Глюконеогенез-це що таке? Регуляція процесу, ферменти

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

Які його особливості? Як 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, що мають не вуглеводну природу походження. Протікає він переважно в печінці, трохи менш інтенсивно - в нирковому кірковій речовині і кишкової слизової оболонки.

Даний процес включає всі оборотні реакції гліколізу з особливими обхідними шляхами. Висловлюючись простою мовою, він повторює реакції окислення глюкози в повному обсязі. Що виходить? Глюконеогенез-це процес, здатний протікати у всіх тканинах. Виняток становить лише реакція 6-фосфатази. 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 тривуглецеві сполуки. До таких належить гліцерин, 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 на глюкозу. Вона, в свою чергу, знову надходить в м`язи, або перетворюється в глікоген.

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

Субстрат

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

• Піровиноградна кислота (ПВК). Без неї неможливо переварювання вуглеводів і обмін амінокислот.
• Гліцерин. Відрізняється сильним дегидратирующим властивістю.
• Молочна кислота. Є найважливішим учасником регуляторних обмінних процесів.
• Амінокислота. Вони є головним будівельним матеріалом будь-якого живого організму, в тому числі і людського.

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

Стадія процесу

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

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

Хочеться обмовитися, що обидва процеси регулюються реципрокно. Тобто якщо клітина в достатній мірі 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 найважливіший нюанс розглянутої теми. Що можна сказати про регуляцію глюконеогенезу? Якби він відбувався одночасно з гліколізом на великій швидкості, то в результаті б 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 потрібно поговорити про глюкозо-6-фосфат. У цього елемента, до слова, є й інша назва. Також його називають фосфольованою глюкозою. У всіх клітинах дана речовина утворюється в процесі гексокіназної реакції, а в печінці - в ході фосфоролізу. 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 пентозофосфатном 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.

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

Який висновок? Функція глюконеогенезу-підтримка в організмі нормального рівня глюкози при інтенсивних навантаженнях і довгому 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 та глюконеогенез

Даному поєднанню необхідно приділити увагу, раз тема вивчається з медичної та біологічної точок зору.

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

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

Зрозуміло, цей стан негативно відіб`ється на мозкової функції. Воно дуже небезпечно, особливо для тих областей, які тримають під контролем температурні показники тіла. Адже через гіпоглікемію вони можуть знизитися на 2 ° C 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 (одноланцюговий поліпептид, який становить 29 амінокислотних залишків).

Але активним цей процес стає лише на 32-й годину. 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, які відновлюються після операцій і хвороб, отримували хороше додаткове харчування. Якщо цього не буде, то м`язи і тканини почнуть виснажуватися.

Клінічне значення

Вище було коротко розказано про реакції глюконеогенезу та інші особливості даного процесу. Наостанок варто обговорити клінічне значення.

Якщо зменшиться використання лактату як субстрату, необхідного для глюконеогенезу, то будуть наслідки: зниження рН крові і подальший розвиток лактатацидозу. Статися це може через дефект ферментів глюконеогенезу.

Слід обмовитися, що недовготривалий лактоацидоз може здолати і здоровий людина. Трапляється це за умови інтенсивної м`язової роботи. Але тоді даний стан швидко компенсується гіпервентиляцією легенів і виведенням з організму вуглекислого газу.

До слова, на глюконеогенез впливає і етанол. Його катаболізм загрожує збільшенням кількості NADH, а це відбивається на рівновазі в лактатдегідрогеназної реакції. Воно просто зміщується в бік освіти лактату. Також через це знижується утворення пірувату. Підсумком стає уповільнення всього процесу глюконеогенезу.