Глюконеогенезата е това, което? Регулиране на процеси, ензими

Един от най-важните процеси в организма е глюконеогенезата. Това е наименованието на метаболитния път, който води до образуване на глюкоза от невъглехидратни съединения (по-специално пируват).

Какви са неговите характеристики? Как се регулира този процес? Съществуват много важни нюанси по тази тема и сега си струва да им обърнем внимание.

Определение

Така че глюконеогенезата е процес на синтез на глюкоза от вещества с невъглехидратен произход. То се осъществява предимно в черния дроб, малко по-слабо в бъбречната кора и чревната лигавица.

Процесът включва всички обратими реакции на гликолизата със специфични байпасни пътища. Просто казано, той не възпроизвежда напълно окисляването на глюкозата. Какво се произвежда? Глюконеогенезата е процес, който може да възникне във всички тъкани. Единственото изключение е 6-фосфатазната реакция. Среща се само в бъбреците и черния дроб.

Общи характеристики

Глюконеогенезата е процес, който протича при микроорганизми, гъбички, растения и животни. Интересно е, че реакциите му са еднакви при всички видове и тъкани.

Най-важните прекурсори на глюкозата при животните са тривъглеродните съединения. Те включват глицерол, пируват, лактат и аминокиселини.

Глюкозата, образувана по време на глюконеогенезата, се пренася в кръвта, а оттам - в други тъкани. Какво следва? След физическата активност, на която е било подложено тялото, образуваният в скелетните мускули лактат се връща в черния дроб. Там тя се превръща в глюкоза. На свой ред той се връща в мускулите или се превръща в гликоген.

Целият този цикъл се нарича цикъл на Кори. Това е специфичен набор от ензимни биохимични процеси, по време на които лактатът се транспортира от мускулите до черния дроб и след това се превръща в глюкоза.

Субстрати

Обсъждайки специфичния характер на регулирането на гликолизата и глюконеогенезата, е необходимо да се обърне внимание на тази тема. Субстратите са реагенти, които образуват хранителната среда. В случая на глюконеогенезата те играят важна роля:

• Пирогроздена киселина (PVA). Без него храносмилането на въглехидратите и метаболизмът на аминокиселините биха били невъзможни.
• Глицерол. Има силен дехидратиращ ефект.
• Млечна киселина. Той е най-важният участник в регулаторните метаболитни процеси.
• Аминокиселини. Те са основният градивен материал на всеки жив организъм, включително и на човека.

Участието на тези елементи в процеса на глюконеогенеза зависи от физиологичното състояние на организма.

Етапи на процеса

Всъщност това са точно същите етапи като гликолизата (окисление на глюкоза), но в обратна посока. Катализата се извършва от същите ензими.

Четири реакции са изключения - превръщането на пируват в оксалоацетат, на глюкозо-6-фосфат в чиста глюкоза, на фруктозо-1,6-дифосфат във фруктозо-6-фосфат и на оксалоацетат във фосфоенолпируват.

Трябва да се отбележи, че и двата процеса се регулират взаимно. Тоест, ако клетката е достатъчно снабдена с енергия, гликолизата спира. Какво се случва след това? Започва глюконеогенеза! Същото е и в обратната посока. Когато се активира гликолизата, глюконеогенезата спира в черния дроб и бъбреците.

Регламент

Друг важен нюанс на разглежданата тема. Какво е възможно? Да се говори за регулирането на глюконеогенезата? Ако това се случи едновременно с висока скорост на гликолизата, ще доведе до голямо увеличение на потреблението на АТФ и ще започне да се генерира топлина.

Процесите са взаимосвързани. Ако например скоростта на глюкозния поток през гликолизата се увеличи, количеството пируват, преминаващо през глюконеогенезата, намалява.

Специално трябва да се спомене глюкозо-6-фосфатът. Между другото, този елемент има и друго име. Нарича се още фосфолирана глюкоза. Във всички клетки това вещество се образува по време на хексокиназната реакция, а в черния дроб - по време на фосфоролизата. То може да се получи и в резултат на HNG (в тънките черва, мускулите) или от обединяването на монозахариди (черен дроб).

