Г люкозо - лактатный и глюкозо - аланиновый циклы

 

Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори) –это связь глюконеогенеза в печени и об-

 

разования лактата эритроцитах или мыш-цах из глюкозы. В эритроцитах молочная

кислота    образуется

 

непрерывно, так как для них анаэробный

 

гликолиз      является

 

единственным спосо-бом образования энер-

гии. В скелетных мыш-цах накопление лакта-та является следстви-ем гликолиза при очень интенсивной, максимальной мощно-

 

сти, работе, и чем более такая работа интенсивна, тем менее продолжительна По-

 

сле нагрузки (во время восстановления) лактат удаляется из мышцы довольно бы-

 

стро – всего за 0,5-1,5 часа.

Дополнение

 

Следует отметить, что если продолжи-

тельность нагрузки мала (до 10 секунд),

то количество АТФ пополняется пре-имущественно в

креатинфосфоки-назной реакции. В

таком режиме к при-меру работают мышцы у ттанги-

стов, прыгунов как в длину, так и в высо-

ту, метателей мо-лота, копья и т.п..

Если нагрузка не бо-лее 90 секунд – АТФ синтезируется в основном в реакциях анаэробного глико-

лиза. В спорте это бегуны-спринтеры на 100-500 м, спортсмены силовых ви-дов (борцы, тяжелоатлеты, бодибилдеры). Если напряжение мышцы длится

более двух минут – развивается аэробное окисление глюкозы в реакциях ЦТК

и дыхательной цепи.

 

Но, хотя мы и говорим об аэробном окислении глюкозы, необходимо знать и помнить, что лактат образуется в мышце всегда: и при анаэробной, и при аэробной работе, однако в разных количествах.

Образовавшийся лактат может утилизоваться только одним способом – превра-

 

титься в пировиноградную кислоту. Но, как уже указывалось, пируват токсичен для

 

клеток и должен быть как можно быстрее утилизован. Сама мышца ни при работе, ни во время отдыха не занимается превращением лактата в пируват из-за наличия

 

специфического изофермента ЛДГ-5.

Если молочная кислота поступила в миокардиоциты, она быстро превраща-ется в пируват, далее в ацетил- S -КоА и вовлекается в полное окисление до

 

СО B 2 B и Н B 2 B О.

Большая часть лактата захватывается гепатоцитами, окисляется в пировино-

 

градную кислоту и вступает на путь глюконеогенеза.

 

Целью глюкозо-аланинового цикла также является уборка пирувата, но, кроме

 

этого решается еще одна немаловажная задача – уборка лишнего азота из мышцы.

 

При мышечной работе и в покое в миоците распадаются белки и образуемые амино-кислоты рансаминируются с α-кетоглутаратом. Полученный глутамат взаимодейст-

 

вует с пируватом. Образующийся аланин является транспортной формой и пирувата

 

и азота из мышцы в печень. В гепатоците идет обратная реакция трансаминирова-ния, аминогруппа передается на синтез мочевины, пируват используется для синте-за глюкозы

 

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

 

Кроме мышечной работы, глюкозо-аланиновый цикл активируется во время го-

 

лодания, когда мышечные белки распадаются и многие аминокислоты используются

 

в качестве источника энергии, а их азот необходимо доставить в печень.

 

Р ЕГУЛЯЦИЯ ГЛИКОЛИЗА И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА

 

 

МЕТАБОЛИЗМ ЭТАНОЛА

 

С ПИРТОВОЕ БРОЖЕНИЕ

 

Образование этилового спирта из глюкозы происходит в дрожжах и некоторых видах плесневых грибков. Суммарное

уравнение реакции:

C₆H₅О₁₀ → 2 CО₂ + 2 С₂Н₅ОН

 

До стадии образования пирувата реакции спиртового броже-

 

ния совпадают с реакциями гликолиза, отличия заключаются

 

только в дальнейшем превращении пировиноградной кислоты. Цель этих превращений – удалить пируват из клетки и окислить

 

НАДН, который образовался в 6-й реакции.

 

О БЕЗВРЕЖИВАНИЕ ЭТАНОЛА

 

Метаболизм поступающего этанола в организме происходит

 

в печени двумя путями. Первый путь заключается в окислении

 

спирта до уксусной кислоты, которая в виде ацетил-S-КоА посту-

 

пает в ЦТК. Через этот путь проходит от 70% до 90% всего эта-нола. Оставшаяся часть окисляется в микросомах алкогольокси-дазой. При регулярном поступлении этанола доля микросомаль-ного окисления возрастает, количество молекул алкогольоксида-зы увеличивается.

 

Так как при обезвреживании этанола образуется большое количество НАДН, в клетках печени активируется реакция превращения пирувата в лактат. Это приводит к гипогликемии, так как пировиноградная кислота является субстратом глюконео-генеза. Свободное проникновение молочной кислоты в кровь обуславливает лакта-

 

цидемию.

