфат				фосфат		1,7-бісфосфат

5. Седогептулозо-1,7-бісфосфат під впливом ферменту фосфатази дефосфорилується до седо- гептулозо-7-фосфату.

			OH
	CH2O P O					CH2OH
	C O		OH			C O
HO	C H				HO	C H
H		OH			H	OH
				-Н3РО4
H		OH			H	OH
H		OH OH			H	OH OH
	CH2O P O					CH2O P O
			OH			OH

Седогептулозо-1,7-бісфосфат Седогептулозо-7-фосфат

6. Седогептулозо-7-фосфат може взаємодіяти з гліцеральдегід-3-фосфатом. При цьому утворюється ксилулозо-5-фосфат і рибозо-5-фосфат. Каталізує реакцію транскетолаза.

CH2OH

C O

HO

C

H

H

OH

H

O

H

OH

+

C

H

OH OH

H

OH OH

CH2O

P

O

CH2O

P O

OH

OH

Седогептулозо-7-фосфат Гліцеральдегід-3-фосфат

CH2OH

H

O

C

O

H

OH

HO

H

+ H

OH

H

OH

OH

H

OH

OH

CH2O

P

O

CH2O

P

O

OH

OH

Ксилулозо-5-фосфат Рибозо-5-фосфат

взаємоперемикатися. Важливим регулятором такого перемикання є еритрозо-4-фосфат. При високій концентрації його в клітині він пригнічує активність ферменту гексозофосфатізомерази, що загальмовує перетворення фруктозо-6-фосфату на глюкозо-6-фосфат, і тому фруктозо-6-фосфат перетворюється на фруктозо-1,6-бісфосфат, тобто використовується в гліколізі (активується гліколіз).

При низькій концентрації еритрозо-4-фосфа- ту активується гексозофосфатізомераза, що приводить до посиленого перетворення фрук- тозо-6-фосфату на глюкозо-6-фосфат, який окиснюється по пентозному шляху, тобто при низьких концентраціях еритрозо-4-фосфату активується не гліколіз, а пентозний шлях обміну вуглеводів.

Оскільки всі неокиснювальні реакції пентозофосфатного шляху оборотні, а також з огляду на інтегруючу роль еритрозо-4-фосфату, цей процес можна представити в такий спосіб.

Окисні реакції:

2С	——→	С	+ С
6	-2СО2	5		5

Неокиснювальні реакції:

а) при нестачі еритрозо-4-фосфату:

С6 ——→ 2С3

С6 + С3	Транскетолаза	С4 + С5
	—————→
	Альдолаза	С7
С3 + С4 ————→
С7 + С3	Транскетолаза	С5 + С5
	—————→

Відбувається нагромадження пентозофосфатів із метаболітів гліколізу;

б) при надлишку еритрозо-4-фосфату:

		Транскетолаза
С5	+ С5	——————→	С7	+ С3
		Трансальдолаза
С7	+ С3	——————→	С4	+ С6
		Транскетолаза
С4 + С5 —————→			С6 + С3

Отже, діоксіацетонфосфат є третьою сполу-
кою, що забезпечує взаємозв’язок гліколізу і пен-	Транскетолаза
тозофосфатного шляху. З таких продуктів гліко-	С4 + С5 —————→	С6 + С3
лізу, як фруктозо-6-фосфат, гліцеральдегід-3-фос-
фат і діоксіацетонфосфат у пентозному шляху об-	Відбувається залучення фосфопентоз, що ут-
міну вуглеводів можуть утворюватися фосфопен-	ворилися при розпаді нуклеїнових кислот або
този, тобто основне значення анаеробної фази	нуклеотидів, в утворення метаболітів гліколізу.
пентозофосфатного шляху — взаємоперетворен-	Еритрозо-4-фосфат інгібує гексозофосфатізо-
ня моносахаридів, у ході якого відбувається ут-	меразу, і фруктозо-6-фосфат перетворюється на
ворення фосфопентоз із проміжних продуктів	фруктозо-1,6-бісфосфат, тобто метаболітний потік
гліколізу, або фосфопентози можуть використо-	іде по шляху гліколізу.
вуватися в реакціях гліколізу.	Поряд із зазначеними реакціями, у пентозо-
Обидва процеси — пентозний шлях і гліколіз	фосфатному шляху можуть перебігати такі ре-
— перебігають у цитоплазмі клітини і можуть	акції:

130

1.

Рибозо-5-фосфат

НАДФ+ не відбувається (тобто гальмуються біо-

Епімераза

синтетичні процеси з участю НАДФ+), але, залеж-

но від кількості еритрозо-4-фосфату, може відбува-

Арабінозо-5-фосфат

тися залучення метаболітів гліколізу до синтезу

2. Арабінозо-5-фосфат + Діоксіацетонфосфат

пентозофосфатів, або, мабуть, при дуже складних

умовах, пентозофосфати використовуються для

Альдолаза

утворення метаболітів гліколізу і підтримки енер-

Октулозо-1,8-бісфосфат

гозабезпечення в анаеробних умовах.

Фосфатаза

Клінічні аспекти пентозофосфатного шляху

Октулозо-8-фосфат

1. Пентозофосфатний шлях в еритроцитах по-

3. Октулозо-8-фосфат + Еритрозо-8-фосфат

стачає НАДФН для відновлення окисненого глу-

татіону, ця реакція каталізується глутатіонре-

Транскетолаза

дуктазою. Відновлений глутатіон руйнує в

Фруктозо-6-фосфат + Глюкозо-6-фосфат

еритроцитах Н2О2 за допомогою глутатіонперок-

Схематично це можна виразити в такий

сидази. Ця реакція має важливе значення, тому

спосіб:

що нагромадження Н2О2 може скоротити час

Альдолаза

життя еритроцитів (шляхом підвищення швид-

кості окиснення гемоглобіну в метгемоглобін).

