Razgradnja glukoze

• Prevencija

Razgradnja glukoze je moguća na dva načina. Jedna od njih je razgradnja molekule glukoze sa šest ugljika u dvije molekule s tri ugljika. Taj se put naziva dihotomnom razgradnjom glukoze. Kada se ostvari drugi put, molekula glukoze gubi jedan ugljikov atom, što dovodi do stvaranja pentoze; Taj se put naziva apotomski raspad.

Dihotomska razgradnja glukoze može se pojaviti kako u anaerobnom (bez prisutnosti kisika) tako iu aerobnim uvjetima (u prisustvu kisika). Kada se glukoza razgradi u anaerobnim uvjetima, mliječna kiselina nastaje kao rezultat fermentacije mliječne kiseline. Inače se taj proces naziva glikoliza (od grčkog. Glicos - slatko, liza - otapanje).

Odvojene reakcije glikolize kataliziraju 11 enzima koji formiraju lanac, u kojem je reakcijski produkt, ubrzan prethodnim enzimom, supstrat za sljedeći. Glikoliza se može podijeliti u dvije faze. U prvoj fazi dolazi do trošenja energije, dok je druga faza, naprotiv, karakterizirana akumulacijom energije u obliku molekula ATP (shema 1).

Prva reakcija glikolize je fosforilacija glukoze s nastankom glukoza-6-fosfata. Glukoza-6-fosfat se dalje izomerizira u fruktoza-6-fosfat, koji se fosforilira u fruktoza-l, 6-difosfat. Sljedeća reakcija je lijazno cijepanje fruktoze-l, 6-difosfatne kiseline u dvije trios-3-fosfogliceraldehid i fosfodioksiaceton. Formiranje ovih trija završava prvu fazu glikolize:

U drugoj fazi glikolize ulaze 2 molekule 2-fosfogliceraldehida, od kojih se jedna formira izravno tijekom razgradnje fruktoza-1,6-difosfata, a druga tijekom izomerizacije fosfodioksiacetona.

Drugi stupanj glikolize otvara se oksidacijskom reakcijom 3-fosfogliceraldehida, kataliziranog specifičnom dehidrogenazom, koja u aktivnom središtu sadrži slobodnu sulfhidrilnu (HS-) skupinu i koenzim NAD. Kao rezultat, formira se 1,3-difosfoglicerična kiselina. Zatim slijedi prijenos fosfatne skupine na ADP molekulu; Tako se energija pohranjuje u makroergijskim vezama ATP molekule. Kako se u glikolizi formiraju 2 molekule 1,3-difosfoglicerinske kiseline, pojavljuju se 2 ATP molekule. Izomerizacija prethodnog metabolita u 2-fosfogliceričnu kiselinu neophodna je za reakciju dehidracije, ubrzanu odgovarajućom lijazom, kako bi se formirao makroergijski spoj, fosfoenolpiruvačna kiselina, koja zatim prenosi fosfatnu skupinu na ADP molekulu. Kao rezultat, formiraju se 2 ATP i piruvične kiseline (PVA) molekule. Konačna reakcija ovog metaboličkog puta je mliječna kiselina, koja nastaje kada se reducira piruvična kiselina:

Shema 1. Glikoliza

Većina mliječne kiseline nastale u mišićima ispire se u krvotok. Bikarbonatni puferski sustav sprečava promjenu pH vrijednosti u krvi: sportaši imaju veći kapacitet od neobučenih ljudi, tako da mogu tolerirati više razine mliječne kiseline. Zatim se mliječna kiselina transportira u jetru i bubrege, gdje se gotovo u potpunosti prerađuje u glukozu i glikogen. Mali dio mliječne kiseline ponovno se pretvara u piruvičnu kiselinu, koja se oksidira u aerobnim uvjetima do konačnih proizvoda metabolizma.

Aerobni metabolizam PVK U aerobnim uvjetima oksidira se piruvična kiselina; Taj se proces naziva oksidacijskim dekarboksiliranjem piruvične kiseline. Ovaj proces je kataliziran kompleksom multienzima koji se naziva kompleks piruvat dehidrogenaze. Struktura ovog kompleksa sastoji se od triju enzima i pet koenzima.

Prva faza aerobne konverzije PVC-a je dekarboksilacija katalizirana piruvat-dekarboksilazom (E)₁), koenzim koji je tiamin pirofosfat. Kao rezultat, oksietilni radikal se formira kovalentno vezan na koenzim.

Enzim koji ubrzava drugi stupanj oksidativne dekarboksilacije PVC-a, lipoat acetiltransferaza sadrži dva koenzima: lipoičnu kiselinu i koenzim A (KoASH). Hidroksietil radikal oksidira se u acetil, koji se najprije prihvaća lipoičnom kiselinom, a zatim prenosi na KoASH. Rezultat druge faze je stvaranje acetil CoA i dehidrolipoične kiseline:

Završni stupanj oksidativne dekarboksilacije PVC-a katalizira se dihidrolipoil dehidrogenazom, od kojih je FAD koenzim. Koenzim cijepa dva atoma vodika iz dihidrolipoične kiseline, time stvarajući izvornu strukturu ovog koenzima:

Konačni akceptor atoma vodika je OVER:

FAD · 2H + NAD + → FAD + NADH + H +

Sažetak sheme procesa može se predstaviti kao:

Acetil-CoA je spoj visoke energetske veze, inače se može nazvati aktivnim oblikom octene kiseline. Oslobađanje koenzima A iz acetilnog radikala nastaje kada je uključeno u amfibolički ciklus, koji se naziva ciklus di- i trikarboksilne kiseline.

Ciklus di- i trikarboksilnih kiselina Ovaj amfibolički ciklus naziva se Krebsov ciklus u čast G. Krebsa (dobitnik Nobelove nagrade 1953.), koji je odredio slijed reakcija u ovom ciklusu.

Kao rezultat funkcioniranja Krebsovog ciklusa dolazi do potpune aerobne razgradnje acetilnog radikala na ugljikov dioksid i vodu (shema 2). Krebsov ciklus može se promatrati kao put ka metabolizmu ugljikohidrata, ali je njegova uloga u metabolizmu mnogo šira. Prvo, djeluje kao središnji metabolički put ugljika, koji je dio svih većih klasa bioloških molekula, i drugo, zajedno s procesom oksidativne fosforilacije, osigurava glavni izvor metaboličke energije u obliku ATP-a.

