Активный транспорт веществ через клетку

Активный транспорт – транспорт против градиента концентрации – сопряжен с расходом энергии. Если источник энергии АТФ, говорят о первично-активном транспорте, если источником энергии служит одновременный перенос какого-либо вещества по градиенту концентрации, говорят о вторично-активном транспорте. Примером первично-активного транспорта может служить так называемый натриевый насос, локализованный в плазматической мебране почти всех клеток. Натриевый насос – частный вариант ионного насоса – переносит ионы натрия и калия через мембрану против градиента концентрации.

102.Превращения глюкозы в тканях

Метаболизм глюкозы начинается с ее фосфорилирования при участии АТФ:

Глюкозо-6-фосфат не способен проходить через мембраны, в связи с этим превращение глюкозы в фосфорилированную форму как бы исключает возмож­ность ее выхода из клетки. Эту реакцию катализируют гексокиназа (в клетках всех органов), гексокиназа и глюкокиназа — в печени. Глюкокиназа в отличие от гексокиназы не ингибируется Г-6-Ф. Это позволяет печеночным клеткам накап­ливать большие количества глюкозы в виде Г-6-Ф предупреждать чрезмерное повышение содержания глюкозы в крови на высоте пищеварения.

Г-6-Ф может превращаться в четырех направлениях.

1. Под действием фосфатазы (глюкозо-6-фосфатаза) расщепляется до глюкозы и фосфата. Процесс происходит в печени, почках, в эпителии кишечника, где есть фермент. Это позволяет быстро пополнять при необходи­мости кровоток глюкозой.

2. Под действием фосфоглюкомутазы Г-6-Ф превращается в глюкозо-1-фосфат — промежуточный продукт синтеза гликогена.

3. Под действием Г-6-Ф дегидрогеназы окисляется в глюконолактон и далее претерпевает превращения по пентозофосфатному пути.

4. Изомеризуется в фруктозо-6-фосфат и далее вовлекается в превращения, ведущие к окислению до СО и НО, — основной путь катаболизма глюкозы (рис. 53).

Аэробный распад глюкозы (основной путь катаболизма глюкозы) включае'1 в себя три последовательных этапа.

1. Специфический (частный, свойственный только глюкозе) этап превраще­ний, завершающийся образованием пирувата.

2. Окислительное декарбоксилирование пирувата (участок, общий для глю­козы, глицерола и некоторых аминокислот).

3. Цитратный цикл (участок, общий для глюкозы, липидов и аминокислот). Первый этап включает три последовательных стадии:

1) изомеризация и фосфорилирование глюкозы с образованием фруктозо-1, 6-дифосфата (смотрите на следующей странице).

2) образование из молекулы фруктозо-1,6-дифосфата двух молекул 3-

фосфоглицеринового альдегида (3-ФГА)

3)окислительно-восстановительные превращения 3-ФГА до пирувата, ве­дущие к синтезу АТФ:

Второй этап — окислительное декарбоксилирование пирувата — многос­тадийный процесс. Он катализируется сложным комплексом, включающим пирува1дека

рбоксилазу, ацетилтрансферазу и дегидрогеназу дигидролипое-вой кислоты Кроме того, в реакциях участвуют 5 коферментов' НАД, ФАД, тиаминдифосфат (ТДФ), липоевая кислота (ЛК) и кофермент А (КоА).

Можно выделить три реакции, ведущие к образованию ацетил-Коа.

1. Декарбоксилирование пирувата (катализатор — пируват-дегидрогеназа, кофермент — ТДФ). В реакции участвует кофермент ТДФ, который превра-.щается в оксиэтил-ТДФ (обведен ионизированный атом углерода).

2. Окисление оксиэтила до ацетила и перенос ацетила на КоА (катализирует— ацетилтрансфераза). При этом один из атомов воды )( ч, присоединяется к другому атому серы, в итоге ацетальдегид перехо, ]' I ацетил:Это окисление сопровождается появлением макроэргической связи Далее ацетиллипоевая кислота взаимодействует с КоА-Н и ацетил пе] е1 ок-сится на КоА с образованием ацетил-КоА:

3. Окисление дигидролипоевой кислоты дегидрогеназой дигидролиш 'ъ ш кислоты (дигидролипоилдегидрогеназа, ФАД-зависимый фермент, пере [а о-щий водород на НАД с образованием НАД • Н )•

Третий этап — цитратный цикл (цикл Кребса, или цикл трикарбон' в IX кислот), в который включаются ацетил-КоА и щавелевоуксусная кис о .1 образуя лимонную кислоту. Последняя в результате ряда превращ и ш преобразуется в щавелевоуксусную кислоту, теряя 2 атома углерода, прилежащих ацетилу, в виде 2 молекул СО .