С5 + С3

С8

G–S–S–G + НАДФН + Н+

Транскетолаза

С8

+ С4

С6 + С6

Глутатіонредуктаза

Біологічна роль пентозофосфатного шляху

2 G–SH + НАДФ+

обміну вуглеводів

2 G–SH + Н2О2

1. Пентозофосфатний шлях забезпечує орга-

Глутатіонпероксидаза

нізм пентозами, необхідними для біосинтезу нук-

(селензалежна)

G–S–S–G + 2 Н2О

леотидів (наприклад, АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ,

НАД+, НАДФ+, ФАД, КоА та ін.). Фосфопенто-

2. Недостатність глюкозо-6-фосфатдегідроге-

зи необхідні також для біосинтезу нуклеїнових

кислот — ДНК і РНК, де вони становлять близь-

нази є причиною гемолітичної анемії за рахунок

ко 40 % молекулярної маси нуклеїнових кислот.

гемолізу еритроцитів.

2. Пентозофосфатний шлях постачає віднов-

У деяких груп людей спостерігаються мутації,

лені форми НАДФ+ (НАДФН+Н+). Він задоволь-

що спричинюють нестачу глюкозо-6-фосфатде-

няє потреби організму в НАДФН+Н+ приблиз-

гідрогенази, внаслідок чого порушується утво-

но на 50 %. Відновлений НАДФ+ є донором

рення НАДФН2, що призводить до гемолізу ери-

Гідрогену для біосинтезу вищих жирних кислот,

троцитів, особливо після прийому пацієнтами

холестерину,

пуринових основ та інших сполук,

антималярійних препаратів, аспірину, сульф-

використовується в мікросомальному окисненні

аніламідів. Такі ж порушення виникають у па-

при знешкодженні лікарських засобів та отрут у

цієнтів при споживанні бобів Vicia faba — фавізм

печінці, у синтезі жовчних кислот, стероїдних гор-

(захворювання, на яке страждають мільйони лю-

монів, у знешкодженні аміаку шляхом відновно-

дей у країнах Африки й Азії).

го амінування. Про важливу роль його для біо-

синтезу вищих жирних кислот свідчить те, що у

Метаболізм фруктози

жировій тканині він становить приблизно 50 %

від гліколізу (тобто 50 % глюкози витрачається

не в гліколізі, а в пентозофосфатному шляху об-

На частку фруктози припадає значна кіль-

міну вуглеводів), а в м’язовій тканині — всього

кість вуглеводів, що надходять з їжею (за добу —

0,3 %. У печінці пентозофосфатний шлях стано-

близько 100 г). Джерелами фруктози в їжі є фрук-

вить 2,5–3 % від гліколізу, тобто приблизно в

ти, мед і дисахарид сахароза, що у тонкому ки-

10 разів більше, ніж у м’язах.

шечнику перетворюється на глюкозу і фруктозу.

3. В анаеробній фазі пентозофосфатного шля-

Фруктоза після глюкози є найбільшим джерелом

ху обміну вуглеводів утворюється фруктозо-6-

вуглеводів, вона може включатися в гліколіз.

фосфат, гліцеральдегід-3-фосфат і діоксіацетон-

У жировій тканині фруктоза під дією гексокі-

фосфат, які забезпечують взаємозв’язок гліколі-

нази і за участю АТФ перетворюється на фрук-

зу й пентозофосфатного шляху обміну вугле-

тозо-6-фосфат, який під впливом фосфофруктокі-

водів.

нази і ще однієї молекули АТФ перетворюється

4. В окисній фазі пентозофосфатного шляху

на фруктозо-1,6-бісфосфат і далі по шляху гліко-

(яка активна у присутності кисню) відбуваєть-

лізу, або за участю гексозофосфатізомерази пере-

ся синтез фосфопентоз і відновлених еквівалентів

творюється на глюкозо-6-фосфат, що бере участь

НАДФ+; у неокисній фазі (при зниженні вмісту

у гліколізі, синтезі глікогену, пентозофосфатному

кисню у тканині) утворення відновлених форм

шляху або утворенні глюкози.

131

1-й шлях (у жировій тканині)

Фруктоза

				+АТФ	Гексокіназа
				-АДФ
					Фосфофрукто-
Гексозофосфат				Фруктозо-6-		кіназа
						+АТФ		Гліколіз
ізомераза
				фосфат
						-АДФ
Глюкозо-6-
фосфатаза

Глюкоза Гліколіз, синтез глікогену, пентозофосфатний шлях

У печінці фруктоза перетворюється на фрук- тозо-1-фосфат за допомогою фруктокінази. Фрук- тозо-1-фосфат використовується в гліколізі таким чином: розщеплюється альдолазою на гліцеральдегід і діоксіацетонфосфат; гліцеральдегід може включатися в гліколіз після фосфорилування з утворенням гліцеральдегід-3-фосфату. Ця реакція каталізується іншим ферментом печінки — гліцеральдегідкіназою. Дві тріози — діоксіацетонфосфат і гліцеральдегід-3-фосфат — можуть використовуватися в гліколітичному шляху чи конденсуватися під дією альдолази з наступним перетворенням на глюкозу.

2-й шлях (у печінці)

Фруктоза

				+АТФ			Фруктокіназа
				-АДФ
		Фруктозо-1-фосфат
Гліцеральдегід							Фруктозо-1-фосфат
								альдолаза
Гліцеральдегід-
кіназа + АТФ
Гліцеральдегід3-							Діоксіацетонфосфат
фосфат
Гліколіз				Синтез триацилгліцеролів

сечею. Інших симптомів при фруктоземії не спостерігається.

У людини значна кількість фруктози утворюється при розщепленні сахарози. У клітинах кишечнику вона перетворюється на глюкозу, а потім глюкоза надходить у систему портальної вени. Метаболізм фруктози в печінці гліколітичним шляхом відбувається набагато швидше, ніж метаболізм глюкози. Це пояснюється тим, що фруктоза минає стадію, характерну для метаболізму глюкози, яка каталізується фосфофруктокіназою. На цій стадії здійснюється метаболічний контроль швидкості катаболізму глюкози. Це дозволяє фруктозі інтенсифікувати в печінці процеси метаболізму, що ведуть до синтезу жирних кислот, їхню етерифікацію і секрецію ЛПДНЩ.