Enzimi ciklusa di- i trikarboksilne kiseline, koji ubrzavaju jedan višestepeni proces, lokalizirani su u unutarnjoj mitohondrijskoj membrani.

Shema 2. Krebsov ciklus

Razmotrite specifičnu reakciju Krebsovog ciklusa.

Transformacije acetil-CoA počinju njegovom reakcijom kondenzacije s oksaloctenom kiselinom, zbog čega nastaje limunska kiselina. Ova reakcija ne zahtijeva potrošnju ATP-a, budući da je energija potrebna za taj proces osigurana hidrolizom tioeterske veze s acetil-CoA, koja je, kao što smo već primijetili, makroergična:

Nadalje, dolazi do izomerizacije limunske kiseline do izolimonije. Enzim ove transformacije, akonitaza, najprije dehidrira limunsku kiselinu da formira cis-akonitnu kiselinu, zatim dodaje vodu dvostrukoj vezi nastalog metabolita, formirajući izokarmonsku kiselinu:

Izolimonska kiselina je podvrgnuta oksidaciji uz sudjelovanje specifične dehidrogenaze, čiji je koenzim NAD. Istovremeno s oksidacijom, izolimonska kiselina je dekarboksilirana. Kao rezultat ovih transformacija nastaje a-ketoglutarna kiselina.

Sljedeći korak je oksidacijsko dekarboksiliranje a-ketoglutarne kiseline. Taj proces katalizira kompleks α-ketoglutarat dehidrogenaze, koji je po strukturi i mehanizmu sličan kompleksu piruvat dehidrogenaze. Kao rezultat ovog procesa nastaje sukcinil-CoA:

Sukcinil-CoA se dalje hidrolizira u slobodnu jantarnu kiselinu, a energija koja se oslobađa tijekom tog procesa čuva se stvaranjem gvanozin trifosfata (GTP). Ova faza je jedina u cijelom ciklusu, tijekom koje se energija metabolizma izravno oslobađa:

Dehidracija sukcinatne kiseline ubrzava sukcinat dehidrogenazu, čiji je koenzim FAD. Fumarna kiselina nastala dehidrogenacijom jantarne kiseline, hidratizira formiranjem jabučne kiseline; konačni postupak Krebsovog ciklusa je dehidrogenacija jabučne kiseline katalizirane malat dehidrogenazom; Rezultat ove faze je metabolit s kojim započinje ciklus di- i trikarboksilnih kiselina - oksaloctena kiselina:

Apotomska razgradnja glukoze se također naziva ciklus pentoznog fosfata. Kao rezultat prolaza ovog puta od 6 molekula glukoza-6-fosfata. Apotomska razgradnja može se podijeliti u dvije faze: oksidacijsku i anaerobnu. Razmotrite pojedinačne reakcije ovog metaboličkog puta.

Oksidacijska faza apotomske razgradnje glukoze. Kao i kod glikolize, prva faza je fosforilacija glukoze uz stvaranje glukoza-6-fosfata. Zatim se glukoza-6-fosfat dehidrira uz sudjelovanje glukoza-6-fosfat-dehidrogenaze, čiji je koenzim NADPH. Nastali 6-fosfoglukonolakton spontano ili uz sudjelovanje laktonaze ​​hidrolizira se u 6-fosfoglukonsku kiselinu. Završni proces oksidativne grane ciklusa pentoznog fosfata je oksidacija 6-fosfoglukonske kiseline s odgovarajućom dehidrogenazom. Istovremeno s procesom dehidrogenacije dolazi do dekarboksilacije 6-fosfoglukonske kiseline. Sa gubitkom jednog atoma ugljika, glukoza se pretvara u pentozu:

Anaerobna faza anatomske razgradnje glukoze. Ribuloso-5-fosfat nastao u oksidativnoj fazi može se reverzibilno izomerizirati u druge pentozne fosfate: ksiluloza-5-fosfat i ribose-5-fosfat. Ove reakcije katalizirane su s dva različita enzima koji pripadaju klasi izomeraze: pentozna fosfatna izomeraza i pentozna fosfatna epimeraza. Formiranje dvaju drugih pentoznih fosfata iz ribuloze-5-fosfata neophodno je za naknadne reakcije ciklusa pentoza-fosfata, a potrebne su dvije molekule ksiluloza-5-fosfata i jedna molekula riboza-5-fosfata.

Dalje, postoje reakcije koje uključuju enzime transferaze koji prenose molekularne ostatke - transaldolazu i transketolazu. Pokazujemo koji molekularni ostaci nose ove enzime.

Transketolaza prenosi fragment od dva ugljika iz 2-ketosukara na prvi ugljikov atom aldoze. Transaldolaza prenosi fragment od tri ugljika iz 2-ketosukara u prvi atom ugljika aldoze. Ksiluloza-5-fosfat i metaboliti dobiveni njezinim sudjelovanjem koriste se kao 2-ketosukari.

Razmotrite neke od reakcija kataliziranih transketolazom i transaldolazom.

Fruktoza-6-fosfat i 3-fosfogliceraldehid uključeni su u glikolizu. Oba ugljikohidratna metabolizma su usko povezana (shema 3).

Shema 3. Odnos glikolize i ciklusa pentoznog fosfata

Raspad glukoze duž apotomskog puta u velikoj se mjeri promatra u masnom tkivu, jetri, tkivu dojke, nadbubrežnim žlijezdama, gonadama, koštanoj srži, limfoidnom tkivu. Niska aktivnost je zabilježena u mišićnom tkivu (srce i skeletni mišić).

Biološka svrha ciklusa pentoznog fosfata povezana je s formiranjem reduciranog oblika NADP-a i riboz-5-fosfata, koji se koriste u procesima biosinteze različitih bioloških molekula. Osim toga, apotomska razgradnja glukoze ima energetsku funkciju, budući da su neki njeni proizvodi, prvenstveno 3-fosfoglicerin aldehid, povezani s glikolizom.

6 razloga ne jesti šećer i što se u tijelu razgrađuje

Drago mi je što vas pozdravljam, vjerni moji pretplatnici! Predlažem vam da razgovarate o jednoj složenoj, ali vrlo važnoj temi: što se razgrađuje šećer u tijelu? Budimo iskreni: svatko voli jesti slatko. Ali malo ljudi zamišlja opasnost od šećera i kako njegova potrošnja može završiti za organizam.