Реакции цикла Кребса

Биологический смысл аэробного расщепления глюкозы. Трудно себе представить, чтобы рассмотренный нами сложный процесс имел единственное назначение — расщепить глюкозу до конечного продукта — углекислоты. Мы говорили, что превращения соединений в процессе обмена сопровождаются высвобождением энергии при реакциях дегидрирования и транспорта водоро­да по дыхательной цепи, а запасание энергии осуществляется в процессе окислительного фосфорилирования, сопряженном с дыханием, а также в процессе субстратного фосфорилирования.

Высвобождение и запасание энергии и составляет биологическую сущность аэробного окисления глюкозы.

Полная энергия распада глюкозы 2880 кДж/моль, на синтез АТФ из АДФ и фосфата расходуется 1900 кДж/моль (38х50), около 65% всей энергии распада. Анаэробный гликолиз — источник АТФ в интенсивно работающей мышеч­ной ткани, когда окислительное фосфорилирование не справляется с обеспе­чением клетки АТФ. В эритроцитах, вообще не имеющих митохондрий, а следовательно, и ферментов цикла Кребса, потребность в АТФ удовлетворя­ется только за счет анаэробного распада.

103.Источник углеводов в питании человека — преимущественно пища

расттельного происхождения. Мучные изделия, крупы и картофель постав­ляют крахмал, пищевой сахар и свекла — сахарозу, злаки, в частности ячмень,

— мальтозу, фрукты и мед - фруктозу и глюкозу. Из продуктов животного происхождения заметный источник углеводов (лактозы) — молоко. Лактоза содержится также и в кондитерских изделиях, в вареньях, куда ее добавляют к<1К средство, предупреждающее осахаривание. Суточная потребность орга­низма составляет 400-500 г.

Переваривание углеводов начинается в тонком кишечнике. Кратковремен­ное воздействие амилазы слюны на крахмал пищи существенной роли не играет, так как в просвете желудка кислая среда инактивирует этот фермент.

В тонком кишечнике крахмал под действием амилазы поджелудочной железы, выделяющейся в 12-перстную кишку с панкреатическим соком, расщепляется до мальтозы и изомальтозы. Эти дисахариды, а также сахароза

и лактоза расщепляются специфическими гликозидазами — мальтазой, изо-мальтазой, сахаразой и лактазой соответственно. Эти ферменты продуцируют­ся клетками кишечника, не выделяясь в просвет, а действуя на поверхности клеток (пристеночное пищеварение)

Расщепление дисахаридов приводит к высвобождению глюкозы, фруктозы и галактозы. Проникновение моносахаров через клеточные мембраны (всасы­вание) происходит путем облегченной диффузии при участии специальных транслоказ. Глюкоза и галактоза всасываются еще и путем активного тран­спорта за счет градиента концентрации ионов натрия, создаваемого Nа⁺-, 1^-АТФазой. Это обеспечивает их всасывание даже при низкой концентрации в кишечнике.

Основной моносахарид, поступающий в кровоток из кишечника, — глюкоза. С кровью воротной вены она доставляется в печень, частично задерживается клетками печени, частично поступает в общий кровоток и извлекается клетками других органов и тканей.

Повышение содержания глюкозы в крови на высоте пищеварения увеличи­вает секрецию инсулина. Он ускоряет ее транспорт в клетки, изменяя проницаемость клеточных мембран для нее, активируя транслоказы, ответ­ственные за прохождение глюкозы через клеточные мембраны. Скорость поступления глюкозы в клетки печени и мозга не зависит от инсулина, а лишь от ее концентрации в крови.