Метаболізм сорбітолу

Глюкоза відновлюється НАДФН до сорбітолу в результаті реакції, що каталізується альдозоредуктазою, потім сорбітол окиснюється до фруктози в присутності НАД+ і сорбітолдегідрогенази. Присутність сорбітолдегідрогенази в печінці, у тому числі й у печінці плода, забезпечує перетворення сорбітолу на фруктозу.

При інтравенозному введенні сорбітол перетворюється переважно на фруктозу, а не на глюкозу. При пероральному введенні всмоктування його в кишечнику незначне, він ферментується бактеріями товстого кишечнику з утворенням ацетату і Н2. У кришталику ока виявлені й фруктоза, і сорбітол. При діабеті концентрація їх збільшується — вони беруть участь у патогенезі діабетичної катаракти.

Метаболізм галактози

Галактоза утворюється при гідролізі в кишечнику дисахариду — лактози. Перетворення галактози на глюкозу може відбуватися двома шляхами.

1-й шлях

Галактоза

Зі спадковою недостатністю фруктозо-1-фос-

+АТФ

Галактокіназа

фатальдолази (альдолаза В) у печінці та нирках

-АДФ

пов’язана вроджена непереносність фруктози. У

Галактозо-1-фосфат

цьому випадку, при наявності фруктози в їжі, у

Синтез

тканинах нагромаджується фруктозо-1-фосфат,

що інгібує альдолазу фруктозо-1,6-бісфосфату

глікогену

УДФ-глюкоза

Гексозо-1-фосфатури-

(альдолаза А), яка міститься в більшості тканин.

Синтез

дилтрансфераза

У результаті порушується розпад і синтез глюко-

(УДФ-галактоза)

зи. Крім того, фруктозо-1-фосфат інгібує фосфо-

лактози

Глюкозо-1-

рилазу глікогену. Ці причини призводять до по-

фосфатаза

яви гіпоглікемії після прийому їжі, що містить

Глюкозо-1

-фосфат

4Глюкоза

фруктозу. Хвороба звичайно виявляється після

Синтез

-Н3РО

переходу з грудного вигодовування на їжу, що

глікогену

Фосфоглюкомутаза

містить сахарозу, і виявляється нападами блю-

Глюкозо-6-

вання і судом після їжі. При усуненні фруктози з

раціону діти розвиваються нормально. Відомо

фосфатаза

Глюкоза

Глюкозо-6-фосфат

ПФШ

також спадкове порушення обміну — фруктозе-

мія, спричинена нестачею фруктокінази. Фрук-

тоза, що надходить в організм, не піддається ні-

Гліколіз

яким змінам, виявляється в крові й виводиться з

132

Спочатку галактоза перетворюється на га-

клітин, багато реакцій гліколізу оборотні, тому

лактозо-1-фосфат за участю АТФ і галактокіна-

можуть брати участь у глюконеогенезі. Пере-

зи. Надалі галактозо-1-фосфат вступає в реакцію

шкодою для перебігу глюконеогенезу є необо-

з УДФ-глюкозою, яку каталізує гексозо-1-фос-

ротні (нерівноважні) реакції гліколізу: гексокіназ-

фатуридилтрансфераза. Внаслідок цієї реакції

на, фосфофруктокіназна, піруваткіназна, біоло-

утворюється глюкозо-1-фосфат, який використо-

гічна роль яких полягає в «проштовхуванні» ме-

вується для синтезу глікогену, утворення глюко-

таболітів по шляху гліколізу.

зи або перетворюється на глюкозо-6-фосфат, і

Якщо для перших двох необоротних реакцій

УДФ-галактоза, яка бере участь у синтезі лак-

гліколізу — гексокіназної (глюкокіназної) і фос-

този, або під впливом епімерази перетворюється

фофруктокіназної — існують «альтернативні»

на УДФ-глюкозу, що знову взаємодіє з галакто-

реакції глюконеогенезу: глюкозо-6-фосфатазна і

зо-1-фосфатом, або використовується для синте-

фруктозо-1,6-бісфосфатазна, біологічна роль яких

зу глікогену.

полягає у відсіканні фосфату від відповідного ме-

таболіту, і механізм глюконеогенезу на цих

2-й шлях

ділянках відносно простий, то початковий етап

Галактоза

глюконеогенезу, що є альтернативою піруваткі-

+АТФ

Галактокіназа

назній реакції, складний і неоднозначний. Скла-

дається він із кількох реакцій, що забезпечують

-АДФ

перехід пірувату у фосфоенолпіруват. Піруват —

Галактозо-1-фосфат

один із центральних продуктів метаболізму в

+УТФ

Галактозо-1-фосфат-

організмі людини. Він дуже тісно пов’язаний не

- Пірофосфат уридилтрансфераза

тільки з вуглеводами, але й з амінокислотами і

Епімераза

ліпідами. Так, гліцерол, окиснюючись через ета-

УДФ-галактоза

УДФ-глюкоза

пи гліцерофосфату, діоксіацетонфосфату, гліцер-

альдегідфосфату, перетворюється на піруват.

Синтез лактози

Синтез глікогену

Піруват, піддаючись окисному декарбоксилю-

ванню, перетворюється на ацетил-КоА, що може

Перший етап утворення галактозо-1-фосфату

окиснюватися в ЦТК, брати участь у синтезі

не відрізняється від попереднього шляху, а в по-

ВЖК, холестеролу, стероїдних гормонів та ін.

дальшому галактозо-1-фосфат за участю УТФ і

Нарешті, піруват може, карбоксилюючись, пере-

галактозо-1-фосфатуридилтрансферази перетво-

творюватися на оксалоацетат, і саме цю реакцію

рюється на УДФ-галактозу, яка використо-

вважають початком глюконеогенезу. Вона пере-

вується для синтезу лактози, або під впливом епі-

бігає в мітохондріях, тому піруват гліколітично-

мерази перетворюється на УДФ-глюкозу, яка

го, амінокислотного, гліцеролового походження

бере участь у синтезі глікогену.