Šećer je bijeli otrov. Je li to istina?

Za početak, šećer je jedna od najprodavanijih namirnica na svijetu. Teško je ne složiti se s tim. Priznajte, jer u kuhinji svakog od vas ima šećera?

To je potrebno za pripremu kolača, slastica, džemova, marinada. Nećemo se odreći žlice dodanog šećera u čaj ili kavu. Reći da je ovaj proizvod apsolutno štetan po zdravlje, to je nemoguće. Ovaj je proizvod potreban da bi tijelo:

• povećavaju aktivnost mozga;
• sprječavaju stvaranje krvnih ugrušaka u krvnim žilama;
• stimuliranje funkcija jetre i slezene;
• normalizacija cirkulacije krvi u mozgu i leđnoj moždini;
• povećan apetit i raspoloženje.

Čovjek bez šećera ne može biti zdrav, definitivno. Kao posljedica nedostatka slatkiša, pamćenja, pozornost će se pogoršati, osoba neće moći brzo razmišljati, usredotočiti svoju pozornost na nešto.

Nije uzalud da se učenici i učenici ujutro, prije studiranja ili pregleda, preporuče popiti šalicu slatkog čaja ili jesti čokoladu. Naša krv je posebno potrebna šećera.

No, osim korisnih svojstava, šećer može donijeti i naškoditi tijelu:

• povećanje težine;
• povišene razine glukoze u krvi;
• opterećenje gušterače;
• srčani problemi;
• bolesti kože;
• karijes.

Naravno, ne govorimo o čistom šećeru, već o proizvodima sa sadržajem. Tijekom dana možemo jesti bezopasni jogurt, zobene kolače ili jabuku.

Jeste li znali da je prema Svjetskoj zdravstvenoj organizaciji dnevna stopa šećera za žene 25 grama, a za muškarce 37?

Na primjer, jabuka već sadrži 10 grama šećera. A ako ste popili čašu slatke sode - to je već prekoračilo vaše dnevne potrebe.

Dakle, vraćajući se na pitanje je li šećer otrov, možete odgovoriti što će se dogoditi ako prelazi normu. Slatko nam treba, ali u razumnim količinama.

Što se događa sa šećerom u tijelu?

Vjerojatno više od jednom nemate test šećera na krv i zato znate da njegova razina mora biti stabilna. Da bih razumio kako ovo funkcionira, predlažem da razmotrimo što je šećer općenito i što se s njim događa kada uđe u naše tijelo.

Industrijski šećer, onaj koji koristimo u kulinarske svrhe, zapravo je saharoza, ugljikohidrat napravljen od repe ili trske.

Saharoza se sastoji od glukoze i fruktoze. Saharoza se razlaže na glukozu i fruktozu ne samo u tijelu, već već u ustima, čim konzumiramo hranu. Razdvajanje se događa pod utjecajem enzima pljuvačke.

I tek tada se sve tvari apsorbiraju u krv. Glukoza osigurava energetske rezerve tijela. Također, kada se proguta saharoza u tijelu počinje stvaranje hormona inzulina.

Ona, pak, utječe na formiranje glikogena iz preostale glukoze, koja služi kao određena količina energije.

A sada zamislite da osoba jede puno slatkog. Dio nastalog cijepanja glukoze prolazi kroz otpadnu energiju.

Ostatak počinje liječiti inzulinom. Ali budući da ima mnogo glukoze, inzulin nema vremena za rad i povećava njegov intenzitet.

A ovo je veliki teret na gušterači. S vremenom se stanice žlijezda iscrpljuju i jednostavno ne mogu proizvesti dovoljno inzulina. To se zove dijabetes.

Druga opasnost za ljubitelje slatkog leži u činjenici da se u jetri višak glukoze pretvara u masne kiseline i glicerin, koji se odlažu u masnoću. Jednostavnim jezikom, osoba se počinje oporavljati, jer njegovo tijelo nema vremena trošiti rezerve masti i jednostavno ih odlaže.

Kako koristiti šećer za zdravlje?

Kao što sam već rekao, tijelu je potrebna saharoza, ali je potrebno koristiti ovaj proizvod ispravno i mudro. Naposljetku, pretjerana ljubav prema slasticama i kolačima može dovesti do pretilosti, dijabetesa, problema s želucem i srcem.

Ova i prekomjerna tjelesna težina, koja osobi odmah dodaje dob, čineći njegov izgled nezdravim. Stoga je važno naučiti kontrolirati razinu konzumirane slatke hrane.

• ograničiti, i po mogućnosti ukloniti šećer u čistom obliku iz prehrane;
• jesti saharozu u svom prirodnom obliku: voće, bobice, med, suho voće, orašasti plodovi, povrće;
• prilikom kuhanja deserta ili pečenja smanjite količinu šećera u receptu nekoliko puta, i bolje koristite med, kokos ili smeđi šećer, sirupe na bazi agave, javor, prirodni ekstrakt stevije;
• jesti slatko ujutro;
• ako pijete čaj s slatkišima ili kolačićima, piće mora biti ukusno.

Osim toga, morate se više kretati i piti više čiste vode tako da se višak ugljikohidrata eliminira iz tijela. Ako doista želite pojesti komad torte, jedite suhe marelice ili orašaste plodove.

I tako da tijelo ne osjeća nedostatak glukoze i fruktoze, piti spirulinu i klorelu. Ove dvije alge iznimno uklanjaju žudnju za slatkišima. Što je to, reći ću vam u sljedećim člancima.

Također obratite pozornost na vrstu proizvoda. U svijetu koji se ne koristi kao sirovina za saharozu! I repu, trsku, sok od breze, pa čak i javorov sok!

Koristimo šećer od šećerne repe. U prethodnim člancima, već sam vam rekao kako je rafiniranje opasno, zašto je bolje odbiti takve proizvode. Dopustite mi da vas na kratko podsjetim: rafiniranje je proces čišćenja proizvoda izlaganjem kemikalijama kao što je benzin.

Koji je šećer zdraviji: repa ili trska? Definitivno nemoguće reći, sve ovisi o kvaliteti proizvoda. Reed imamo mnogo skuplje, ali to je zbog činjenice da se uvozi iz inozemstva.