Если запасы гликогена в печени изначально невелики (голодание, недоедание, астеническое телосложение) или израсходованы (после физической работы), то при приеме алкоголя натощак гипогликемия наступает быстрее и может

быть причиной потери сознания. К этому стоит добавить сильный диурети-

ческий эффект этанола, ведущий к быстрому обезвоживанию организма и снижению кровоснабжения головного мозга со всеми вытекающими последст-виями.

Этанол является энергетически ценным соединением: при метаболизме 125 г этанола количество образующегося НАДН такое же, как при окислении 500 г глюко-

зы. При полноценном питании и частом потреблении этилового спирта, например, в виде пива, "этанольный" ацетил-S-КоА не столько сгорает в ЦТК, сколько использу-

ется для синтеза холестерина и нейтральных жиров, то есть происходит переход

 

энергии этанола в запасную форму, что приводит к пивному ожирению и повышает риск атеросклероза.

 

ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ПУНТЬ

 

Пентозофосфатный путь окисления глюкозы не связан с образованием энергии.

 

Значение ПФП:

 

1. Образование НАДФН

 

• для синтеза жирных кислот,

 

• холестерина и других стероидов,

 

• для синтеза глутаминовой кислоты из α-кетоглутаровой кислоты (реак-

 

ция восстановительного аминирования).

 

• для систем защиты клетки от свободно-радикального окисления (анти-оксидантная защита).

 

2. Образование рибозо-5-фосфата, необходимого для синтеза нуклеиновых ки-

 

слот.

 

Наиболее активно реакции ПФП идут в цитозоле клеток печени, жировой ткани, эритроцитах, коре надпочечников, молочной железе при лактации, менее интенсив-

но в скелетных мышцах.

 

Пентозофосфатный путь включает два этапа – окислительный и неокислитель-ный.

На первом, окислительном, этапе глюкозо-6-фосфат в трех реакциях превра-

 

щается в рибулозо-5-фосфат, реакции сопровождаются восстановлением двух мо-лекул НАДФ до НАДФН.

Второй этап – этап структурных перестроек, благодаря которым пентозы воз-

 

вращаются в фонд гексоз. В этих реакциях рибулозо-5-фосфат может изомеризо-ваться до рибозо-5-фосфата и ксилулозо-5-фосфата. Далее под влиянием фермен-

тов транскетолазы и трансальдолазы происходят структурные перестройки с обра-

 

зованием иных моносахаридов. При реализации всех реакций второго этапа пентозы превращаются во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегидфосфат. Из глицеральдегид-

3-фосфата при необходиости могут образоваться гексозы.

Связь пентозофосфатного пути и гликолиза

 

Судьба полученных фруктозо-6-фосфата и глицеральдегидфосфата различна

 

в зависимости от ситуации и потребностей клетки. Поэтому метаболизм глюкозо-6-фосфата может идти по 4 различным механизмам.

 

Механизм 1. Потребность в НАДФН и рибозо-5-фосфате сбалансирована

 

(например, при синтезе дезоксирибонуклеотидов). При таких условиях реак-

 

ции идут обычным порядком – образуется две молекулы NADPH и одна моле-

 

кула рибозо-5-фосфата из одной молекулы глюкозо-6-фосфата по окисли-тельной ветви пентозофосфатного пути.

 

Механизм 2. Потребность в рибозо-5-фосфате значительно превышает потребность в НАДФН (например,синтез РНК)Большая часть глюкозо-6-фосфата превращается во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат

 

по гликолитическому пути. Затем две молекулы фруктозо-6-фосфата и одна молекула глицеральдегид-3-фосфата под действием трансальдолазы и

транскетолазы рекомбинируют в три молекулы рибозо-5-фосфата путем обращения реакции 2 этапа пентозофосфатного пути.

 

Механизм 3. Потребность в НАДФН значительно превышает потреб-

 

ность в рибозо-5-фосфате (например,биосинтез холестерола,жирных ки-слот). В этой ситуации по окислительным реакциям пентозофосфатного

пути образуются НАДФН и рибулозо-5-фосфат. Далее, под действием транс-кетолазы и трансальдолазы, рибулозо-5-фосфат превращается в пентозо-5-фосфаты, во фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат. В заключение

происходит ресинтез глюкозо-6-фосфата из фруктозо-6-фосфата и глице-ральдегидфосфата по пути глюконеогенеза. Подключение новых молекул

глюкозо-6-фосфата позволяет поддерживать стехиометрию процесса.

 

Механизм 4. Потребность в НАДФН значительно превышает потреб-ность в рибозо-5-фосфате и необходима энергия (например.антиокси-

 

дантная защита в эритроците). Глюкозо-6- фосфат превращается в рибозо-5-фосфат и далее во фруктозо-6- фосфат и глицеральдегид-3-фосфат, ко-торые (в отличие от механизма 3) вступают на гликолитический путь обме-на, а не подвергаются обратному превращению в глюкозо-6-фосфат. Образо-ванный пируват вступает в ЦТК. В результате происходит одновременное генерирование НАДФН и АТФ.