Локализация основных процессов в клетке

Компартмент	Процессы, протекающие в нем
Цитозоль	Активация глюкозы, глицерина, ВЖК, аминокислот; Гликолиз, гликогенолиз, гликогеногенез, ПФП, ГНГ (в печени, почках), липолиз, синтез ацилКоА, НЖ, холестерина Трансаминирование аминокислот Отдельные реакции синтеза гема, мононуклеотидов, АРЗ
Цитолемма	Энергозависимый транспорт ПОЛ, АРЗ, трансмембранная передача информации с помощью аденилатциклазы, гуанилатциклазы и др.
Митохондрии	Окислительное декарбоксилирование ПВК, ЦТК, ЭТЦ (в мембране), β-окисление ацилКоА, начало и удлинение цепи ацилКоА, конечные реакции синтеза гема, СРО, АРЗ Катаболизм аминокислот (транс-, дезаминирование) Синтез части митохондриальных белков
Ядро	Репликация ДНК, транскрипция РНК, синтез ядерных белков
Рибосома	Трансляция полипептидов, их модификация
Эндоплазматический ретикулум	Синтез липидов (ТАГов, ФЛ, стероидов), гетерополисахаридов (протеогликанов, ГАГов)
Лизосомы	Гидролиз полинуклеотидов, полипептидов, ГАГов, липидов (нуклеазы, протеазы, липазы, фосфатазы, эстеразы)
Микросомы	Микросомальное окисление (превращение насыщенных ацилКоА в ненасыщенные, гидроксилирование аминокислот)
Пероксисомы	Аэробное окисление с участием оксидаз аминокислот, ПОЛ

Взаимосвязь углеводного с другими видами обменов

Основная масса фосфорилированной глюкозы является для клеточных процессов энергоисточником (Рис. 3.34). Ее распад – гликолиз, протекающий в цитозоле, заканчивается (в аэробных условиях) пируватом, который, отправляясь в митохондрию, подвергается окислительному декарбоксилированию до ацетилКоА, часть же его молекул преобразуется в оксалоацетат. Затем оба вещества конденсируются в цитрат, который запускает цикл трикарбоновых кислот, поставляющий восстановительные эквиваленты – субстраты основных биоэнергетических процессов – биологического окисления и окислительного фосфорилирования.

Но для всех вышеописанных этапов разрушения глюкозо-6-фосфата существуют альтернативные ответвления. Метаболиты гликолиза (ГА-3-Ф, ДГАФ, ПВК) могут служить субстратами в синтезе некоторых заменимых аминокислот (ала, сер, гли, цис), а из дигироксиацетонфосфата путем его восстановления получается глицерол-1-фосфат – облигатный компонент глицерофосфатидов и особенно нейтральных жиров (в липоцитах). Продуктом трансаминирования ОА является важная для клеток аминокислота – аспартат.

При сдвиге баланса АДФ + Ф_н ↔ АТФ в правую сторону неиспользованный АТФ служит ингибитором ЦТК; накапливающийся цитрат выходит из матрикса митохондрии, распадается под действием АТФ-цитратлиазы на ОА и ацетилКоА. Последний путем конденсации способен превращаться или в холестерин, или в ацилы ВЖК, которые затем включаются в различные липиды: ТАГи, ГФ, СФ, ХС, ГЛ.

Возвращаясь к глюкозо-6-фосфату, следует заметить, что часть его пула может разрушаться по другому механизму – пентозофосфатному пути (ПФП). Его метаболиты – фосфорилированные пентозы, в первую очередь, рибозо-5-фосфат, которая затем включается в состав моно-, ди-, полинуклеотидов. Их представители выполняют самые различные функции, объединяя разные обмены. Среди простейших нуклеотидов выделяются макроэрги (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ), коферменты дегидрогеназ (ФМН), внутриклеточные гормоны (цАМФ, цГМФ). Динуклеотиды обычно входят в состав энзимов в виде коферментов (НАД⁺, НАД⁺Ф, ФАД – компоненты ДГ, модифицированный аналог НSКоА – участник трасацилирования). Нуклеиновые кислоты (РНК, ДНК) – полимеры, хранящие и передающие генетическую информацию. Другие фосфорилированные пентозы легко взаимодействуют с белками, липидами, меняя их свойства.

В процессе пентозофосфатного пути параллельно происходит восстановление НАД⁺Ф, но такая форма не идет (как НАДН) в митохондрии в ЭТЦ, а используется как источник водорода в реакциях синтеза ВЖК, холестерина, желчных кислот, стероидных гормонов, катехоламинов; в реакциях гидроксилирования аминокислот (фенилаланин → тирозин); в преобразовании рибонуклеотида в дезоксирибонуклеотид; является облигатным звеном в ферментативной антирадикальной защите; в гепатоцитах участвует в трансформации ксенобиотиков.

Но связи глюкозо-6-фосфата с другими звеньями метаболизма на этом не заканчиваются. Его небольшое количество (вклад зависит от вида ткани) взаимодействует с УТФ, образуя УДФ-глюкозу, которая или сама, или после модификации в другие моносахариды, включается в различные липиды (ГЛ) или биополимеры (полипептиды, белки). Окисление Г-6-A в УДФГК дает возможность получившемуся соединению также входить в состав вышеперечисленных структур, либо в гепатоцитах использоваться в процессах биотрансформации различных эндогенных веществ (билирубина) и ксенобиотиков.

Опасность возникновения гипогликемии (при голодании) в норме предотвращается за счет жизнедеятельности печени. В ее клетках хранятся гранулы гликогена, при необходимости распадающиеся до глюкозы. Но накопление данного гомополисахарида ограничено, поэтому, когда израсходуется это депо, вступает в действие более длительный источник эндогенной глюкозы – гликонеогенез. В нем могут участвовать представители самых различных классов, в том числе аминокислоты, глицерол, α-кетокислоты (Раздел III, Главы 2, 3), что служит еще одной иллюстрацией тесных связей между обменами (Рис. 3.32).

Рис. 3.32. Схема участия аминокислот и липидов в синтезе глюкозы в печени (ПВК – пируват, ОА – оксалоацетат, ДГАФ –дигидроксиацетонфосфат, АК – аминокислоты, ГФ – глицеролфосфат, ТАГ – триацилглицерол, Л - липиды)