Preporučujem kupnju sirovog proizvoda (čak i trske, repa). Može se prepoznati po smeđoj ili žutoj boji. Ne izgleda jako lijepo, ali u njoj ima mnogo korisnih svojstava i vrijednih minerala!

To su svi moji dragi pretplatnici! Bilo bi mi drago ako ovaj članak bude koristan za vas i pomoći će vam barem korak bliže zdravom načinu života. Čitajte s dobrobiti, recite svojim prijateljima, ali ja se ne pozdravljam s vama i uskoro ću vam reći još nešto zanimljivo!

Anaerobna razgradnja glukoze (anaerobna glikoliza)

Anaerobna glikoliza odnosi se na proces razdvajanja glukoze u obliku laktata kao konačnog proizvoda. Taj se proces odvija bez upotrebe kisika i stoga ne ovisi o radu mitohondrijskog respiratornog lanca. ATP nastaje reakcijom fosforilacije supstrata. Ukupna jednadžba procesa:

C6H1206 + 2 H3P04 + 2 ADP = 2 C3H603 + 2 ATP + 2 H20.
Glavna fiziološka svrha katabolizma glukoze je korištenje energije oslobođene u ovom procesu za sintezu ATP-a.

Energija oslobođena u procesu potpunog razgradnje glukoze u CO₂ i H₂Oh, je 2880 kJ / mol. Ako se ta vrijednost usporedi s energijom hidrolize visokoenergetskih veza

- 38 mola ATP-a (50 kJ po molu ATP-a) dobivamo: 50 × 38 = 1900 kJ, što je 65% ukupne energije oslobođene tijekom potpunog razgradnje glukoze. Takva je učinkovitost upotrebe energije raspada glukoze za sintezu ATP. Treba imati na umu da stvarna učinkovitost procesa može biti niža. Precizna procjena prinosa ATP-a moguća je samo tijekom fosforilacije supstrata, a odnos između ulaska vodika u respiratorni lanac i sinteze ATP-a približan je.
29.

Anaerobna glikoliza odnosi se na proces razdvajanja glukoze u obliku laktata kao konačnog proizvoda. Taj se proces odvija bez upotrebe kisika i stoga ne ovisi o radu mitohondrijskog respiratornog lanca. ATP nastaje reakcijom fosforilacije supstrata. Ukupna jednadžba procesa:

Reakcije anaerobne glikolizeKod anaerobne glikolize u citosolu se odvija svih 10 reakcija identičnih aerobnoj glikolizi. Jedina jedanaesta reakcija, u kojoj dolazi do redukcije piruvata citosolnim NADH, specifična je za anaerobnu glikolizu (Slika 7-41). Redukcija piruvata u laktat katalizirana je laktat dehidrogenazom (reakcija je reverzibilna, a enzim je nazvan po reverznoj reakciji). Ova reakcija osigurava regeneraciju NAD + iz NADH bez sudjelovanja mitohondrijskog respiratornog lanca u situacijama koje uključuju nedovoljnu opskrbu stanica kisikom. Uloga akceptora vodika iz NADH (poput kisika u respiratornom lancu) izvodi se piruvatom. Stoga, značaj reakcije redukcije piruvata ne leži u formiranju laktata, nego u činjenici da ova citosolna reakcija osigurava regeneraciju NAD +. Osim toga, laktat nije krajnji proizvod metabolizma koji se uklanja iz tijela. Ova tvar se eliminira u krvi i koristi, pretvara u glukozu u jetri, ili kada je kisik dostupan, pretvara se u piruvat, koji ulazi u opći put katabolizma, oksidirajući u CO.₂ i H₂O.

30. Fosforilacija supstrata, jedan od izvora nuklea

Zidtrifosfat, uglavnom ATP, je fosforilid supstrata

tijekom kojih se mogu sintetizirati u transportnim reakcijama

fosforilnu skupinu iz ostatka fosforne kiseline koja sadržava makro

nukleozid difosfati. Te reakcije uključuju

reakcije glikolize, kada se uzimaju iz 1,3-difosfoglicerata koji sadrži visoku energiju

cheskoy veza u 1 položaju, enzim fosfoglicerat za molekulu

ADP se prenosi na ostatak fosforne kiseline - formira se molekula ATP:

I druga reakcija fosforilacije supstrata ADP s formiranjem

Enol oblik piruvata i ATP, koji teče pod djelovanjem enzima

Ovo je posljednja ključna reakcija glikolize. Izomerizacija enola

Piruvat do piruvata oblikuje neenzimski. Reakcije fosforilacije supstrata također uključuju sukcinil-kataliziranu

CoA sintetaza (sukcinil tiokinaza) formiranje GTP u Krebsovom ciklusu:

Sukcinil-CoA sukcinat

U mišićima je u procesu mišićne kontrakcije još uvijek aktivan

jedna reakcija fosforilacije supstrata katalizirana kreatin fosfatom

Ova reakcija je reverzibilna iu uvjetima odmora nastaje stvaranje kreatina.

fosfata iz ATP i kreatina, te u procesu mišićnog rada

Kreatin fosfat daruje grupu fosforila ADP-u uz formiranje ATP,

potrebne za procese mišićne kontrakcije.

Reakcije fosforilacije supstrata su važan izvor

ATP, osobito u anaerobnim uvjetima. Za eukariote,

Glavni izvor ATP-a je oksidacijska foporilacija pomoću

energije elektrona oslobođenih tijekom dehidrogenacije supstrata

kod smanjenja kisika, kroz provedbu transmembrane

potencijal protonskog gradijenta.
31. Biosinteza glukoze (glukoneogeneza) iz aminokiselina, glicerina i mliječne kiseline. Odnos glikolize u mišićima i glukoneogeneza u jetri (Coreyjev ciklus).

gluconeogeneze - proces sinteze glukoze iz ne-ugljikohidratnih tvari. Njegova glavna funkcija je održavanje razine glukoze u krvi tijekom dugotrajnog posta i intenzivnog fizičkog napora. Proces se odvija uglavnom u jetri i manje intenzivno u kortikalnoj supstanci bubrega, kao iu intestinalnoj sluznici. Ova tkiva mogu proizvesti 80-100 grama glukoze dnevno. Mozak tijekom posta predstavlja većinu tjelesne potrebe za glukozom. To je zbog činjenice da moždane stanice nisu sposobne, za razliku od drugih tkiva, zadovoljavati energetske potrebe zbog oksidacije masnih kiselina, a osim mozga, tkiva i stanica koje zahtijevaju aerobni put raspadanja su nemoguće ili ograničene, na primjer crvene krvne stanice mitohondriji), stanice mrežnice, nadbubrežne medule i sl. Primarni supstrati glukoneogeneze su laktat, aminokiseline i glicerol. Uključivanje ovih supstrata u glukoneogenezu ovisi o fiziološkom stanju tijela.