105.Гликогенолиз

Гликоген — депонированная форма глюкозы, высвобождает эту гекеозу при участии гликогенфосфорилазы. Фермент катализирует фосфоролиз (расщеп­ление с присоединением компонентов фосфорной кислоты) 1,4-гликозидной связи, с высвобождением остатков глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата (Г-1-Ф), который под действием фосфоглюкомутазы превращается в Г-6-Ф. Его воз­можные пути превращения"

1) в мышцах, где нет глюкозо-6-фосфатазы, по основному пути (аэробному или анаэробному);

2) в жировой ткани и других, где идут интенсивные восстановительные синтезы, по пентозофосфатному пути (для накопления НАДФ • Нд);

3) в печени, где много глюкозо-6-фосфатазы, расщепляется на глюкозу и фосфат, глюкоза поступает в кровь.

Таким образом, гликоген выполняет функцию источника глюкозы крови или источника субстрата ПФП и аэробного превращения.

Синтезируется гликоген за счет глюкозо-1-фосфата, который, взаимодейст­вуя с УТФ, образует УДФ-глюкозу (см. стр.87).

УДФ-глюкоза выполняет роль донатора остатков глюкозы, акцептором которых являются олигосахариды"

УДФ-глюкоза + (Глюкоза)п ———^>> УДФ + (Глюкоза)п+1. Катализирует эту реакцию гликогенеинтетаза — фермент обеспечивает образование линейных участков гликогена. Образование ветвлений обеспечивает фермент — амило-1,4-1,6-гликозилтрансфераза

Метаболизм галактозы и фруктозы

Галактоза и фруктоза вступают на путь гликолиза, преобразуясь в метабо­литы этого процесса

Галактоза + АТФ ———'• Галактозо-1-фосфат + АДФ (катализатор — галактокиназа)

Затем следует обменная реакция, катализируемая галактозо-1-фосфат-уридилтрансфераэой'

Галактозо-1-фосфат + УДФ ———- УДФ-галактоза + фосфат

Далее галактоза в составе УДФ под действием эпимеразы (УДФ-галактозо-4-эпимераза) меняет конфигурацию ОН-группы при С-4, инвертируется в глюкозо-1-фосфат, освобождаясь одновременно от УДФ'

эпимераза Галактозо-1-УДФ ————————> Глюкозо-1 -фосфат + УДФ

Фруктоза в печени превращается по фруктозо-1-фосфатному пути:

(реакция двустадийная, катализирует ее фрукто-1-фосфатальдолаза и триозокиназа).

В жировой ткани фруктоза может метаболизировать непосредственно в фруктозо-6-фосфат — промежуточный продукт основного пути окисления глюкозы

106.Регуляция содержания глюкозы в крови

Глюкоза — основной углевод крови. Ее концентрация колеблется в течение суток в зависимости от частоты приема пищи, содержания углеводов в ней и интенсивности энерготрат от 3,3 до 5,5 ммоль/л — нормогликемия.

Гипер- и гипогликемия — состояния, при которых содержание глюкозы в крови оказывается выше или ниже этих величин.

Концентрация глюкозы в крови определяется соотношением между интен­сивностью поступления ее в кровоток и выхода из крови. Содержание глюкозы в крови регулируют многочисленные гормоны.

Инсулин обеспечивает поступление глюкозы в клетки, активируя транспорт через клеточную мембрану и ускоряя ее окислительный распад (активация фосфогексокиназы, ферментов цикла .трикарбоновых кислот). Кроме того, инсулин ускоряет гликогенообразование в печени и мышечной ткани, а также синтез липидов (липогенез) из продуктов распада Сахаров и синтез аминокис­лот (протеиногенез). Одновременно инсулин тормозит гликогенолиз, липолиз и глюконеогенез.

Схематически роль инсулина в регуляции содержания глюкозы в крови представлена в табл. 7.

Панкреатический глюкагон ускоряет гликогенолиз и глюконеогенез в пече­ни и ограничивает активацию гликогенсинтетапы инсулином, активирует процессы, ведущие к росту содержания глюкозы в крови.

Одновременно глюкагон тормозит синтез белка и ускоряет протеолиз,

Гипер- и гипогликемия — состояния, при которых содержание глюкозы в крови оказывается выше или ниже этих величин.

Концентрация глюкозы в крови определяется соотношением между интен­сивностью поступления ее в кровоток и выхода из крови. Содержание глюкозы в крови регулируют многочисленные гормоны.