переходить із цитоплазми в мітохондрії. Тут піру-

Відомо спадкове захворювання галактоземія,

ват карбоксилюється за участю АТФ під дією

при якому спостерігається недостатність галак-

піруваткарбоксилази, у якої коферментом є біо-

тозо-1-фосфатуридилтрансферази. Хвороба вияв-

тин, а алостеричним активатором — ацетил-

ляється з перших днів після народження — відмо-

КоА, з утворенням оксалоацетату.

ва від їжі, блювання, пронос. Характерним для

галактоземії є розвиток помутніння кришталика

СООН

(катаракта). Перехід на їжу, яка не містить га-

СН3

Пiруват-

карбоксилаза

лактози (штучне вигодовування), цілком усуває

О + СО2

+ АТФ

СН2

+ АДФ + Рн

С

Біотин

всі прояви хвороби.

СООН

С

О

СООН

Піруват

Оксалоацетат

9.4. БІОСИНТЕЗ ГЛЮКОЗИ

Оскільки ця реакція перебігає в мітохондріях,

(ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ) І БІОСИНТЕЗ

а мембрана мітохондрії непроникна для оксало-

ГЛІКОГЕНУ. ГЕНЕТИЧНІ

ацетату і відношення НАДН/НАД+ велике, то

ПОРУШЕННЯ ОБМІНУ ГЛІКОГЕНУ

оксалоацетат відновлюється за участю мітохонд-

ріальної НАД+-залежної малатдегідрогенази до

Глюконеогенез

малату, що вільно виходить із мітохондрії в цито-

Глюконеогенез — процес ресинтезу глюкози із

плазму, тут він окиснюється під дією цитоплаз-

матичної НАД+-залежної малатдегідрогенази до

продуктів невуглеводної природи. Такими про-

оксалоацетату.

дуктами є лактат, піруват, гліцерол, щавлево-

У мітохондріях:

оцтова, ацетооцтова, масляна кислоти, гліко-

генні амінокислоти — тобто джерелами глюкози

можуть бути будь-які сполуки, що перетворю-

СООН

- НАДН+Н+

СООН

ються в процесі катаболізму на піруват або один

СН2

СН2

із проміжних продуктів ЦТК. У хребетних най-

С

О

- НАД+

Н

С

ОН

інтенсивніше перебігає глюконеогенез у печінці й

СООН

СООН

нирках. Цей процес дуже тісно пов’язаний із

Оксалоацетат

Малат

гліколізом: обоє функціонують у цитоплазмі

133

У цитоплазмі:

СООН

СООН

+НАД+

Н

СН2

СН2

ОН -НАДН+Н+

С

С

О

СООН

СООН

Малат Оксалоацетат

Потім оксалоацетат під дією ферменту фосфоенолпіруваткарбоксикінази з використанням енергії ГТФ перетворюється на фосфоенолпіруват:

	COOH						CH2
									OH
	CH2				+ GTP
						C O		P		O
					- GDP - CO2
	C			O		COOH			OH
	COOH

Оксалоацетат Фосфоенолпіруват

Далі фосфоенолпіруват через ряд оборотних реакцій гліколізу перетворюється на фруктозо- 1,6-бісфосфат, що під дією фруктозо-1,6-бісфосфа- тази перетворюється на фруктозо-6-фосфат, потім — на глюкозо-6-фосфат, а останній за участю глюкозо-6-фосфатази перетворюється на глюкозу. Ферменти глюконеогенезу (ГНГ) активуються при гіпоксії, коли зменшується значення рН. З одного боку, зниження рН є сигналом нагромадження вихідних продуктів для ГНГ (лактату, пірувату, оксалоацетату та ін.), але, з іншого боку, початкові етапи ГНГ перебігають зі споживанням енергії у вигляді макроергічних зв’язків пуринових нуклеотидів, утворення яких в умовах гіпоксії знижене, тобто механізм адаптації за певних умов перетворюється на механізм поломки.

Тривалий час вважали, що ГНГ інтенсивно перебігає в печінці, у меншому ступені — в нирках і практично не функціонує в інших органах. Пояснювали це тим, що в цих органах відсутня піруваткарбоксилаза (як, наприклад, у м’язовій тканині). Тому лактат, що утворюється у м’язах гліколітичним шляхом, при інтенсивній роботі дифундує у кров, доставляється в печінку, де по шляху глюконеогенезу перетворюється на глюкозу, що виходить у кров, досягає м’язів і знову використовується ними як енергетичний субстрат. Цей цикл був названий циклом Корі. Однак деякі дослідники, працюючи на ізольованих м’я- зах, встановили, що лактат, який утворюється в м’язах при скороченні, згодом перетворюється на глюкозу без участі печінки, із чого було зроблено висновок, що в м’язовій тканині перебігає глюконеогенез, але його початкові реакції відрізняються від реакцій, що відбуваються у печінці, тобто минаючи піруваткарбоксилазну реакцію.

Було встановлено, що в м’язах високою є активність декарбоксилювальної НАДФ+-залежної малатдегідрогенази, яка каталізує взаємоперетворення пірувату і малату. При цьому малат, що утворюється в цитоплазмі під дією цитоплазматичної НАДФ+-залежної малатдегідрогенази, окиснюється до оксалоацетату, що за участю вже відомої фосфоенолпіруваткарбоксикінази і

ГТФ перетворюється на фосфоенолпіруват, подальші реакції перебігають, як описано вище.

Глюкоза

Оксалоацетат Фосфоенолпіруват

Малат Піруват Лактат

Таким чином, виявилося, що в багатьох органах глюконеогенез відбувається, але по шляху, що відрізняється від глюконеогенезу в печінці. Із цих позицій можна зазначити, що деякі специфічні риси окремих органів і тканин лише підкреслюють загальні закономірності, властиві цілісному організму, з урахуванням структурнометаболічних особливостей тканин, що виконують різні функції.