• laktat - anaerobni proizvod glikolize. Nastaje u bilo kojem stanju tijela u crvenim krvnim stanicama i radnim mišićima. Stoga se laktat stalno koristi u glukoneogenezi.
• glicerol oslobađaju se tijekom hidrolize masti u masnom tkivu tijekom razdoblja posta ili tijekom dugotrajnog fizičkog napora.
• Aminokiseline nastali kao rezultat raspada mišićnih proteina i uključeni su u glukoneogenezu s produljenim postom ili duljim radom mišića.

Većina reakcija glukoneogeneze nastaje zbog reverzibilnih reakcija glikolize i katalizirane su istim enzimima. Međutim, 3 reakcije glikolize su termodinamički nepovratne. U tim fazama reakcije glukoneogeneze nastavljaju se na druge načine. Valja napomenuti da se u citosolu javlja glikoliza, a dio reakcija glukoneogeneze javlja se u mitohondrijima.

1. Nastajanje fosfoenolpiruvata iz piruvata. Formiranje fosfoenolpiruvata iz piruvata događa se tijekom dvije reakcije, od kojih se prva odvija u mitohondrijima. Piruvat, koji se formira iz laktata ili nekih aminokiselina, transportira se u mitohondrijski matriks i tamo se karboksilizira da nastane oksaloacetat.

Piruvat karboksilazai katalizirajući ovu reakciju, je mitohondrijski enzim čiji je koenzim biotin. Reakcija se odvija pomoću ATP.

Daljnje transformacije oksaloacetata odvijaju se u citosolu. Prema tome, u ovoj fazi treba postojati sustav transporta oksaloacetata kroz mitohondrijsku membranu, koji je nepropustan za nju. Oksaloacetat u mitohondrijskom matriksu obnavlja se formiranjem malata uz sudjelovanje NADH (obrnuta reakcija citratnog ciklusa).

Nastali malat zatim prolazi kroz mitohondrijsku membranu uz pomoć posebnih nosača. Osim toga, oksaloacetat se može transportirati iz mitohondrija u citosol u obliku aspartata tijekom mehanizma malat-aspartat shuttlea. U citosolu, malat se ponovno pretvara u oksaloacetat tijekom oksidacijske reakcije koja uključuje koenzim NAD +. Obje reakcije: smanjenje oksaloacetata i oksidacija malaga kataliziraju malat dehidrogenazu, ali u prvom slučaju to je mitohondrijski enzim, au drugom citosolni enzim. Oksaloacetat formiran u citosolu iz malata se zatim pretvara u fosfoenolpiruvat tijekom reakcije katalizirane fosfoenolpiruvat karboksikinaze, GTP-ovisnog enzima.

2. Stvaranje glukoze iz laktata. Laktat koji se formira u mišićima koji intenzivno rade ili u stanicama s prevladavajućom anaerobnom metodom katabolizma glukoze ulazi u krv, a zatim u jetru. U jetri je omjer NADH / NAD + niži nego u mišićima koji se kontrahiraju, stoga se reakcija laktat dehidrogenaze odvija u suprotnom smjeru, tj. prema formiranju piruvata iz laktata. Dalje, piruvat je uključen u glukoneogenezu, a nastala glukoza ulazi u krv i apsorbira se u skeletnim mišićima. Ovaj slijed događaja naziva se "ciklus "glukoza-laktat" ili "Coreyjev ciklus"”.

Coreyjev ciklus obavlja 2 bitne funkcije: 1 - osigurava korištenje laktata; 2 - sprječava nakupljanje laktata i, kao posljedicu, opasan pad pH (laktička acidoza). Dio piruvata koji nastaje iz laktata oksidira se jetrom u CO₂ i H₂O. Oksidacijska energija može se koristiti za sintezu ATP-a, koji je neophodan za reakcije glukoneogeneze.

3. Nastajanje glukoze iz aminokiselina. Aminokiseline, koje se, kataboliziraju, pretvaraju u piruvat ili metabolite citratnog ciklusa, mogu se smatrati potencijalnim prekursorima glukoze i glikogena i nazivaju se glikogenskim. Na primjer, oksa-loacetat, koji se formira iz asparaginske kiseline, je međuproizvod i citratnog ciklusa i glukoneogeneze. Od svih aminokiselina koje ulaze u jetru, oko 30% je alanin. To je zato što razgradnja mišićnih proteina proizvodi aminokiseline, od kojih se mnoge odmah pretvaraju u piruvat, ili prvo u oksaloacetat, a zatim u piruvat. Potonji se pretvara u alanin, dobivajući amino skupinu iz drugih aminokiselina. Alanin iz mišića prenosi se krvlju u jetru, gdje se ponovno pretvara u piruvat, koji je djelomično oksidiran i djelomično ugrađen u neogenezu glukoze. Stoga postoji sljedeći slijed događaja (ciklusa glukoze-alanina): glukoza u mišićima → piruvat u mišićima → alanin u mišićima → alanin u jetri → glukoza u jetri → glukoza u mišićima. Cijeli ciklus ne dovodi do povećanja količine glukoze u mišićima, ali rješava probleme prijenosa amino dušika iz mišića u jetru i sprječava laktičku acidozu.

4. Stvaranje glukoze iz glicerola. Glicerol nastaje hidrolizom triacilglicerola, uglavnom u masnom tkivu. Mogu koristiti samo ona tkiva koja imaju enzim glicerol kinazu, na primjer, jetra, bubrege. Ovaj enzim ovisan o ATP katalizira pretvorbu glicerola u a-glicerofosfat (glicerol-3-fosfat). Kada je glicerol-3-fosfat uključen u glukoneogenezu, dehidriran je s dehidrogenazom ovisnom o NAD, da bi se dobio dihidroksiacetonfosfat, koji se dalje pretvara u glukozu.

