Глюконеогенез. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы. Метаболизм гликогена, фруктозы и галактозы.
Источники глюкозы, регуляция уровня глюкозы крови.
Лекция для специальности 31.05.01 Лечебное дело подготовлена доц. кафедры общей и биологической химии ТГМУ О.А. Артюк
2017–2018 учебный год
Основные вопросы лекции:
Ключевые реакции глюконеогенеза. Аллостерическая регуляция ферментов гликолиза и глюконеогенеза.
Цикл Кори и глюкозо-аланиновый цикл.
Пентозофосфатный путь превращения глюкозы.
Образование восстановительных эквивалентов и рибозы.
Синтез и распад гликогена.
Ковалентная модификация и аллостерическая регуляция гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы.
Гликогенозы.
Регуляция уровня глюкозы в крови. Источники глюкозы крови. Почечный порог для глюкозы, глюкозурия.
Толерантность к глюкозе.
Глюконеогенез – это процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы в организме человека
Истинный процесс образования глюкозы в природе – фотосинтез
(преобразование лучистой энергии в синтезе
углеводов из СО2 и Н2О).
К фотосинтезу способны растения и организмы,
содержащие хлорофилл - фотоавтотрофы. Синтез глюкозы в организме гетеротрофов
(животных, человека) возможен из следующих субстратов:
Включение различных субстратов в глюконеогенез зависит от физиологического состояния организма.
Химизм реакций глюконеогенеза
Процесс протекает в печени, менее активно в почках, слизистой кишечника.
Важнейшей функцией глюконеогенеза является поддержание уровня глюкозы в крови в период длительного голодания и интенсивных физических нагрузок.
Активность процесса контролируется гормонами коры надпочечников – глюкокортикоидами (кортизол).
Большинство реакций гликолиза и глюконеогенеза являются обратимыми
и катализируются одними ферментами. 4 реакции глюконеогенеза необратимы!
Обходные реакции глюконеогенеза
1. Пируваткарбоксилаза содержит биотин (витамин Н). Процесс происходит в митохондриях, требует затраты АТФ. ПВК превращается в оксалоацетат (ЩУК).
Индукторы: глюкагон, кортизол. Репрессор: инсулин.
Роль положительного аллостерического модулятора фермента выполняет ацетил-КоА. В отсутствие ацетил-КоА фермент почти полностью лишен активности. Накопление ацетил-КоА замедляет окислительное декарбоксилирование пирувата, что способствует превращению последнего в глюкозу.
Биотин
(витамин Н, витамин B7, кофермент R)
водорастворимый витамин группы В.
является кофактором в метаболизме жирных кислот, лейцина
ив процессе глюконеогенеза.
Физиологическая потребность для взрослых — 50 мкг/сутки. Для детей — от 10 до 50 мкг/сутки в зависимости от возраста
Обходные реакции глюконеогенеза
2. Фосфоенолпируваткарбоксикиназа находиться в цитоплазме
Источник энергии: ГТФ. Индуктор: кортизол (глюкокортикоид)
3. Фосфатаза фруктозо-1,6,-бифосфата
4. Фосфатаза глюкозо-6-фосфата
Обще уравнение глюконеогенеза:
2 лактата + 4АТФ + 2ГТФ +4 Н2О → 1 глюкоза + 4АДФ + 2ГДФ + 6 Фн
Биологическое значение глюконеогенеза:
Поддержание постоянного уровня глюкозы в крови связано с тем что, для многих тканей глюкоза является основным (нервная ткань),
адля некоторых единственным (эритроциты) источником
энергии.
В условиях длительного голодания ( > 24 час ) глюконеогенез - единственный источник глюкозы крови (синтез 80 - 100 г/сут).
Предупреждает развитие гипогликемии!
Утилизация лактата.
Предупреждает развитие лактатоацидоза!
Кратковременный лактоацидоз встречается у здоровых людей при интенсивной мышечной работе. Компенсируется путем гипервентиляции легких и ускоренным выведением Н+ (Н2СО3 → СО2 и Н2О).
При некомпенсированном лактоацидозе содержание лактата в крови увеличивается до 5 ммоль/л (норма - до 2 ммоль/л), рН крови может составлять 7,25 и менее (норма рН 7,36-7,44).
Глюкозо-лактатный цикл Кори. Глюкозо-аланиновый цикл.
Этот цикл выполняет две функции:
переносит аминогруппы из скелетных мышц в печень, где они превращаются в мочевину;
обеспечивает работающие мышцы глюкозой, поступающей с кровью
из печени, где для ее образования используется углеродный скелет аланина.
Существенное влияние на скорость глюконеогенеза оказывает этанол (алкоголь).
Метаболизм этанола на 90% происходит в печени.
Превращение этанола включает 2 реакции дегидрирования (НАД+) с образованием ацетил- КоА и его окисление в ЦТК.
Для окисления 500г углеводов (суточная норма) требуется такое же количество НАД+,
как и для окисления 125 г этанола.
В результате катаболизма этанола увеличивается количество НАДН+Н, что приводит к смещению лактатдегидрогеназной реакции в сторону образования лактата, снижению образования ПВК и замедлению глюконеогенеза. Следствие приема алкоголя –
развитие лактатацидоза (кома!)