Въведение
- Глюкозата е универсално гориво и градивен елемент в растенията и животните.
- При бозайници – някои тъкани са напълно зависими от глюкозата за тяхната метаболитна енергия: мозък, нервна система, еритроцити, тестиси, ренална медула, ембрионални тъкани.
- Тези тъкани получават глюкоза от кръвта.
- Човешкият мозък изисква около 120 грама глюкоза на ден – повече от ½ от глюкозата складирана в гликогена на черния дроб и мускулите.
- В периодите между храненията и при по-продължително гладуване, след изчерпване запасите на гликоген, глюкоза за кръвта и за нуждите на тъканите ползващи глюкоза се набавя от глюконеогенезата – синтеза на глюкоза от невъглехидратни предшественици.
- Протича във всички организми: животни, растения, гъби, микроорганизми.
При бозайници глюконеогенезата протича главно в черния дроб и само в много по-ниска степен в кората на бъбреците.
Субстрати за глюконеогенезата са: лактат, гликогенни аминокиселини, разграждащи се до пируват или метаболити на ЦТК, глицерол от ТАГ и ФЛ, пропионил-Коензим-А от МК с нечетен брой С-атоми.
Въпреки, че най-общо глюконеогенезата е път обратен на гликолизата, тези два метаболитни пътя не включват едни и същи реакции, протичащи в обратна посока.
- Всички обратими реакции на гликолизата са и реакции на глюконеогенезата, но 3-те необратими стъпала на гликолизата (енергетични бариери) се преодоляват чрез протичане на друг тип реакции и се катализират от други ензими:
глюкоза→глюкозо-6-фосфат
фруктозо-6-фосфат→ фруктозо-1,6-бисфосфат
ФЕП → пируват
Енергетична равносметка
Разграждането на 1 мол глюкоза до 2 мол пируват води до образуване на 2 мол аденозинтрифосфат (АТФ).
За синтезирането на 1 мол глюкоза от 2 мол пируват се изразходват общо 6 мол аденозинтрифосфат (АТФ):
- 2 мол АТФ в пир карбоксилазната реакция
- 2 мол Гуанозинтрифосфат (ГТФ) в ФЕП карбоксикиназната реакция
- 2 мол АТФ в фосфоглицерат киназната реакция (3-Ф-глицерат→1,3-бисфосфо-глицерат)
Реципрочна регулация на глюконеогенезата и гликолизата (черен дроб)
Алостерични модулатори
Ковалентна модификация
На генетично ниво – индукция и репресия
- Глюкокортикоиди – индуцират експресията на ензимите на глюконеогенезата, а супресират тези на гликолизата – СТИМУЛИРАТ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗАТА
- Инсулин – супресира експресията на ензимите на глюконеогенезата, а индуцира тези на гликолизата – ПОДТИСКА ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗАТА
- Глюкагон – супресира (чрез цАМФ) експресията на ензимите на гликолизата – ПОДТИСКА ГЛИКОЛИЗАТА
- Адреналин – индуцира (чрез цАМФ) експресията на ензимите на глюконеогенезата – СТИМУЛИРАТ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗАТА
Клинични аспекти
- Недостатъчност на глюктозо-1,6-бисфосфатаза: генетично обусловен дефект. Блокира се глюконеогенезата: лактатна ацидоза, хипогликемия. Между храненията кръвната глюкоза се поддържа само от разграждането на чернодробния гликоген – Необходимо е често приемане на въглехидратна храна.
- Хипогликемия и етанол: етанолът особено при недохранване или активна физическа работа, може да предизвика хипогликемия. Етанолът инхибира глюконеогенезата поради високото ниво на НАДН (от окислението на етанола), който насочва реакцията на ЛДХ към лактат и на МДХ към малат. Това води до по-лека лактатна ацидоза.
- Хипогликемия и недоносени деца.
Автор на статията: Доц. Татяна Влайкова!