32. Aerobna razgradnja glukoze može se izraziti sažetkom jednadžbe:

Ovaj proces uključuje nekoliko faza:

• Aerobna glikoliza - proces oksidacije glukoze s nastankom dvije molekule piruvata;
• Opći put katabolizma, uključujući pretvorbu piruvata u acetil-CoA i njegovu daljnju oksidaciju u citratnom ciklusu;
• CPE za kisik konjugiran s dehidrogenacijskim reakcijama koje se javljaju u procesu razgradnje glukoze.

Aerobna glikoliza odnosi se na proces oksidacije glukoze u piruvičnu kiselinu, koja se javlja u prisustvu kisika. Svi enzimi koji kataliziraju reakcije ovog procesa su lokalizirani u citosolu stanice.

Faze aerobne glikolize

U aerobnoj glikolizi može se podijeliti u dvije faze.

1. Pripremna faza u kojoj je glukoza fosforilirana i podijeljena u dvije molekule fosfotora. Ovaj niz reakcija odvija se korištenjem 2 ATP molekule.

2. Stupanj povezan sa sintezom ATP-a. Kao rezultat ovog niza reakcija, fosforioze se pretvaraju u piruvat. Energija koja se oslobađa u ovoj fazi koristi se za sintezu 10 mol ATP.

Aerobne reakcije glikolize

Transformacija glukoza-6-fosfata u 2 molekule gliceraldehid-3-fosfata Glukoza-6-fosfat, nastao kao rezultat fosforilacije glukoze uz sudjelovanje ATP-a, pretvara se u fruktoza-6-fosfat tijekom sljedeće reakcije. Ova reverzibilna reakcija izomerizacije odvija se pod djelovanjem enzima glukoza fosfat izomeraze.

Nakon toga slijedi druga fosforilacijska reakcija korištenjem ostatka fosfata i ATP energije. Tijekom ove reakcije, katalizirane fosfofruktokinazom, fruktoza-6-fosfat se pretvara u fruktoza-1,6-bisfosfat. Ova reakcija, kao i heksokinaza, praktički je ireverzibilna, a uz to je najsporija od svih reakcija glikolize. Reakcija katalizirana fosfofruktokinazom određuje brzinu ukupne glikolize, stoga regulirajući aktivnost fosfofruktokinaze možete promijeniti brzinu katabolizma glukoze.

Fruktoza-1,6-bisfosfat se dalje dijeli na 2 triosofosfat: gliceraldehid-3-fosfat i dihidroksiaceton fosfat. Enzim katalizira reakciju fruktoza bisfosfat aldolaza,ili samo aldolaza.Ovaj enzim katalizira i reakciju aldolnog cijepanja i aldolnu kondenzaciju, tj. reverzibilna reakcija. Produkti cijepanja aldola su izomeri. U kasnijim reakcijama glikolize koristi se samo gliceraldehid-3-fosfat, stoga se dihidroksiaceton fosfat pretvara uz sudjelovanje enzima triose fosfat izomeraze u glicaldehid-3-fosfat. U opisanom nizu reakcija, fosforilacija se događa dvaput upotrebom ATP. Međutim, potrošnja dvije ATP molekule (po molekuli glukoze) dodatno će se kompenzirati sintezom više ATP-a.

Konverzija gliceraldehid-3-fosfata u piruvat Ovaj dio aerobne glikolize uključuje reakcije povezane sa sintezom ATP. Najteža reakcija u ovom nizu reakcija je konverzija gliceraldehid-3-fosfata u 1,3-bisfosfoglicerat. Ova transformacija je prva oksidacijska reakcija tijekom glikolize. Reakcija katalizira gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaza,koji je NAD-ovisni enzim. Značaj ove reakcije leži ne samo u formiranju reduciranog koenzima, čija je oksidacija u respiratornom lancu povezana s ATP sintezom, nego iu činjenici da je slobodna energija oksidacije koncentrirana u makroergičnoj vezi produkta reakcije. Gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaza sadrži cisteinski ostatak u aktivnom centru, čiji je sulfhidrilna skupina izravno uključena u katalizu. Oksidacija gliceraldehid 3-fosfata dovodi do redukcije NAD i stvaranja H₃RO₄ visoko-energetska anhidridna veza u 1,3-bisfosfogliceratu u položaju 1. U sljedećoj reakciji, visoko-energetski fosfat se prenosi u ADP da nastane ATP. Enzim koji katalizira ovu transformaciju nazvan je po reverznoj reakciji, fosfoglicerat kinazi (kinaze se nazivaju nakon supstrata, koji je u jednadžbi reakcije na istoj strani kao i ATP).

Formiranje ATP-a opisanom metodom nije povezano s respiratornim lancem i zove se fosforilacija supstrata ADP-a. Formirani 3-fosfoglicerat ne sadrži vezu visoke energije. U sljedećim reakcijama javljaju se intramolekularne preraspodjele, čije se značenje svodi na činjenicu da niskoenergetski fosfoester prelazi u spoj koji sadrži fosfat visoke energije. Intramolekularne transformacije se sastoje u prijenosu fosfatnog ostatka iz položaja 3 u fosfoglicerat u položaj 2. Potom se molekula vode odcijepi od rezultirajućeg 2-fosfoglicerata uz sudjelovanje enzima enzolaze. Naziv dehidrirajućeg enzima daje se obrnutom reakcijom. Kao rezultat reakcije nastaje supstituirani enol-fosfoenolpiruvat. Formirani fosfoenolpiruvat je makroergijski spoj, čija se fosfatna skupina prenosi u sljedećoj reakciji na ADP uz sudjelovanje piruvat kinaze (enzim je također nazvan po reverznoj reakciji, u kojoj se piruvat fosforilira, iako se takva reakcija ne odvija u ovom obliku).

Transformacija fosfoenolpiruvata u piruvat je ireverzibilna reakcija. To je druga fosforilacija supstrata tijekom glikolize. Dobiveni enolni oblik piruvata se zatim neenzimatski transformira u termodinamički stabilan keto oblik.

Mehanizmi prijenosa.