СН3

СООН

СООН

НАДФН + Н+ + СО2

+ НАД+

СН

СН

С

О

2

2

- НАДФ+

Н

- НАДН + Н+

С

ОН

С

О

СООН

СООН

СООН

Піруват

Малат

Оксалоацетат

Регуляція глюконеогенезу

Важливим регулятором глюконеогенезу є аце- тил-КоА. Це позитивний алостеричний ефектор піруваткарбоксилази і негативний модулятор піруватдегідрогенази, тобто при його нагромадженні активується ГНГ. Другим регулятором ГНГ є аденіловий нуклеотидний пул. АМФ активує фосфофруктокіназу й інгібує фруктозо-1,6- бісфосфатазу, тоді як АТФ чинить зворотну дію

— при високому відношенні АТФ/АМФ активується глюконеогенез, а при низькому — гліколіз. Подібну до АМФ дію має фруктозо-2,6- бісфосфат, підвищення в клітині його концентрації сприяє посиленню гліколізу й ослабленню ГНГ. Якщо врахувати, що фруктозо-2,6-бісфос- фат синтезується й руйнується тим самим біфункціональним ферментом, що має фосфокіназну й фосфатазну активність і регулюється шляхом цАМФ-залежного фосфорилування, стає зрозумілим швидкий механізм дії глюкагону, що підсилює глюконеогенез. Гормон інсулін пригнічує глюконеогенез шляхом інгібування ферментів фосфоенолпіруваткарбоксикінази і глюкозо-6- фосфатази та підсилює гліколіз шляхом активації нерівноважних реакцій гліколізу, ПДГ і ЦТК. Глюкокортикоїди активують глюконеогенез шляхом посилення синтезу ключових білків-ферментів ГНГ.

Отже, можна зробити висновок, що ГНГ залежить від енергозабезпечення клітини, активується високим вмістом АТФ, надлишком аце- тил-КоА й оксалоацетатом, які не утилізуються в ЦТК, тобто висока енергозабезпеченість клітини дозволяє використовувати енергію для синтезу вуглеводів і їхнього депонування в клітині. Крім того, ГНГ дозволяє утилізувати багато сполук, які є токсичними, і з цих позицій виступає як процес адаптивний.

134

Метаболізм глікогену

Глікоген — тваринний полісахарид, що знаходиться в цитозолі клітини у вигляді мікроскопічних гранул і являє собою резервну форму глюкози. Необхідність перетворення глюкози на глікоген зумовлена тим, що нагромадження глюкози в клітинах могло б призвести до осмотичного шоку — руйнування клітинної мембрани. Крім того, глюкоза вільно залишає клітину, а для фіксації її необхідно фосфорилувати і далі використати або гліколітичним шляхом, або пентозофосфатним, або шляхом синтезу глікогену.

Глікоген утворюється практично в усіх клітинах організму, однак найбільша концентрація виявляється в печінці — від 2 до 6 % і в м’язах — від 0,5 до 2 %. Оскільки загальна маса м’язів велика, значна частина всього глікогену організму міститься в м’язах. Глікоген печінки використовується, головним чином, для підтримки фізіологічних концентрацій глюкози в крові, насамперед у проміжках між прийомами їжі, завдяки високій активності глюкозо-6-фосфатази. М’язовий глікоген є легкодоступним джерелом глюкози, а глюкозо-6-фосфатаза у м’язах практично відсутня, тому глікоген використовується в самому м’язі для «власного споживання».

Реакції біосинтезу і розпаду глікогену каталізуються ферментами, що структурно зв’язані з цитозольними гранулами полісахариду і забезпечують контроль швидкості його синтезу чи мобілізації, залежно від рівня глюкоземії та стану регуляторних систем організму.

Біосинтез глікогену (глікогенез)

Усі біохімічні реакції утворення складних вуглеводів (полісахаридів, глікопротеїнів, протеогліканів) потребують наявності активних форм моносахаридів.

1. Метаболічно активною формою глюкози є УДФ-1-глюкоза (уридиндифосфатглюкоза), яка утворюється з глюкозо-1-фосфату і УТФ. Дана реакція каталізується ферментом глюкозо-1-фос-

фатуридилтрансферазою (УДФ-пірофосфорила-

зою). Глюкозо-1-фосфат утворюється з глюкозо- 6-фосфату під дією ферменту фосфоглюкомутази.

OH

CH

2

OH

CH2

O P

O

O

OH

O

Гексокіназа

HO OH

+ АТФ

OH

OH

- АДФ

HO

OH

OH

OH

Глюкоза

Глюкозо-6-фосфат

CH2OH

Фосфоглюкомутаза

O

ОН

HO

OH

O Р

O

OH ОН

Глюкозо-1-фосфат

2. Формування нерозгалужених ланцюгів глікогену. На другій стадії утворення глікогену відбувається перенос залишку глюкози від УДФ-

глюкози на глікозидний ланцюг глікогену (затравочна кількість). При цьому утворюється α -1-4-глюкозидний зв’язок між першим атомом Карбону залишку глюкози, що додається, і 4-ОН групи залишку глюкози ланцюга.

O

CH2OH

HN

O

O

OH

OH

O

O

O

N

HO

O P O + HO P O P O P O CH2 O

OH

OH

OH

OH

OH

Глюкозо-1-фосфат

УТФ

OH

OH

CH2OH

O

HN

O

OH

A

O

O

O

O

N

+

HO

O

P

P

O

CH

- H P O

2 O

4

2

7

OH

OH

OH

УДФ-глюкоза

OH

OH

CH2OH

CH2OH

O

O

+

OH

B

O

OH

C

O

HO

OH

OH

Ланцюг глікогену (n-залишків)

CH2OH

CH OH

CH

OH

O

2

O

2

O

HO

OH A

O

OH

B

O

OH C

O

OH

OH

OH

Ланцюг глікогену (n+1-залишків)

Каталізує наведені реакції фермент глікоген-

синтаза.

