Глюконеогенез – це що таке? Регуляція процесу, ферменти

Одним із значущих процесів в організмі є глюконеогенез. Це назву метаболічного шляху, який призводить до того, що з невуглеводних сполук (пірувату, зокрема) утворюється глюкоза.

Які його особливості? Цей процес регулюється? Є безліч важливих нюансів, що стосуються даної теми, і зараз варто приділити їм увагу.

Визначення

Отже, глюконеогенез – це процес синтезу глюкози з речовин, які мають не вуглеводну природу походження. Протікає він переважно у печінці, менш інтенсивно – у нирковому кірковій речовині та кишкової слизової оболонці.

Даний процес включає всі оборотні реакції гліколізу з особливими обхідними шляхами. Висловлюючись простою мовою, він повторює реакції окислення глюкози не повністю. Що виходить? Глюконеогенез – це процес, здатний протікати у всіх тканинах. Виняток становить тільки 6-фосфатазная реакція. Вона протікає лише в нирках і печінці.

Загальні особливості

Глюконеогенез – це процес, який відбувається у мікроорганізмів, грибів, рослин і тварин. Цікаво, що його реакції однакові для всіх біологічних видів і тканин.

Найважливіші попередники глюкози у тварин – це трехуглеродные з’єднання. До таких відноситься гліцерол, піруват, лактат і амінокислоти.

Утворена в процесі глюконеогенезу глюкоза транспортується в кров, а звідти – до інших тканин. Що далі? Після фізичних навантажень, яким був схильний організм, утворений в скелетних м’язах лактат знову відправляється в печінку. Там він перетворюється в глюкозу. Вона, в свою чергу, знову надходить у м’язи, або перетворюється в глікоген.

Весь описаний кругообіг іменується циклом Корі. Це своєрідна сукупність ферментативних біохімічних процесів, в ході яких лактат транспортується з м’язів в печінку і далі перетворюється в глюкозу.

Субстрати

Обговорюючи специфіку регуляції гліколізу та глюконеогенезу, потрібно торкнутися увагою і цю тему. Субстрати – це реагенти, що утворюють живильне середовище. У випадку з глюконеогенезом в їх ролі виступають:

  • Піровиноградної кислоти (ПВК). Без неї неможливо перетравлення вуглеводів та обмін амінокислот.
  • Гліцерин. Відрізняється сильним дегидратирующим властивістю.
  • Молочна кислота. Є найважливішим учасником регуляторних обмінних процесів.
  • Амінокислоти. Вони є головним будівельним матеріалом будь-якого живого організму, у тому числі і людського.
Дивіться також:  Швидкість хвиль. Характеристики хвилі

Включення цих елементів у процес глюконеогенезу залежить від того, в якому фізіологічному стані перебуває організм.

Стадії процесу

Вони, насправді, повністю повторюють стадії гліколізу (окислення глюкози), але тільки у зворотному напрямку. Катализация здійснюється тими ж ферментами.

Виняток становлять чотири реакції – перетворення пірувату в оксалоацетат, глюкозо-6-фосфату в чисту глюкозу, фруктозо-1,6-дифосфату у фруктозо-6-фосфат, а також оксалоацетату в фосфоенолпируват.

Хочеться обмовитися, що обидва процеси регулюються реципрокно. Тобто якщо клітина достатньою мірою забезпечена енергією, то гліколіз зупиняється. Що відбувається після цього? Запускається глюконеогенез! Те ж саме і в зворотному напрямку. Коли активується гліколіз, зупиняється глюконеогенез у печінці та нирках.

Регуляція

Ще один важливий нюанс розглянутої теми. Що можна сказати про регуляції глюконеогенезу? Якби він відбувався одночасно з гліколізом на великій швидкості, у результаті би сильно збільшився витрата АТР, і почалося б утворюватися тепло.

Ці процеси взаємопов’язані. Якщо, наприклад, збільшується потік глюкози, що проходить через гліколіз, то кількість пірувату, що йде через глюконеогенез, спадає.

Окремо слід поговорити про глюкозо-6-фосфату. У цього елемента, до речі, є й інша назва. Також його називають фосфолированной глюкозою. У всіх клітинах дана речовина утворюється в процесі гексокиназной реакції, а в печінці – в ході фосфоролиза. Також воно може з’явитися в результаті ГНГ (в тонкому кишечнику, м’язах) або за підсумками уніфікації моносахаридів (печінки).