Glicerofosfat chelnochnyymehanizm temelju recov-SRI formirani u toku glikolize fosfodigidroksiatsetona (dihidroksi atsetonfosfata) citoplazmatski glicerofosfata (1) koristeći reduciranu NADH na a-glicerofosfat koji je načinjen, da prodre kroz oba membranama mitohondrija u matrici i na unutrašnjoj membrani oksidira mitohondrijske FAD-ovisna glicerofosfat dehidrogenaza (2) za dihidroksiacetonfosfat, koji lako prolazi kroz membrane mitohondrija u citosol stanice. Nastali FADH2 dalje, putem enzima koji transportiraju elektrone ovisne o flavinima, ETF prenosi svoje elektrone i protone u koenzim Q (ubikinon) u mitohondrijskom lancu prijenosa elektrona, gdje je kao rezultat korištenja 2 mola elektrona u procesu oksidativne fosforilacije, do 1,5 moljac ATP.

Ovaj mehanizam se široko koristi u različitim tkaninama, posebno

jetre i mišićnog tkiva, u procesu intenzivnog mišićnog rada.

Mehatronski mehanizam malat-aspartat je složeniji,

ali i energetski učinkovitiji. Koristi višak povrata

citoplazmatski NADH u reakciji redukcije oksaloacetata (

levoacetat) u malat (jabučna kiselina) koristeći NAD-

ovisni citoplazmatski enzim malat dehidrogenaza Malična kiselina lako prodire u matriks kroz obje mitohondrijske membrane,

gdje se mitohondrijski oksidira, kao i ovisno o NAD, malat dehidro-

gena (5) do oksaloacetata. Nadalje, dobiveni su elektroni iz NADH

spadaju u lanac prijenosa elektrona, gdje se u procesu oksidativnog fosfora

Za 2 mol elektrona nastaje do 2,5 mol ATP. tako formirana

oksaloacetat ne može napustiti mitohondrije, prolazi kroz reakciju

transaminacija koja uključuje glutaminsku kiselinu (glutamat)

djelovanje mitohondrijske aspartat aminotransferaze (3). Kao rezultat toga

Formira se aspartatna kiselina (aspartat), koja uz pomoć

digitalni transportni sustav prelazi iz mitohondrija u citoplazmu,

gdje pod djelovanjem citoplazmatske aspartat aminotransferaze (2)

daje svoju amino skupinu a-ketoglutarnoj kiselini (a-ketoglutarat),

rotirajući u oksaloacetatu. Treba napomenuti da a-ketoglutarat i glutamat

lako prodiru unutarnju mitohondrijsku membranu koristeći poseban

transportni sustav enzima je glutamat-a-ketoglutarat

translokaza (1). Unutarnja mitohondrijska membrana sadrži različite

nosači za ione i nabijene metabolite: na primjer, nosač

dikarboksilne kiseline posreduju u olakšanoj izmjeni difuzije malata,

sukcinat, fumarat i H2P04

i transporteri s trikarboksilnom kiselinom

izmjena OH– i H2PO4

-. Od najvažnijih translokaza, enzima,

transportiranje određenih tvari kroz unutarnje

mitohondrijske membrane potrebno je spomenuti ATP-ADP translokazu,

transportiranje u citoplazmu sintetiziranu u mitohondrijima

ATP u zamjenu za ADP i anorganski fosfor koji ulazi u mitohondrije

ionski veo koji pridonosi dodatnom protonu mitohondrija.
34. Alosterički mehanizmi koji reguliraju aerobnu i anaerobnu razgradnju glukoze.
35. Pentozni fosfatni put, koji se također naziva heksomonofosfatni šant, alternativni je način oksidacije glukoza-6-fosfata. Put pentoznog fosfata sastoji se od 2 faze (dijelovi) - oksidativne i ne-oksidativne.

U oksidativnoj fazi glukoza-6-fosfat ireverzibilno oksidira u pentozu-ribuloza-5-fosfat, te nastaje smanjeni NADPH.

U neoksidacijskoj fazi, ribuloza-5-fosfat se reverzibilno prevodi u riboze-5-fosfat i metabolite glikolize.

Put pentoznog fosfata daje stanicama ribozu za sintezu purinskih i pirimidinskih nukleotida i hidrogeniranog ko-enzima NADPH, koji se koristi u regenerativnim procesima.

Ukupna jednadžba puta pentoznog fosfata izražena je kako slijedi:

3 Glukoza-6-fosfat + 6 NADP + 3 CO₂ + 6 (NADPH + H +) + 2 Fruktoza-6-fosfat + gliceraldehid-3-fosfat.

Enzimi puta pentoznog fosfata, kao i enzimi glikolize, lokalizirani su u citosolu.

Najaktivniji put pentoznog fosfata javlja se u masnom tkivu, jetri, nadbubrežnoj kori, eritrocitima, mliječnoj žlijezdi tijekom dojenja, testisima.

Oksidacijski stadij
Ukupna jednadžba oksidacijskog stupnja pentozno-fosfatnog puta može se prikazati kao:

Glukoza-6-fosfat + 2 NADP + + H₂O → Ribuloso-5-fosfat + 2 NADPH + H + + CO₂

Neoksidacijski stupanj
Neoksidacijski stadij puta pentoznog fosfata uključuje niz reverzibilnih reakcija, zbog čega se ribuloza-5-fosfat pretvara u ribose-5-fosfat i ksilulozu-5-fosfat, i dalje, zbog prijenosa ugljikovih fragmenata u metabolite glikolize - fruktoza-6-fosfat i gliceraldehid- 3-fosfat. U tim transformacijama sudjeluju enzimi: epimeraza, izomeraza, transketolaza i transaldolaza. Transketolase koristi koenzim tiamin difosfat. Ne-oksidacijski korak puta pentoznog fosfata ne uključuje reakciju dehidrogenacije.
Ukupni rezultat metabolizma 3 molekule ribuloze-5-fosfata u neoksidacijskoj fazi pentoznog fosfatnog puta je stvaranje 2 molekule fruktoza-6-fosfata i 1 molekula gliceraldehid-3-fosfata. Nadalje, fruktoza-6-fosfat i gliceraldehid-3-fosfat mogu se pretvoriti u glukozu. Uzimajući u obzir stehiometrijski koeficijent 2, za stvaranje 5 molekula glukoze (koje sadrže 30 atoma ugljika), potrebne su 4 molekule fruktoza-6-fosfata i 2 molekule glicerdehid-3-fosfata (također sadrže 30 ugljikovih atoma) ili 6 molekula. ribuloza 5-fosfat. Tako se neoksidacijski put može predstaviti kao proces vraćanja pentoza u heksozni fond.
36. Ciklus pentoznog fosfata

Oksidacijski stadij formacije pentoze i neoksidacijski stupanj (put povratka pentoza u heksozu) zajedno tvore ciklički proces.