3. Встановлено, що глікогенсинтаза не здатна каталізувати утворення α -1,6-зв’язків, які є в місцях розгалуження. Цей процес каталізує фермент розгалуження — аміло-1,4→ 1,6-транс- глюкозидаза: відбувається перенесення кінцевого фрагмента, що складається з 6 чи 7 залишків глюкози, від кінця лінійної ділянки на гідроксильну групу шостого атома Карбону (С6) глюкози. Утворюється α -1,6-глікозидний зв’язок. Глікогенсинтаза може каталізувати приєднання глікозидних залишків, якщо тільки полісахаридний ланцюг уже містить більше чотирьох залишків глюкози. Таким чином, синтез глікогену потребує праймера. Цю функцію виконує глікогенін — білок, що має у своїй структурі олігосахариди з α -(1,4)-глікозидними зв’язками. Атом С1 першого фрагмента глюкози цього ланцюга ковалентно приєднаний до ОН-групи тирозину, який входить до складу глікогеніну. Глікогенін автокаталітично приєднує до восьми залишків глюкози. Від такого праймера розпочинається синтез глікогену. Необхідно відмітити, що глікогенсинтаза каталітично ефективна лише тоді, коли зв’я- зана з глікогеніном. Це має три важливих аспекти:

— кількість гранул глікогену визначається кількістю молекул глікогеніну;

135

	— елонгація припиняється, коли глікогенсин-						Гормональна регуляція метаболізу глікогену
	таза не контактує з глікогеніном;						У м’язах адреналін стимулює глікогеноліз і
	— взаїємодія синтаза-глікогенін лімітується
							гальмує глікогенез шляхом:
	розміром гранул глікогену.						— активації глікогенфосфорилази за рахунок
			Мобілізація глікогену				її цАМФ-залежного фосфорилування;
	Глюкоза, депонована у формі глікогену, ви-						— інгібування глікогенсинтетази за рахунок
							її цАМФ-залежного фосфорилування;
	вільняється за участю глікогенфосфорилази у
	вигляді глюкозо-1-фосфату. Цей фермент каталі-						— підвищення проникності мембран м’язових
							клітин для глюкози, яка використовується для
	зує фосфороліз кінцевих 1,4-глікозидних зв’язків
	глікогену до того моменту, поки на ланцюгах,						синтезу глікогену;
	що виходять із місця розгалуження (α -1,6-гліко-						— зменшення внутрішньоклітинного рівня
	зидні зв’язки), не залишиться близько 4 залишків						цАМФ за рахунок активації її розщеплення фос-
	глюкози. Інший фермент α -1,6→			1,4-глюкантранс-			фодіестеразою.
	фераза переносить трисахаридний фрагмент з						У печінці глюкагон стимулює глікогеноліз і
							гальмує глікогенез за механізмом, аналогічним дії
	одного ланцюга на інший, α -1,6-ділянка розга-
	луження стає доступною для аміло-α -1,6-глюко-						адреналіну в клітинах м’язів.
	зидази, яка гідролітично розщеплює α -1,6-гліко-						Інсулін підвищує активність ферментативних
	зидні зв’язки, відщеплюючи глюкозу. Утворений						реакцій синтезу глікогену.
	глюкозо-1-фосфат за участю фосфоглюкомутази						Активація за участю цАМФ
	перетворюється на глюкозо-6-фосфат. Подальша
							Аденілатциклаза активується гормоном адре-
	доля глюкозо-6-фосфату в м’язах і печінці різна.
							наліном за допомогою β -адренергічних рецеп-
	Голодування призводить до зникнення гліко-						торів, локалізованих у клітинній мембрані
	гену в печінці. Однак при ритмічному харчуванні
							м’язів. У печінці аденілатциклаза активується
	кожна молекула глікогену може існувати довго:						глюкагоном, що діє на глюкагонові рецептори.
	спочатку молекули глікогену зменшуються за ра-						цАМФ утворюється з АТФ під дією аденілатцик-
	хунок розщеплення периферійних гілок, а після						лази. Підвищення концентрації цАМФ активує
	чергового прийому їжі знову виростають до попе-						протеїнкіназу. Ця кіназа каталізує фосфорилу-
	редніх розмірів. Аналогічні процеси відбуваються						вання неактивної кінази фосфорилази, що, у
	й у м’язовій тканині, але тут вони значною мірою						свою чергу, шляхом фосфорилування активує
	визначаються режимом м’язової роботи.						фосфорилазу b, яка переходить у фосфорилазу а.
		Регуляція глікогенолізу і глікогенезу					Фосфорилаза b перетворюється на фосфорилазу
	Провідну роль у регуляції синтезу і розпаду						а за допомогою фосфорилування залишку сери-
	глікогену відіграють глікогенсинтаза і глікоген-						ну кожної субодиниці. Ця ковалентна модифіка-
	фосфорилаза. Кожний із цих ферментів існує в						ція фосфорилази b каталізується кіназою фосфо-
	двох формах, здатних до взаємоперетворення, які						рилази.
	розрізняються активністю (рис. 9.5–9.6). Зміни						Фосфорилаза а дезактивується за допомогою
	активності відбуваються в результаті фосфорилу-						гідролізу фосфосеринового залишку кожної суб-
	вання і дефосфорилування (ковалентна модифі-						одиниці під дією протеїнфосфатази.
	кація ферменту), а також алостеричного механіз-						М’язова фосфорилаза b активна тільки в при-
	му регуляції активності ферменту.						сутності високих концентрацій АМФ, що діє ало-
							стерично, зв’язуючись з фосфорилазою b і зміню-
			+АТФ				ючи її конформацію; АТФ діє як негативний ало-
							стеричний ефектор, на відміну від АМФ.
			цАМФ-залежна кіназа фосфорилази
							Глюкозо-6-фосфат також інгібує фосфорила-
	Фосфорилаза b			Фосфорилаза a
							зу b, з’єднуючись із ділянкою зв’язування для
	(неактивна)			(активна)			АМФ на ферменті. При більшості фізіологічних
			Протеїнфосфатаза				умов фосфорилаза неактивна, тому що інгібуєть-
							ся АТФ і глюкозо-6-фосфатом. Фосфорилаза b ак-
			-Н3РО4
							тивна тільки тоді, коли енергетичний статус
	Рис. 9.5. Регуляція активності глікогенфосфорилази
							клітин низький.
	Глікогенфосфорилаза і глікогенсинтетаза регу-						Мобілізація глікогену — це кінцева ланка кас-
							каду реакцій. Активація першого ферменту кас-
	люютьсяреципрокно: активаціяглікогенфосфорила-						каду — аденілатциклази — спричинює посилен-
	зи (і фосфоролізу глікогену) відбувається в умовах						ня розпаду глікогену і водночас пригнічення
	інактивації глікогенсинтетази (і синтезу глікогену).						його синтезу. Активація аденілатциклази в ге-
			+АТФ				патоцитах відбувається за умов взаємодії з мем-
							бранними рецепторами гормону α -клітин під-
			цАМФ-залежна протеїнкіназа				шлункової залози, глюкагону.

