10.8. Биосинтез глюкозы (глюконеогенез)

Синтез глюкозы из неуглеводных источников называется глюконеогенезом. Глюконеогенез протекает по тому же пути, что и анаэробный гликолиз, но в обратном направлении. Однако три реакции гликолиза необратимы, и на этих стадиях реакции глюконеогенеза отличаются от реакций гликолиза (рис.30, стадии I, II, III). На каждую молекулу лактата при глюконеогенезе расходуется две молекулы АТФ и одна молекула ГТФ. Поскольку для образования глюкозы необходимо две молекулы лак­тата, суммарный процесс глюконеогенеза описывается следующим урав­нением:

2лактат +4АТФ + 2ГТФ + 6Н₂О → глюкоза + 4АДФ + 2ГДФ + 6Н₃РО₄.

Из клеток, в которых происходит гликолиз, образующаяся из пирувата молочная кислота поступает в кровь, с помощью которой транспортируется в печень, где превращается в пируват. Пируват в пе­чени частично окисляется, частично превращается в глюкозу - глюкозо-лактатный цикл (рис.31). Образовавшаяся глюкоза может вновь посту­пать в мышцы и там превращаться в пируват и затем в молочную кислоту (лактат). Часть пирувата в мышцах путем трансаминирования превраща­ется в аланин, который транспортируется в печень, и здесь снова обра­зуется пируват - глюкозоаланиновый цикл.

Глюкоза может синтезироваться не только из лактата, но и из других веществ, способных превращаться в какой-либо из промежуточ­ных продуктов глюконеогенеза - в пируват, оксалоацетат, глицеральдегидфосфат. К таковым относятся глицерин и аминокислоты. В организме взрослого человека за сутки может синтезироваться около 80 г глюкозы, главным образом в печени, почках и слизистой кишечника. Главными исходными веществами глюконеогенеза являются все белковые амино­кислоты, кроме лейцина. Поэтому потенциальная возможность выдер­жать определенный срок голодания, не нарушая снабжение глюкозой мозга, определяется прежде всего резервами белков в организме.

Рис.30. Схема биосинтеза глюкозы

Рис.31. Глюкозолактатный и глюкозоаланиновый циклы

10.10. Регуляция обмена углеводов

Наибольшее значение для организма имеет поддержание на постоянном уровне глюкозы в крови, так как она является главным энергетическим субстратом для мозга. В норме содержание глюкозы в крови 3,3-4,0 ммоль/л. Повышение ее содержания в крови до 9-10 ммоль/л (гипергликемия) приводит к глюкозурии (выделение с мочой, анализ мочи дает повышенный сахар). Снижение содержания глюкозы в крови до 2,0-1,5 ммоль/л (гипогликемия) может привести к обморочному состоянию и возникновению судорог. Уровень глюкозы в крови зависит от соотношения активности процессов, приводящих к его повышению или понижению. Эти процессы перечислены ниже.

Процессы, ведущие к гипергликемии:

1) всасывание глюкозы из кишечника (пищевая гипергликемия, проходящая через 1-2 часа);

2) распад гликогена до глюкозы (как правило, в печени);

3) глюконеогенез (в печени и почках). Процессы, вызывающие гипогликемию:

1) транспорт глюкозы из крови в ткани и окисление ее до СО₂ и Н₂О;

2) синтез из глюкозы гликогена в печени и скелетных мышцах;

3) образование из глюкозы триацилглицеринов в жировой ткани (см. главу 11).

Уровень глюкозы в крови находится под контролем нервно-гормональной регуляции (принцип "плюс-минус" межгормональных взаи­моотношений - см. главу 16).

Единственным гормоном, снижающим содержание глюкозы в крови, является инсулин. Он стимулирует все три процесса усвоения глюкозы (транспорт внутрь клеток и ее распад, синтез гликогена, синтез жиров из глюкозы). Гормоны: адреналин, глюкагон, тироксин, трийодтиронин, соматотропин - стимулируют распад гликогена, глюкокортикоиды (усиливают глюконеогенез) повышают уровень глюкозы в крови.