Как се използва глюкозо-6-фосфатът?? Гликогенът се синтезира първи. След това се окислява два пъти, първия път в анаеробни или аеробни условия, а втория път по пътя на пентозо-фосфата. Накрая тя се превръща директно в глюкоза.

Роля в тялото

Функцията на глюконеогенезата трябва да се разгледа отделно. Както е известно, при глад човешкият организъм активно използва резервите от хранителни вещества. Те включват мастни киселини и гликоген. Тези вещества се разграждат до невъглехидратни съединения, кетокиселини и аминокиселини.

Повечето от тези съединения не се отделят от организма. Осъществява се повторно използване. Тези вещества се пренасят с кръвта от други тъкани до черния дроб и след това се използват в процеса на глюконеогенеза за синтезиране на глюкоза. И е основен източник на енергия.

Какво е заключението? Функцията на глюконеогенезата е да поддържа нормални нива на глюкоза в организма по време на периоди на интензивно натоварване и продължително гладуване. Постоянното снабдяване с това вещество е от съществено значение за червените кръвни клетки и нервната тъкан. Ако организмът изчерпи резервите си, глюконеогенезата може да помогне. Този процес е основният източник на енергийни субстрати.

Алкохол и глюконеогенеза

Това съчетание трябва да бъде взето предвид, тъй като темата се изучава от медицинска и биологична гледна точка.

Ако човек пие много алкохол, глюконеогенезата, която се извършва в черния дроб, се забавя значително. Резултатът е намаляване на глюкозата в кръвта. Това състояние се нарича хипогликемия.

Пиенето на празен стомах или след тежка физическа работа може да понижи нивото на глюкозата с до 30% от нормалния диапазон.

Разбира се, това състояние ще има отрицателен ефект върху мозъчната функция. Това е много опасно, особено за областите, които контролират телесната температура. Хипогликемията може да доведе до понижаване на глюкозата с 2°С или повече, което е много сериозен проблем. Но ако на човек в това състояние се даде разтвор на глюкоза, температурата бързо се нормализира.

Гладуване

След около 6 часа глюконеогенезата започва да се стимулира от глюкагон (едноверижен полипептид с 29 аминокиселинни остатъка).

Но този процес се активира едва на 32-ия час. Това е просто моментът, в който кортизолът (катаболен стероид) започва да действа. Следва разграждане на мускулните протеини и други тъкани. Те се превръщат в аминокиселини, които са прекурсори на глюкозата в процеса на глюконеогенеза.Тази мускулна атрофия. Това е необходима стъпка, която организмът трябва да предприеме, за да може мозъкът да си набави необходимата за функционирането му глюкоза. Ето защо е толкова важно хората, които се възстановяват след операция или заболяване, да получават добро, допълнително хранене. Ако това не се случи, мускулите и тъканите ще започнат да се разрушават.

Клинично значение

Горното описва накратко реакциите на глюконеогенезата и други подробности за процеса. Накрая трябва да се обсъди клиничното значение.

Ако използването на лактат като субстрат се намали, необходими за глюконеогенеза, ще има последствия: понижаване на рН на кръвта и последващо развитие на лактацидоза. То може да се дължи на дефект в ензимите на глюконеогенезата.

Трябва да се отбележи, че краткотрайната лактоацидоза може да превъзмогне и здравословен хора. Това се случва в условията на интензивна мускулна работа. Но състоянието бързо се компенсира чрез хипервентилация на белите дробове и отделяне на въглероден диоксид.

Между другото, етанолът влияе и на глюконеогенезата. Катаболизмът му е свързан с увеличаване на количеството NADH, което влияе върху равновесието на реакцията на лактатдехидрогеназата. Той просто се измества към образуване на лактат. Той също така намалява образуването на пируват. Резултатът е забавяне на целия процес на глюконеогенеза.