Панкреатический глюкагон ускоряет гликогенолиз и глюконеогенез в пече­ни и ограничивает активацию гликогенсинтетазы инсулином, активирует процессы, ведущие к росту содержания глюкозы в крови.

Одновременно глюкагон тормозит синтез белка и ускоряет протеолиз, уменьшает использование глюкозы в процессах синтеза аминокислот. Это также способствует росту содержания глюкозы-в-крови.

Инсулин.

Инсулин –Глобулярный белок. Инсулин обеспечивает поступление глюкозы в клетки, активируя транспорт через клеточную мембрану и ускоряя ее окислительный распад (активация фосфогексокиназы, ферментов цикла .трикарбоновых кислот). Кроме того, инсулин ускоряет гликогенообразование в печени и мышечной ткани, а также синтез липидов (липогенез) из продуктов распада Сахаров и синтез аминокис­лот (протеиногенез). Одновременно инсулин тормозит гликогенолиз, липолиз и глюконеогенез. Инсулин активируетв тканях, транспорт в клетку глюкозы, аминокислот, К⁺ и тормозит глионеогенез, липолиз и синтез кетоновых тел и холетерола.

109.Врожденные нарушения обена моносахаридов . Галактоземия. Напомним, что распад галактозы, осуществляющийся глав­ным образом в печени, ткани мозга и клетках крови, протекает через такие этапы"

1. Галактоза —— Галактозо-1-фосфат.

2. Галактозо-1-фосфат + АТФ ———- УДФ-галактоза + АДФ.

3. УДФ-галактоза ———- УДФ-глюкоза.

Первую реакцию катализирует галактокиназа, вторую — галактозо-1-фосфатуридинтрансфераза, третью — галактозо-УДФ-эпимераза. У здоровых новорожденных активность этих ферментов высока, однако известны случаи их врожденного дефицита.

1. Дефицит галактокиназы проявляется ухудшением зрения, вызванным образованием катаракт (юношеская катаракта). В моче обнаруживаются галактоза и дульцит (так называемый сахарный спирт, в который превраща­ется галактоза). Снижена активность галактокиназы в эритроцитах.

2. Дефицит галактозо-1-фосфатуридинтрансферазы ведет к накоплению Г-1-Ф в клетках крови, печени, почках, мозге и хрусталике, к появлению в тканях дульцита. В хрусталике дульцит из-за высокой способности связывать воду приводит к разрыву анулярных волокон и образованию катаракт. При кормле­нии галактозосодержащей пищей у ребенка развиваются желтуха, диарея и гипотрофия. При исключении галактозы из питания эти признаки достаточно быстро исчезают.

Решающее значение для диагноза имеет установление низкой активности фермента в эритроцитах, галактозо-1'фосфатемия и галактозо-1-фосфату-рия.

Отметим, что избыток Г-1-Ф тормозит глюкозо-6-фосфатазу и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу. Это ведет к нарушению основного и пентозофосфатного путей превращения углеводов.

3. Дефицит галактозо-УДФ-эпимеразы описан в единичных случаях. Клини­ческие проявления отсутствуют. Имеются галактоземия и галактозурия.

Эссенциальная фруктозурия обусловлена недостаточностью фосфофрукто-киназы, которая катализирует превращение фруктозы в фруктозо-1-фосфат. Фруктоза накапливается в крови и выделяется с мочей. Клинические проявле­ния отсутствуют. Фруктозурию выявляют обычно при наличии гипергликемии и одновременном отсутствии в моче редуцирующих Сахаров. При отсутствии других признаков сахарного диабета прибегают к специфическим способам определения глюкозы (глюкозооксидазный метод) и не находят повышенного содержания глюкозы. В этом случае специальным приемом устанавливают фруктоземию и фруктозурию.

Наследственная непереносимость фруктозы проявляется вслед за введе­нием в рацион ребенка фруктов или соков, содержащих фруктозу или ее источник — сахарозу.

Заболевание связано с дефицитом фруктозо-1-фосфатальдолазы. Фермент катализирует расщепление фруктозо-1-фосфата до 3-ФГА, обеспечивая вклю­чение фруктозы в основной путь превращения глюкозы. В результате дефекта накапливается фруктозо-1-фосфат, развиваются гипофосфатемия из-за пре­вращения фосфата преимущественно в фруктозо-1-фосфат и гипогликемия в связи с нарушением гликогенолиза и глюконеогенеза, что также вызвано дефицитом свободного фосфата. Гипогликемия связана также и с торможением фосфорилазы «а» фруктозо-1-фосфатом.