Як використовується глюкозо-6-фосфат? Спочатку синтезується глікоген. Потім він двічі окислюється: перший раз в анаеробних або аеробних умовах, а другий – в пентозофосфатному шляху. І вже після цього перетворюється безпосередньо в глюкозу.

Роль в організмі

Про функції глюконеогенезу необхідно розповісти окремо. Як всім відомо, в людському організмі при голодуванні активно використовуються запаси поживних речовин. До таких належать жирні кислоти і глікоген. Ці речовини розщеплюються до невуглеводних сполук, кетокислот і амінокислот.

Дивіться також:  Улюблений автомобіль Гітлера (фото)

Велика частина цих сполук з організму не виводиться. Відбувається реутилизация. Кров’ю ці речовини транспортуються з інших тканин у печінку, а потім використовуються в процесі глюконеогенезу, щоб синтезировалась глюкоза. А вона є ключовим джерелом енергії.

Який висновок? Функція глюконеогенезу – підтримання в організмі нормального рівня глюкози при інтенсивних навантаженнях і тривалому голодуванні. Постійне надходження даної речовини необхідно еритроцитів і нервової тканини. Якщо раптом запаси організму виснажаться, то виручить глюконеогенез. Адже цей процес – основний постачальник енергетичних субстратів.

Алкоголь і глюконеогенез

Даним поєднанню необхідно приділити увагу, раз тема вивчається з медичної і біологічної точок зору.

Якщо людина вживає велику кількість алкоголю, то відбувається в печінці глюконеогенез сильно сповільнюється. Результатом стає зменшення міститься в крові глюкози. Цей стан називається гіпоглікемією.

Випивши спиртне на порожній шлунок, або після важких фізичних навантажень, можна спровокувати зниження рівня глюкози до 30 % від норми.

Зрозуміло, це стан негативно позначиться на мозкової функції. Воно дуже небезпечно, особливо для тих областей, які тримають під контролем температурні показники тіла. Адже за гіпоглікемії вони можуть знизитися на 2 °С і більше, а це дуже серйозна динаміка. Але якщо людині в такому стані дати розчин глюкози, то температура швидко нормалізується.

Голодування

Приблизно через 6 годин після його початку, глюконеогенез починає стимулюватися глюкагоном (одноцепочечный поліпептид, який становить 29 амінокислотних залишків).

Але активним цей процес стає лише на 32-й год. Просто в цей момент до нього підключається кортизол (катаболічний стероїд). Після цього починають розщеплюватися білки м’язів та інші тканини. Вони перетворюються в амінокислоти, які є попередниками глюкози в процесі глюконеогенезу.Це атрофія м’язів. Для організму вона є вимушеною мірою, на яку йому доводиться йти, щоб мозок отримав певну порцію глюкози, необхідну для функціонування. Саме тому дуже важливо, щоб хворі люди, відновлюються після операцій та хвороб, отримували хороше додаткове харчування. Якщо цього не буде, то м’язи і тканини почнуть виснажуватися.

Дивіться також:  Існує залежність напруги від частоти?

Клінічне значення

Вище було коротко розказано про реакціях глюконеогенезу та інших особливостях даного процесу. Наостанок варто обговорити клінічне значення.

Якщо знизиться використання лактату в якості субстрату, необхідного для глюконеогенезу, то будуть наслідки: зниження рН крові і подальший розвиток лактатацидозу. Статися це може з-за дефекту ферментів глюконеогенезу.

Слід обмовитися, що недовговічний лактоацидоз може здолати і здорових людей. Трапляється це за умови інтенсивної м’язової роботи. Але тоді цей стан швидко компенсується гіпервентиляцією легенів і виведенням з організму вуглекислого газу.

До речі, на глюконеогенез впливає і етанол. Його катаболізм загрожує збільшенням кількості NADH, а це відбивається на рівновазі в лактатдегидрогеназной реакції. Воно просто зміщується в бік утворення лактату. Також з-за цього знижується утворення пірувату. Підсумком стає уповільнення всього процесу глюконеогенезу.