9. Биосинтез глюкозы (глюконеогенез): источники, механизм, биологическое значение.

Источники: Глюконеогенез – синтез глюкозы из соединений неуглеводной природы. За сутки в организме взрослого человека может синтезироваться до 80 – 100 г. глюкозы.

Глюконеогенез главным образом проходит в печени (90% всей глюкозы), корковом веществе почек и в энтероцитах (клетках кишечника).

Истинными субстратами (по Звягиной) глюконеогенеза являются пируват, оксалоацетат, дегидроксиацетонфосфат.

Все вещества, образующие эти метаболиты, также являются субстратами глюконеогенеза. Таковыми являются:

1. Синтез глюкозы из глицерина:

При физической нагрузке под влиянием адреналина или при голодании под влиянием глюкагона и кортизола в адипоцитах активно происходит распад триацилглицеринов (липолиз). Один из продуктов этого – глицерин, который поступает в печень, там фосфорилируется, окисляется до диоксиацетонфосфата и вовлекается в реакции глюконеогенеза.

2. Синтез глюкозы из аминокислот:

Главный источник субстратов глюконеогенеза – это гликогенные аминокислоты – все протеиногенные аминокислоты, кроме лейцина и лизина.

3. Синтез глюкозы из молочной кислоты:

При физической нагрузке в мышцах продуцируется большое количество лактата, также непрерывно лактат образуется эритроцитами; с током крови лактат поступает в

гепатоциты (в печень) и здесь превращается в пируват, далее в ходе реакции образуется глюкоза.

Кроме того, возможен синтез глюкозы из метаболитов цикла Кребса, что можно увидеть в реакциях синтеза глюкозы из аминокислот.

Механизм:

Глюконеогенез протекает по тому же пути, что и гликолиз, но в обратном направлении. Для обхода трех необратимых реакций гликолиза используются четыре специфических фермента глюконеогенеза, которые осуществляют реакции обхода.

1. Первый обходный путь – катализируется двумя ферментами (обход 10 – ой реакции):

Первая реакция идет в митохондриях, далее оксалоацетат поступает в цитоплазму, где протекает глюконеогенез. Там, в цитоплазме, протекает вторая реакция:

Далее до фруктозо – 1,6 – бисфосфата все реакции идут просто в обратном гликолизу направлении.

2. Второй обходной путь (обход 3 – ей реакции):

Далее фруктозо – 6 – фосфат изомеризуется в глюкозо – 6 – фосфат с помощью глюкофосфатизомеразы.

3. Третий обходной путь (обход 1 – ой реакции):

Далее глюкоза из тканей поступает в кровь.

Биологическое значение глюконеогенеза:

1. Поддержание уровня глюкозы в крови. При длительном голодании (более суток) глюконеогенез является единственным процессом, поставляющим глюкозу в кровь. После уже 6 - 10 часов голодания практически исчерпываются запасы гликогена, а после суток

без еды запасов гликогена не остается полностью.

2. Обеспечивает утилизацию лактата: при длительной физической работе в мышцах накапливается лактат, что ограничивает их работоспособность вследствие ингибирования ферментов важнейших метаболических путей в мышцах из-за изменения рН среды.

3. Предотвращает лактатный ацидоз – по сути, просто продолжение второго пункта.