10. Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени: цикл Кори, глюкозо- аланиновый цикл. Аллостерические механизмы регуляции аэробного и анаэробного путей распада глюкозы и глюконеогенеза.

1. Цикл Кори (глюкозо – лактатный цикл).

Циклический процесс, объединяющий реакции глюконеогенеза и реакции аэробного гликолиза.

2. Глюкозо – аланиновый цикл.

Целью глюкозо – аланинового цикла также является уборка пирувата, но, кроме того, решается еще одна немаловажная задача – уборка аминного азота из мышцы.

Глюкоза, образованная в печени лактата или аланина, возвращается обратно в мышцы, восстанавливая во время отдыха запасы гликогена.

Кроме мышечной работы, глюкозо – аланиновый цикл активируется во время голодания, когда мышечные белки распадаются и многие аминокислоты используются в качестве

источника энергии, а их азот необходимо доставить в печень.

Глюкозо-лактатный цикл – это циклический процесс, объединяющий реакции глюконеогенеза и реакции анаэробного гликолиза. Глюконеогенез происходит в печени, субстратом для синтеза глюкозы является лактат, поступающий в основном из эритроцитов или мышечной ткани.

В эритроцитах молочная кислота образуется непрерывно, так как для них анаэробный гликолиз является единственным способом образования энергии.

В скелетных мышцах высокое накопление молочной кислоты (лактата) является следствием гликолиза при очень интенсивной, субмаксимальной мощности, работе, при этом внутриклеточный рН снижается до 6,3-6,5. Но даже при работе низкой и средней интенсивности в скелетной мышце всегда образуется некоторое количество лактата.

Убрать молочную кислоту можно только одним способом – превратить ее в пировиноградную кислоту. Однако сама мышечная клетка ни при работе, ни во время отдыха не способна превратить лактат в пируват из-за особенностей изофермента лактатдегидрогеназы-5. Зато клеточная мембрана высоко проницаема для лактата и он движется по градиенту концентрации наружу. Поэтому во время и после нагрузки (при восстановлении) лактат легко удаляется из мышцы. Это происходит довольно быстро, всего через 0,5-1,5 часа в мышце лактата уже нет. Малая часть молочной кислоты выводится с мочой.

Большая часть лактата крови захватывается гепатоцитами, окисляется в пировиноградную кислоту и вступает на путь глюконеогенеза.

Глюкоза, образованная в печени, используется самим гепатоцитом или возвращается обратно в мышцы, восстанавливая во время отдыха запасы гликогена. Также она может распределиться по другим органам.

Аллостерические механизмы регуляции путей распада глюкозы и глюконеогенеза:

Гликолиз и глюконеогенез: Следует сказать, что механизмы регуляции гликолиза направлены на регуляцию действия ферментов необратимых реакций гликолиза и соответствующих им необратимых реакций глюконеогенеза. Сочетание этих реакций составляют «субстратные», или «холостые» циклы. Название «холостые» связано с работой данного цикла, в ходе которой происходит бесполезное расходование АТФ.

Реакции первого субстратного цикла включают превращение глюкозы в глюкозо - 6 – фосфат, катализируемый глюкокиназой (гексокиназой) и обратный процесс,

катализируемый глюкозо – 6 – фосфатазой. Они регулируются в процессе индукции

синтеза глюкокиназы инсулином, а фосфатазы – глюкагоном, но не особо нас интересуют.

Реакции третьего субстратного цикла включают превращение фосфоенолпирувата в

пируват (под действием пируваткиназы), и обратный процесс – две реакции – от пирувата через оксалоацетат (фермент – пируваткарбоксилаза) в фосфоенолпируват (под

действием ФЭП – карбоксикиназы). Регуляция осуществляется путем ковалентной модификации – фосфорилирования и дефосфорилирования под действием инсулина и глюкагона, поэтому она нас не интересует.

НО! Для пируваткиназы аллостерическим эффектором является фруктозо – 1,6 – бисфосфат. Концентрация бисфосфата повышается при абсорбтивный период (из – за ускорения гликолиза), и, соотвественно, повышается активность пируваткиназы.

Реакции второго субстратного цикла включают превращение фруктозо – 6 – фосфата во фруктозо – 1,6 – бисфосфат (катализируется фосфофруктокиназой) и обратный этому

процесс – катализируется фруктозо – 1,6 – бисфосфатазой.

И вот здесь наблюдается интересная аллостерическая регуляция! Аллостерическим эффектором для этих двух ферментов является фруктозо – 2,6 – фосфат, КОТОРЫЙ синтезируется из фруктозо – 6 - фосфата под действием бифункционального фермента (БИФ)

Сам фруктозо – 2,6 – фосфат выполняет только регуляторные функции и синтезируется в незначительных количествах.

Особый интерес представляет БИФ. Этот фермент не зря назвали бифункциональным, так как тот может проявлять себя и как киназа, и как фосфатаза.

Если БИФ находится в дефосфорилированной форме (образование такой формы

стимулируется инсулином в абсорбтивный период), то он выступает в качестве киназы, и стимулирует увеличение концентрации фруктозо – 2,6 – фосфата в клетке (типа, сам не

имеет фосфата, но уж другим его даст).

Если же БИФ фосфорилирован (в постабсорбтивный период, под влиянием глюкагона), то он выступает в качестве фосфатазы, и таким образом, уменьшает количество фруктозо – 2,6 – фосфата, превращая его обратно во фруктозо – 6 – фосфат (типа, у самого есть фосфат, но он не хочет, что он был у кого – то еще).

Пентозофосфатный путь: На этом этапе происходит регуляция процесса: инсулин повышает активность глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы и фосфоглюконат-дегидрогеназы