Таким образом, важнейшие лабораторные признаки заболевания: фруктозе-мия, фруктозурия и фруктозо-1-фосфатурия, а также лактатемия, гиперури-кемия и гипогликемия после нагрузки фруктозой.

Недостаточность фруктозо-1,6-фосфатальдолазы — фермента, расщепля­ющего фруктозо-1,6-дифосфат, также ведет к накоплению фруктозы. Прояв­ления сходны с описанными выше, с той разницей, что не наблюдается выраженного поражения печени. Заболевание можно заподозрить, обнаружив гипогликемию и появление сахара в моче, усиливающиеся после приема пищи, содержащей фруктозу. Активность альдолазы в биоптатах печени значительно снижена.

110.Врожденная недостаточность лактазы. Лактоза (дисахарид) молока рас­щепляется кишечной лактазой, снижение активности которой у детей ведет к

непереносимости этого дисахарида. Непереносимость проявляется устойчивой диареей и гипотрофией. Нагрузка лактозой усиливает симптоматику и не вызывает подъема уровня сахара в крови. Кал кислый, содержит лактозу. Безлактозная диета устраняет диарею. Это отличает непереносимость лактозы от непереносимости глюкозы или галактозы.

Непереносимость лактозы может развиться у детей после некоторых забо­леваний кишечника (инфекционные энтериты, спру, колиты)» проявляясь также, как при врожденной недостаточности(см. ниже).

Недостаточность сахарозы-изомальтозы проявляется в старшем грудном возрасте и позже. Признаки: диарея, раздражительность, отставание в росте, возникающие после добавления в пищу сахарозы или крахмала.

Диагноз ставится на основании жалоб, отсутствия гипергликемии после нагрузки сахарозой, кислой реакции кала при отрицательной реакции на редуцирующие сахара (сахароза не обладает редуцирующими свойствами). Абсолютный признак — дефект сахаразы и изомальтазы в эпителии тонкого кишечника.

Непереносимость лактозы проявляется в первые дни жизни: диарея, рвота, ацидоз, лактозурия, аминоацидурия, протеинурия. Активность лактазы ки­шечника сохранена. Заболевание связано не с дефицитом фермента, а с токсичностью лактозы для организма больного (необъясненная токсичность). Исключение лактозы из питания тотчас снимает симптоматику, введение вызывает рецидив.

111.Гликогенозы — состояния, обусловленные энзимдефектом, который прояв­ляется необычной структурой гликогена или его избыточным накоплением.

Описано 6 типов гликогенозов, различающихся характером энзимдефекта.

Тип I (гликогеноз Гирке) — следствие дефицита гликозо-6-фосфатазы. Встречается наиболее часто, проявляется гипогликемией, накоплением глико­гена в печени и почках, ацидозом (за счет накопления лактата), гепатосплено-мегалией. Больные отличаются малым ростом.

Наиболее характерные биохимические сдвиги: снижено содержание глюко­зы в крови, не повышается ее содержание при введении активаторов фосфо­рилазы гликогена (адреналин, глюкагон), гиперурикемия, гиперлактатемия, гиперпируватемия и гиперлипемия.

Тип II (гликогеноз Помпе) обсуловлен дефектом кислой 0-1,4-глюкозидазы. Проявляется генерализованным накоплением гликогена, протекающим с пора­жением печени, почек и нервной системы, гипертрофией миокарда. Это наряду с воспалением легких ведет к смерти.

По данным лабораторных исследований, нормогликемия, нормальная реак­ция на адреналин, гомогенаты тканей не расщепляют гликогена и мальтозы при рН 4,0.

Тип III (лимитдекстриноз) вызывается дефицитом амило-1,6-глюкозидазы, проявляется накоплением короткоцепочных молекул гликогена в печени и мышцах. Течение относительно доброкачественное — гипогликемия, гепатоме-галия, задержка роста.