Глікогенсинтаза a	Глікогенсинтаза b
(активна)	(неактивна)

Глікогенфосфатаза

-Н3РО4 Рис. 9.6. Регуляція активності глікогенсинтази

Активація іонами Са2+ і синхронізація

зм’язовим скороченням

Ум’язах існує також механізм стимуляції глікогенолізу шляхом алостеричної активації фос-

форилази b і кінази фосфорилази іонами Са2+.

136

М’язова кіназа фосфорилази складається з субодиниць чотирьох типів: α , β , γ і δ . Її структура — (α , β , γ , δ )4. β -Субодиниця зв’язує чотири іони Са2+, вона ідентична Са2+-зв’язуючому білку кальмодуліну. Зв’язування іонів Са2+ активує каталітичний центр γ -субодиниць кінази фосфорилази b, хоча молекула залишається дефосфорильованою. Цей процес має фізіологічне значення швидкого механізму забезпечення енергією м’язового скорочення, що включається в результаті вивільнення іонів Са2+ із саркоплазматичного ретикулума після надходження нервового імпульсу.

Глікогенози

Спадкові порушення метаболізму глікогену в тканинах. При глікогенозах виявляється повна або часткова відсутність одного або кількох ензимів, які беруть участь у розщепленні глікогену, що веде до нагромадження його в тканинах. За нормальних умов у людини основна частина глікогену в цитоплазмі піддається фосфоролізу, при цьому утворюється глюкозо-1-фосфат із подальшим перетворенням його на глюкозо-6-фос- фат. У процесі фосфоролізу розпаду піддаються тільки лінійні ланцюги молекули глікогену, а не ділянки розгалуження. Далі глюкозо-6-фосфат розщеплюється по шляху гліколізу до лактату в багатьох органах або ж у печінці за участю глю- козо-6-фосфатази до вільної глюкози, що виходить у кров, і так підтримується оптимальний рівень глюкози. Ділянки розгалуження молекули глікогену піддаються гідролізу в присутності амі- ло-1,6-глікозидази.

Типи глікогенозів ілюструє табл. 9.1. Глікогеноз 1-го типу (хвороба Гірке). Зустрі-

чається найчастіше. Успадковується за автосом- но-рецесивним типом. Відсутність глюкозо-6-фос- фатази перешкоджає гідролізу глюкозо-6-фосфа- ту до вільної глюкози. Порушення синтезу глікогену не відбувається, і хронічна гіпоглікемія веде до розвитку реактивного гіперкортицизму, що супроводжується відкладенням значної кількості

білків і ліпідів у печінці. Нагромадження молочної кислоти інгібує виділення сечової кислоти нирковими канальцями, розвивається гіперурикемія. Значна гіпоглікемія може зумовити кетоацидоз. Характерною ознакою хвороби Гірке є гіпоглікемія натще, на яку не впливає навантаження адреналіном. Лікування дієтичне — часте введення глюкози або полісахаридів для підтримки рівня глюкози в крові.

Глікогеноз 2-го типу (один із підтипів — хвороба Помпе). Захворювання успадковується за автосомно-рецесивним типом і становить 10 % від загальної кількості глікогенозів. Зумовлений відсутністю α -1,4-глікозидази, яка перебуває в лізосомах гепатоцитів і міофібрил, що приводить до нагромадження глікогену, який має нормальну структуру. Розміри серця збільшені в 2–8 разів. Глікоген накопичується не тільки в міокарді, м’язах і печінці, але й у нейронах ЦНС, спинного мозку і вегетативних гангліїв, що може призвести до затримки нервово-психічного розвитку, м’язової гіпотонії. Лікування відсутнє. Прогноз поганий.

Глікогеноз 3-го типу (хвороба Корі, лімітдекстриноз). Успадковується за автосомно-рецесив- ним типом. В основі лежить мутація гена, що виявляється клінічно в гомозиготів. У печінці й м’я- зах відсутня аміло-1,6-глікозидаза, відбувається нагромадження глікогену з аномальною структурою. Гістологічно виявляються великі набряклі фібрили з явищами вакуолізації. Гепатоцити вакуолізовані й виглядають пінистими. Навантаження адреналіном не викликає гіперглікемії, а проба з галактозою дає нормальну глікемічну криву. Діагноз ставиться шляхом визначення активності аміло-1,6-глікозидази в біоптаті печінки, еритроцитах і в культурі клітин амніотичної рідини. Лікування — часте годування з обмеженням жирів. Замість сахарози дають глюкозу з гідрокарбонатом. При відсутності стабілізації рівня цукру крові призначають цинк-глю- кагон.

