Пути образования глюкозы в организме. Глюконеогенез. Возможные предшественники, последовательность реакций, биологическая роль.

Глюконеогенез – это синтез глюкозы из неуглеводных компонентов: лактата, пирувата,глицерола, кетокислот цикла Кребса и других кетокислот, из аминокислот. Все аминокислоты, кроме кетогенных лейцина и лизина, способны участвовать в синтезе глюкозы. Углеродные атомы некоторых из них – глюкогенных – полностью включаются в молекулу глюкозы, некоторых – смешанных – частично.

Кроме получения глюкозы, глюконеогенез обеспечивает и уборку "шлаков" – лактата, постоянно образуемого в эритроцитах или при мышечной работе, и глицерола, являющегося продуктом липолиза в жировой ткани.

Как известно, в гликолизе существуют три необратимые реакции: пируваткиназная (десятая), фосфофруктокиназная (третья) и гексокиназная (первая). В этих реакциях происходит высвобождение энергии для синтеза АТФ. Поэтому в обратном процессе возникают энергетические барьеры, которые клетка обходит с помощью дополнительных реакций.

Глюконеогенез включает все обратимые реакции гликолиза, и особые обходные пути, т.е. он не полностью повторяет реакции окисления глюкозы. Его реакции способны идти во всех тканях, кроме последней глюкозо-6-фосфатазной реакции, которая идет только в печени ипочках. Поэтому, строго говоря, глюконеогенез идет только в этих двух органах.

В глюконеогенеза работают два ключевых фермента – в митохондрияхпируваткарбоксилаза и в цитозолефосфоенолпируват-карбоксикиназа.

1. В цитозоле пировиноградная кислота может появиться при окислении молочной кислотыи в реакции трансаминирования аланина. После этого пируват симпортом с ионами Н+, движущимися по протонному градиенту, проникает в митохондрии. В митохондрияхпируваткарбоксилаза превращает пировиноградную кислоту воксалоацетат. Эта реакция идет в клетке постоянно, являясь анаплеротической (пополняюшей) реакцией ЦТК.

2. Далее оксалоацетат мог бы превратиться в фосфоенолпируват, но для этого сначала он должен попасть в цитозоль. Поэтому происходит реакция восстановления оксалоацетата в малат при участии малатдегидрогеназы.В результате малат накапливается, выходит в цитозоль и здесь превращается обратно в оксалоацетат.Повернуть малатдегидрогеназную реакцию ЦТК вспять позволяет избыток НАДН в митохондриях. НАДН поступает из оксиления жирных кислот, активируемого в условиях недостаточности глюкозы в гепатоците.

3. В цитоплазме фосфоенолпируват-карбоксикиназа осуществляет превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват, для реакции требуется энергия ГТФ. От молекулы отщепляется тот же углерод, что и присоединяется.

Фосфофруктокиназная реакция – преодолевается с помощью фермента фруктозо-1,6-дифосфатазы. Этот фермент есть в почках, печени, поперечно-полосатых мышцах. Таким образом, эти ткани способны синтезировать фруктозо-6-фосфат и глюкозо-6-фосфат.

60. Основные проявления патологии углеводного обмена на различных этапах и возможные причины нарушения обмена углеводов. Непереносимость дисахаридов. (Пример реакции). Гликемия как показатель состояния углеводного обмена. Биохимические основы развития сахарного диабета.

Нарушения углеводного обмена наблюдаются на различных этапах углеводного обмена, т.е. на этапах поступления, превращении в пищеварительном тракте, межуточного обмена, регуляция углеводного обмена.

В норме поступает примерно 400-500 грамм углеводов. Избыточное потребление приводит к ожирению, а недостаток – к дистрофии.

В пищеварительном тракте нарушения связанны с изменениями кислотности в желудке. В норме углеводы распадаются до эритродекстринов, при повышенной ксилотности – до аминодекстринов, при пониженной кислотности – до ахродекстринов.

В кишечнике: не переносимость дисахаридов (мальтозы, сахарозы, лактозы). Она м.б. приобретенной или врожденной.

На стадии межуточного обмена: нарушение синтеза и распада гликогена; накопление гликогена в тканях. Оно связанно с процессами распада или синтеза углеводов. В крови развивается сниженный уровень глюкозы.

Нарушения регуляции обмена углеводов проявляются в виде гипергликемии (повышенное содержание глюкозы в крови) или гипогликемии. Гипергликемия наблюдается при сахарном диабете (здесь наблюдается дефицит инсулина/его эффекта). Характерно, что глюкоза не усваивается организмом, следовательно накапливается в крови.

Гипогликемия – наблюдается при нарушениях работы желез внутренней секреции, при которых уровень глюкозы в крови повышается. Развивается при голодании, при избыточном введении инсулина, при поражениях почек (когда нарушен почечный барьер).