Наиболее характерные биохимические сдвиги: снижено содержание глюко­зы в крови, не повышается ее содержание при введении активаторов фосфо­рилазы гликогена (адреналин, глюкагон), гиперурикемия, гиперлактатемия, гиперпируватемия и гиперлипемия.

Лабораторно: гипогликемия, нормальная реакция на сахарную нагрузку, гипергликемия на введение адреналина не возникает, гипертриглицеридемия, гиперхолестеринемия, гиперурикемия. Изменена структура гликогена в раз­ных тканях, в том числе и в клетках крови, активность амило-1,6-глюкозидазы в лейкоцитах резко снижена.

Тип IV (болезнь Андерсена, амилопектиноз) сопровождает дефект амило-(1,4 ———•• 1,6)-трансглюкозидазы. В миокарде, клетках скелетной мускулатуры, РЭС и почек накапливается нерастворимый амилопектиноподобный гликоген. Цирроз печени с желтухой и печеночной недостаточностью.

Диагностика требует исключить другие формы гликогеноза и включает обнаружение в биоптатах печени полисахарида с относительно длинными наружными и внутренними цепями молекул, т.е. с меньшим против нормы количеством ответвлений.

Тип У (болезнь Мак-Ардля) вызвана дефицитом фосфорилазы, активирую­щей р-киназу в мышцах и печени. Печень не поражена, структура гликогена нормальна, смертельные исходы отсутствуют, так как у-амилаза совместно с амило-1,6-гликозидазой расщепляет гликоген до глюкозы.

Лабораторно'. нормогликемия, обычная реакция на сахарную нагрузку и на введение адреналина, в биоптатах печени повышено содержание гликогена нормальной структуры. На фоне миастении это позволяет поставить диагноз.

Тип VI (болезнь Херса) — следствие дефекта печеночной фосфорилазы, ведущего к избыточному накоплению нормального гликогена в печени. Гепатос-пленом ега лия.

Лабораторно'. выраженное снижение активности фосфорилазы печени и лейкоцитов при нормальной активности глюкозо-6-фосфатазы печени; гли-кемическая реакция на глюкагон ослаблена.Агликогеноз — наследственное заболевание, вызванное дефектом глико-генсинтетазы, ответственной за синтез гликогена. В печени почти или полностью отсутствует гликоген, выражена гипогликемия (до 0,39-0,67 ммоль/л). Характерный симптом — судороги, обычно по утрам. Их можно предупредить частым кормлением ночью-

Лабораторпо'. выраженная гипогликемия, отсутствие гликогена в пункта-тах печени, снижение активности гликогенсинтетазы.

Мукополисахаридозы — нарушения обмена гетерополисахаридов пред­ставлены двумя сходными вариантами.

1. Гаргоилизм (болезнь Пфаундлера-Гундлера): в печени, селезенке, соеди­нительной ткани, мозге и роговице накапливаются вещества, дающие харак­терное для мукополисахаридов окрашивание с толуидиновым синим. Химичес­кий состав мукополисахаридов отличается от нормального, с мочой выделяется большое количество хондроитинсульфата В и гепарансульфата. Диагноз осно­вывается на обнаружении большого количества кислых мукополисахаридов в лейкоцитах.

2. Болезнь Моркио-Ульриха отличается тем, что с мочой выделяется преимущественно кератансульфат.

112. Биохимические сдвиги сахарный диабет

В регуляции гликолиза и глюконеогенеза большую роль играет инсулин. При егонехватки возникает заболевание сахарный диабет. Поышатся уровень глюкозы в крови (гиперкликемия), появляется глюкоза в моче (глюкозонурия) и уменьшается уровень глюкозы в печени. Мышечная ткань не успевает утилизировать глюкозу крови.При введении инсулина больному происходит корекция метобалических сдвигов.

113. Кетоновые тела.

В крови в норме присутствуют в крайне низких концентрациях, образуется в результате спонтанного декарбоксилиравания ацетоуксусной к-ты. Образуются в печени, путем синтеза из ацетил КоА.При патологических состояниях (сахарный диабет) Концентрация кетоновых тел в крови увеличевается и может достигать 20 ммоль/л.

114.Глюконеогенез

Глюконеогенез — синтез глюкозы из неуглеводных предшественников. Основные из предшественников — пируват и лактат, промежуточные — метаболиты ЦТК, глюкогенные (глюкопластичные) аминокислоты и глицерин.

