Биомедицинское значение

Глюконеогенез.

Глюконеогенез включает все механизмы и пути, обеспечивающие биосинтез глюкозы из не углеводных предшественников. Главное из них это лактат, гликогенные аминокислоты и глицерол, у жвачных животных - это пропионат. Происходит главным образом в клетках печени и почках.

1. глюконеогенез играет важную роль, поскольку некоторые ткани, прежде всего мозг, и
эритроциты в высшей степени зависят от глюкозы, как от первичного топлива. При
понижении концентрации глюкозы ниже определенного критического уровня
нарушается функционирование мозга, т.е. при тяжелой гипогликемии возникает
коматозное состояние и возможен летальный исход.

Дневная потребность глюкозы - 160г, из них 120г идет на работу мозга, в жидкостях тела присутствуют =20г, ~190г глюкозы может быть получено из запасов гликогена. Таким образом прямые резервы организма вполне обеспечивают суточную потребность человека в глюкозе

2. глюконеогенез обеспечивает потребности организма в глюкозе в тех случаях, когда
диета содержит недостаточное количество углеводов

3. важную роль играет в период интенсивной физической нагрузки, поскольку является
путем удаления избыточного лактата из скелетных мышц и эритроцитов, а также
глицерол а из клеток жировой ткани.

Основные метаболические пути глюконеогенеза.

Основные биохимические реакции глюконеогенеза не являются обращением реакций гликолиза.

Не совпадение прямых и обратных реакций многих жизненно важных метаболических путей - это один из основополагающих принципов организации метаболизма, который позволяет осуществлять строгую регуляцию направленности биохимических процессов. Практически всегда, когда активность прямого пути высока, активность обратного находится на минимальном уровне.

В обычных условиях, существующих в клетках, свободная энергия, необходимая для образования пирувата из глюкозы составляет^Оккал/моль. Уменьшение свободной энергии при гликолизе происходит в основном в участках трех необратимых реакций, катализируемых гексокиназой, фосфофруктокиназой и пируваткиназой. Т.е. это 3 обходных пути гликолиза.

Глюконеогенез обходит эти необратимые реакции при помощи следующих новых этапов:

1. фосфоенолпируват образуется из пирувата через оксалоацетат,
а), пируват + АТФ +CO₂ + H₂O à оксалоацетат + АДФ + Фi +2H*
б), оксалоацетат + ГТФ —> фосфоенолпируват + ГДФ + СО₂,

Реакция а), протекает в митохондриях и нуждается в биотине, который ковалентно связан с ферментом.

Этот комплекс является мобильным переносчиком активированного СО₂,. Далее оксалоацетат переходит в цитозоль в форме малата по челночному механизму.

2. фруктозо-6-фосфат образуется из фруктозо-1,6-БФ путем гидролиза фосфатного
эфира в положении 1

3. собственно глюкоза образуется путем гидролиза глюкозо-6-фосфат с
одновременным образованием неорганического фосфора.

Большинство аминокислот, входящих в состав белков, способны метаболизироваться в глюкозу, и называются глюкогенными, некоторые из них превращаются в кетоновые

тела - это кетоновые кислоты. Существует несколько семейств, объединенных по тому принципу в какой метаболит они преобразуются. Например, в пируват способны переходить Ala, Ser, Gly, Cys, Tre.

α-оксоглутарат à Glu, Gin, His, Pro, Arg

сукцинил - KoA—► He, Met, Tre, Val

фумарат à Туг, Phe, Asp

оксалоацетат à Asp, Asn.

Лактат, образованный сокращающейся мышцей, превращается в печени в глюкозу (цикл Кори)

Основным метаболитом для глюконеогенеза является лактат, образованный активной скелетной мышцей, при этом единственная цель восстановления пирувата до лактата -это регенерирование окисленных НАД, необходимых для осуществления гликолиза в сокращающихся мышцах. Полученный лактат - это тупик в метаболизме. Для дальнейшего его превращения он должен быть снова восстановлен в пируват. Плазматические мембраны большинства клеток обладают высокой проницаемостью для лактата и пирувата. Оба соединения диффундируют из активной скелетной мышцы в кровь и переносятся в печень. Значительно больше переносится лактата.

Окислительно-восстановительную реакцию преобразования лактата в пируват, и наоборот, катализирует фермент-лактатдегидрогеназа, который представляет собой тетрамер, построенный из двух типов ППЦ (тип М и Н). засчет этого могут быть образованы 5 различных тетрамеров (М4 (al, ЛДГ1); М ЗН1 (ЛДГ2, а2); М2Н2 (ЛДГЗ, р); М1НЗ (у, ЛДГ4); Н4 (у2, ЛДГ5).

Изофермент М4 обладает большим сродством к пирувату, чем Н4, остальные занимают промежуточное положение.

При инфаркте миокарда повышено содержание а — изомеров, особенно а1. Увеличивается соотношение ЛДГ1 и ЛДГ2. аналогичные нарушения возникают при инфаркте коркового вещества почек и гемолитической анемии. Относительное увеличение ЛДГ4 и ЛДГ5 имеет место при остром гепатите, тяжелых мышечных повреждениях.

Обмен гликогена.

Гликоген - это главная легко мобилизуемая форма запасания углеводов у животных и человека.

Гликоген в печени приблизительно 4 %, ~72г; в мышцах ~ 0,7%, 245-250г. Внеклеточная глюкоза - 0,1% или Юг, общие запасы - 327-332г.