Глікогеноз 4-го типу (хвороба Андерсена, амілопектиноз). Захворювання успадковується за

			Таблиця 9.1
		Типи глікогенозів
Тип	Порушені ферментні системи	Ушкоджені органи і тканини	Хвороба
0	Глікогенсинтаза	Печінка, м’язи	—
I	Глюкозо-6-фосфатаза	Печінка, нирки	Хвороба Гірке
II	Лізосомальні глікозидази	Всі органи	Хвороба Помпе
	(або α -1,4-глікозидаза)
III	Аміло-1,6-глікозидаза	Печінка, м’язи, міокард,	Хвороба Форбса або Корі
		лейкоцити
IV	Аміло(1,4-1,6)трансглікозидаза	Печінка, м’язи, міокард	Хвороба Андерсена
V	Фосфорилаза м’язів	Скелетна мускулатура	Хвороба Мак-Ардла
VI	Фосфорилаза печінки	Печінка	Хвороба Херса
VII	Фосфоглюкомутаза	Печінка та (або) м’язи	Хвороба Томпсона
VIII	Фосфофруктокіназа	Скелетні м’язи	Хвороба Таруї
IХ	Кіназа фосфорилазиb	Еритроцити, печінка	Хвороба Хага
Х	ЦАМФ-залежна протеїнкіназа	Печінка, м’язи	—

137

автосомно-рецесивним типом, супроводжується цирозом печінки, відкладанням амілопектину в печінці, м’язах, нирках, кишечнику, ЦНС і рети- куло-ендотеліальній системі. В основі лежить порушення синтезу глікогену — відсутня аміло-1,4- 1,6-глікозилтрансфераза — розгалужуючий фермент, у результаті чого утворюється аномальний глікоген (амілопектин), що дає забарвлення як крохмаль. Лікування неефективне. Прогноз несприятливий.

Глікогеноз 5-го типу (хвороба Мак-Ардла).

Прогресуюча міопатія, спричинена дефіцитом фосфорилази у м’язах. При роботі не збільшується вміст лактату в крові. Введення адреналіну збільшує вміст глюкози й лактату в крові.

Глікогеноз 6-го типу (хвороба Херса). Спри-

чинений дефіцитом фосфорилази у печінці. Зрідка виявляється гіпоглікемія. Навантаження адреналіном приводить до підвищення рівня цукру в крові. Лікування таке ж, як при хворобі Корі, прогноз цілком сприятливий.

Глікогеноз 7-го типу (хвороба Томпсона).

Характеризується дефіцитом фосфоглюкомутази в печінці та м’язах.

Глікогеноз 8-го типу (хвороба Таруї). Характеризується дефіцитом фосфофруктокінази, супроводжується тяжким ураженням ЦНС.

Глікогеноз 9-го типу (хвороба Хага). Існують дві форми цього глікогенозу: одна успадковується за рецесивним типом і пов’язана з Х-хромосо- мою, друга — за автосомно-рецесивним типом. В основі лежить недостатність кінази фосфорилази печінки.

Глікогеноз 10-го типу. Характеризується дефіцитом цАМФ-залежної протеїнкінази.

Для всіх глікогенозів характерна гепатомегалія, порушення функції печінки. Діагностика полягає в такому: 1) визначення вмісту глюкози і лактату в крові; 2) навантаження адреналіном; 3) біопсія тканин; 4) визначення структури глікогену і його розташування в клітині; 5) ензиматичні показники.

Аглікогеноз (глікогеноз 0) характеризується дефіцитом глікогенсинтази, низьким вмістом

глікогену в печінці, гіпоглікемією вранці. Лікування — часте споживання вуглеводів.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1.Аеробне й анаеробне окиснення глюкози, загальна характеристика процесів.

2.Анаеробне окиснення глюкози. Послідовність реакцій та ферменти гліколізу.

3.Аеробне окиснення глюкози. Етапи перетворення глюкози до СО2 і Н2О.

4.Окиснювальне декарбоксилювання пірувату. Ферменти, коферменти та послідовність реакцій у мультиферментному комплексі.

5.Гліколітична оксидоредукція: субстратне фосфорилування й човникові механізми окиснення гліколітичного НАДН.

6.Порівняльна характеристика біоенергетики аеробного та анаеробного окиснення глюкози, ефект Пастера.

7.Фосфоролітичний шлях розщеплення глікогену в печінці та м’язах. Регуляція активності глікогенфосфорилази.

8.Біосинтез глікогену: ферментативні реакції, фізіологічне значення. Регуляція активності глікогенсинтази.

9.Механізми реципрокної регуляції глікогенолізу та глікогенезу за рахунок каскадного цАМФ-залежного фосфорилування ферментних білків.

10.Роль адреналіну, глюкагону й інсуліну в гормональній регуляції обміну глікогену в м’язах

іпечінці.

11.Генетичні порушення метаболізму глікогену (глікогенози, аглікогенози).

12.Глюконеогенез: субстрати, ферменти та фізіологічне значення процесу.

13.Глюкозо-лактатний (цикл Корі) та глюко- зо-аланіновий цикли.

14.Пентозофосфатний шлях окиснення глюкози: схема процесу та біологічне значення.

15.Метаболічні шляхи перетворення фруктози та галактози; спадкові ензимопатії їх обміну.

Глава 10. МЕТАБОЛІЗМ ЛІПІДІВ І ЙОГО РЕГУЛЯЦІЯ

10.1. МЕТАБОЛІЗМ ЛІПІДІВ: КАТАБОЛІЗМ ТРИАЦИЛГЛІЦЕРОЛІВ, РЕГУЛЯЦІЯ ЛІПОЛІЗУ. МЕТАБОЛІЗМ КЕТОНОВИХ ТІЛ

Основні біологічні функції ліпідів

До ліпідів належать жири і жироподібні речовини рослинного й тваринного походження, які розчиняються у хлороформі, ефірі або інших органічних неполярних розчинниках.

Біологічна роль ліпідів

Ліпіди в організмі виконують такі основні функції (рис. 10.1):

1. Енергетична функція. При окисненні 1 г

жиру утворюється 36–39 кДж енергії. За рахунок жирів харчового раціону організм на 25–35 % забезпечується енергією, необхідною людині на добу. Важливу роль в енергозабезпеченні організму відіграють триацилгліцероли (жирові депо підшкірної жирової клітковини, сальника, навколониркової клітковини). У формі глікогену

138