Узловая точка синтеза глюкозы — превращение пирувата в фосфоенолпи-руват (ФЕП).

Пируват карбоксилируется пируваткарбоксилазой за счет энергии АТФ, реакция осуществляется в митохондриях'

СН,-СО-СООН + СО, ——————————————» НООС-СН.-СО-СООН

Пируват АТФ АДФ + (Р) Оксалоацетат

Затем происходит фосфорилирующее декарбоксилирование, катализируе­мое фосфоенолпируваткарбоксикиназой:

НООС-СН-СО-СООН + ГТФ ——— НС=С-СООН + ГДФ + СОд Оксалоацетат

Дальнейший путь образования Г-6-Ф представляет собой обратный путь гликолиза, катализируемый теми же ферментами, но в обратном направлении. Исключение составляет только превращение фруктозо-1,6-дифосфата в фрук-тозо-6-фосфат, катализируемое фруктозодифосфатазой

Ряд аминокислот (аспарагин, аспарагиновая кислота, тирозин, фенилаланин, треонин, валин, метионин, изолейцин, глутамин, пролин, гистидин и аргинин) тем или иным путем превращаются в метаболит ЦТК - фумаровую кислоту, а последняя — в оксалоацетат. Другие (аланин, серии, цистин и глицин) — в пируват. Частично аспарагин и аспарагиновая кислота превращаются непос­редственно в оксалоацетат.

Глицерин вливается в процессы глюконеогенеза на стадии 3-ФГА, лактат окисляется в пируват. На рис. 57 представлена схема гликонеогенеза.

Глюкоза поступает из кишечника в клетки, где подверга­ется фосфорилированию с образованием Г-6-Ф. Он может превращаться по одному из четырех путей' в свободную глюкозу; в глюкозо-1 -фосфат, использующийся в синтезе гликогена; вовлекается в основной путь, где происходит ее распад до СО, с высвобождением энергии, запасаемой в форме АТФ, либо до лактата; вовлекаться в ПФП, где осуществляются синтез НАДФ • Нд, служащего источником водорода для восстановительных синтезов, и образование рибозо-5-фосфата, используемого в синтезе ДНК и РНК.

Запасается глюкоза в форме гликогена, откладывающего­ся в печени, мышцах, почках. При расходовании гликогена в связи с интенсивными энерготратами или отсутствием угле­водов в питании, содержание глюкозы и гликогена может пополняться за счет синтеза из неуглеводных компонентов метаболизма, т.е. путем глюконеогенеза.

115.Пентозофосфатный путь превращения глюкозы представлен двумя последовательными ветвями — окислительной и неокислительной. Биологический смысл ПФП определяется следующим:

1 В результате превращений в окислительной ветви образуется 2 молекулы НАДФ • Н^ В отличие от НАД • Н„ НАДФ • Н не окисляется дыхательной цепью, а служит источником водорода и электронов при синтезах, включающих реакции восстановления.

2 В результате превращений в неокислительной ветви генерируется рибозо-5-фосфат. Этот углевод и его производные используются для синтеза важных биологических молекул- РНК и ДНК, АТФ, КоА. НАД и ФАД

3. Как следует из реакций 3 и 4 (табл. 5), рибулезо-5-фосфат может использоваться как для образования 2-й молекулы НАДФ • Нд (реакция 3), так и для образования рибозо-5-фосфата (реакция 4). Если потребность в НАДФ • Нд для восстановительных синтезов выше, чем потребность в рибозо-5-фосфате для синтеза РНК и ДНК, то окислительная ветвь работает интенсивно (синтез НАДФ • Нд). а избыток образующегося рибозо-5-фосфата (реакция 4) расходу­ется на образование 3-ФГА (реакции б и 8). Эти три реакции катализируются транскетолазой и трансальдолазой, которые таким образом обеспечивают связь между ПФП и основным путем превращения углеводов, его промежуточный продукт — 3-ФГА.

Обращаем внимание на то, что кофактор транскетолазы — тиаминдифосфат (ТДФ) — коферментная форма витамина В^ (тиамина). При нарушении способности белковой части транскетолазы связывать ТДФ или при недостат­ке тиамина в рационе развивается тяжелое нервно-психическое расстройство — синдром Вернике-Корсакова.