Обмен углеводов. Глюконеогенез. Регуляция углеводного обмена

Глюконеогенез – процесс синтеза собственной глюкозы из неуглеводных предшественников (пирувата, лактата, аминокислот, глицерола, дикарбоновых кислот).
Процесс глюконеогенеза происходит в печени, менее интенсивно в корковом веществе почек, слизистой кишечника.

ВКЛЮЧЕНИЕ СУБСТРАТОВ В ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ
СУБСТРАТЫ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА:
Лактат
Аминокислоты
Глицерол
Любой субстрат цикла трикарбоновых кислот

Гликолиз и механизм обратного развития необратимых реакций
3 реакции гликолиза необратимы:
1)Пируваткиназная
2) Фосфофруктокиназная
3)Гексокиназная реакция

Транспорт оксалоацетата через митохондриальную мембрану
Восстановление с образованием малата
Трансаминирование с образованием аспартата

МЕХАНИЗМ ОБРАЩЕНИЯ 3 РЕАКЦИИ ГЛИКОЛИЗА
Превращение фруктозо-1,6-бифосфата во фруктозо-6-фосфат
МЕХАНИЗМ ОБРАЩЕНИЯ 1 РЕАКЦИИ ГЛИКОЛИЗА
Образование глюкозы из глюкозо-6-фосфат
Активатор: АТФ
Ингибитор: АМФ, фруктозо-2,6-бисфосфат

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА
Расходуются 6 моль АТФ на синтез 1 моль глюкозы из 2 моль ПВК

РЕГУЛЯЦИЯ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА
Уровнем метаболитов
•ацетил-КоА (аллостерический активатор
пируваткарбоксилазы)
• АМФ (аллостерический ингибитор
фруктозо-1,6-бифосфатазы)
•АТФ (аллостерический активатор
фруктозо-1,6-бифосфатазы)
•фруктозо-2,6-бифосфат:
ингибитор глюконеогенеза
(- фруктозо-1,6-бифосфатазы),
активатор гликолиза
(+ фосфофруктокиназы)

Киназную и фосфатазную реакции катализируют разные активные центры БИФ.
БИФ дефосфорилирован- проявляет киназную активность- способствует увеличению концентрации фруктозо-2,6-бисфосфата(усиливается гликолиз).
Если БИФ фосфорилирован- обладает фосфатазной активностью- концентрация фруктозо-2,6-бисфосфата будет уменьшаться (усиливаться глюконеогенез).
Образование фруктозо-2,6-бисфосфата из фруктозо-6-фосфата и его обратное превращение катализируется бифункциональным ферментом.

Бифункциональный фермент – гормонозависимый фермент с разной гормональной зависимостью каждого активного центра.
●Активный центр с киназной активностью контролируется инсулином, активируя развитие гликолиза;
●Активный центр с фосфатазной активностью контролируется глюкагоном, активируя развитие глюконеогенеза

РЕГУЛЯЦИЯ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА
Гормональный контроль:
•активация глюконеогенеза: глюкагон, глюкокортикоиды (медленно)
• ингибирование глюконеогенеза: инсулин

Физиологическая роль глюконеогенеза
Для компенсации гипогликемии при голодании (чтобы компенсировать дефицит глюкозы для головного мозга)
Для компенсации гипогликемии при физической нагрузке, которая сопровождается лактацидемией и гипогликемией

Глюкозолактатный цикл (цикл Кори)
Функции цикла Кори :
обеспечивает утилизацию лактата c образованием глюкозы;
предотвращает накопление лактата и, как следствие этого, снижение рН (лактоацидоз).

Происхождение глюкозы крови Использование глюкозы в организме

КАКИМ ОБРАЗОМ ИНСУЛИН СНИЖАЕТ УРОВЕНЬ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ?

Глюкагон повышает уровень глюкозы в крови за счет (мишень –печень):
Активация гликогенолиза (гликогенфосфорилаза);
Торможение синтеза гликогена за счет снижения активности гликогенсинтазы;
Усиление глюконеогенеза за счет активации фруктозо-1,6-бисфосфатазы(через БИФ фруктозо-2,6- бисфосфат);
Торможение гликолиза за счет ингибирования фосфофруктокиназы (через БИФ фруктозо-2,6- бисфосфат).

Адреналин повышает уровень глюкозы в крови за счет:
Активации распада гликогена в печени;
Торможения синтеза гликогена за счет снижения активности гликогенсинтазы;
Понижения поглощения глюкозы клетками внепеченочных тканей;

Глюкокортикоиды и тироксин – гормо-ны с внутриклеточным механизмом действия. Их влияние за счет активации ДНК-зависимого синтеза ферментов.
Глюкокортикоиды активируют синтез ферментов глюконеогенеза;
Тироксин активирует синтез ферментов энергетического обмена, в том числе гликогенфосфорилазы.

Гормон роста
Стимулирует распад жиров, снижая потребность в глюкозе ( жирные кислоты – ингибиторы использования глюкозы клетками)
Тормозит поглощение глюкозы тканями.

Толерантность к глюкозе- способность организма утилизировать поступающую глюкозу.
Толерантность к глюкозе определяют при проведении «сахарной нагрузки» или теста на толерантность к глюкозе). В основе данного исследования - ответная реакция инсулярного аппарата на поступление в организм глюкозы.

Лабораторная диагностика
Гликозилированный Гемоглобин (НвА1с)-
миниторинг диетического контроля и лечения больных СД для предотвращения кетоза и гипергликемии.
Контроль за снижением риска развития поздних осложнений СД

1) Процессы глюконеогенеза у детей раннего возраста протекают менее интенсивно
2) В регуляции углеводного обмена у новорожденных наибольшее значение имеют глюкагон, катехоламины, кортизол, соматотропный гормон, в меньшей степени инсулин, в противоположность взрослым, у которых ему принадлежит ведущая роль
Особенности глюконеогенеза у новорожденных
3) Уровень инсулина у новорожденных ниже, чем взрослых. Синтез инсулина достигает полного развития достигает после 6 лет жизни. У новорожденных детей снижена чувствительность тканей к инсулину.