Takav proces može se opisati općom jednadžbom:

6 Glukoza-6-fosfat + 12 NADP + + 2 N₂O → 5 Glukoza-6-fosfat + 12 NADPH + 12 N + + 6 CO₂.

To znači da se od 6 molekula glukoze formira 6 molekula glukoza-5-fosfata (pentoza) i 6 molekula CO.₂. Neoksidacijski enzimi

Sl. 7-63. Transformacije ribuloze-5-fosfata.

Sl. 7-64. Reakcija prijenosa fragmenta s dva ugljika, katalizirana transketolazom.

faze transformiraju 6 molekula ribuloze-5-fosfata u 5 molekula glukoze (heksoza). Kada se ove reakcije provode u slijedu, jedini koristan proizvod je NADPH, koji se formira u oksidativnoj fazi puta pentoznog fosfata. Takav se proces naziva ciklus pentoznog fosfata (Sl. 7-67).

Tok ciklusa pentoznog fosfata omogućuje stanicama da proizvode NADPH, što je neophodno za sintezu masti, bez gomilanja pentoza.

Energija oslobođena tijekom razgradnje glukoze pretvara se u energiju donatora vodika visoke energije - NADPH. Hidrogenirani NADPH služi kao izvor vodika za reduktivne sinteze, a NADPH energija se pretvara i pohranjuje u novosintetiziranim supstancama, na primjer

Sl. 7-65. Reakcija katalizirana transaldolazom.

Sl. 7-66. Reakcija katalizirana transketolazom.

37. Izmjena galaktoze. Galaktozemija.
Poremećaji metabolizma galaktoze

Metabolizam galaktoze posebno je zanimljiv u vezi s nasljednom bolesti - galaktosemijom. galaktozemijanastaje kada je metabolizam galaktoze smanjen zbog nasljednog defekta bilo kojeg od tri enzima, uključujući galaktozu u metabolizmu glukoze

Metabolizam ugljikohidrata u ljudi

Čovjek crpi energiju za svoje postojanje iz ugljikohidrata. Oni obavljaju tzv. Energetsku funkciju kod sisavaca. Proizvodi koji sadrže složene ugljikohidrate trebaju biti najmanje 40-50% kalorijskog sadržaja dnevne prehrane osobe. Glukoza se lako mobilizira iz „rezervi“ tijela tijekom stresnih situacija ili intenzivnog fizičkog napora.

Blagi pad glukoze u krvi (hipoglikemija) prvenstveno utječe na središnji živčani sustav:

- pojavljuje se slabost
- vrtoglavica,
- u posebno zanemarenim slučajevima može doći do gubitka svijesti,
- delirij,
- grčevi u mišićima.

Najčešće, kada govorimo o ugljikohidratima, na um dolazi jedan od najpoznatijih predstavnika ove klase organskih tvari - škrob, koji je jedan od najčešćih polisaharida, tj. Sastoji se od velikog broja sekvencijalno povezanih molekula glukoze. Kada se škrob oksidira, pretvara se u pojedinačne molekule glukoze visokog stupnja. No, kako se skrob, kao što je gore spomenuto, sastoji od OGROMNE količine molekula glukoze, njegovo potpuno cijepanje se događa korak po korak: od škroba do manjih polimera, zatim do disaharida (koji se sastoje samo od dvije molekule glukoze), a tek onda u glukozu,

Faze cijepanja ugljikohidrata

Prerada hrane, čija je glavna komponenta ugljikohidratna komponenta, odvija se u različitim dijelovima probavnog trakta.

- početak cijepanja javlja se u usnoj šupljini. Tijekom djelovanja žvakanje hrane obrađuje se enzimom slina pitalin (amilaza), koji se sintetizira parotidnim žlijezdama. Pomaže da se velika molekula škroba raspada u manje polimere.

- budući da je hrana u ustima kratko vrijeme, potrebna je daljnja obrada u želucu. Jednom u želučanoj šupljini, ugljikohidratni proizvodi su pomiješani s izlučevinama gušterače, odnosno pankreasnom amilazom, koja je učinkovitija od amilaze usne šupljine, te stoga već nakon 15-30 minuta, kada se himus (polu-tekući, nije u potpunosti probavljen sadržaj želuca) iz želuca doseže u dvanaestopalačno crijevo gotovo svi ugljikohidrati su već oksidirani u vrlo male polimere i maltozu (disaharid, dvije povezane molekule glukoze).

- iz duodenuma, mješavina polisaharida i maltoze nastavlja svoje nevjerojatno putovanje u gornja crijeva, gdje se tzv. enzimi crijevnog epitela bave konačnom obradom. Enterociti (stanice koje oblažu mikrovile tankog crijeva) sadrže enzime laktazu, maltazu, sukrazu i dekstrinazu, koji provode konačnu obradu disaharida i malih polisaharida u monosaharide (to je jedna molekula, ali još nije glukoza). Laktoza se raspada u galaktozu i glukozu, saharoza u fruktozu i glukozu, maltozu, kao i druge male polimere u molekule glukoze, i odmah ulazi u krvotok.

- iz krvotoka, glukoza ulazi u jetru i, nakon toga, iz nje se sintetizira glikogen (polisaharid životinjskog podrijetla, ima funkciju pohranjivanja, jednostavno je potreban tijelu kada je potrebno brzo dobiti veliku količinu energije).

Skladište glikogena

Jedna od zaliha glikogena je jetra, ali jetra nije jedino mjesto na kojem se nakuplja glikogen. Također je dosta u skeletnim mišićima, čija se redukcija enzima fosforilaze aktivira, što dovodi do intenzivnog raspada glikogena. Morate priznati da u suvremenom svijetu okolnosti svake osobe mogu ležati u nepredviđenim okolnostima, koje će najvjerojatnije zahtijevati ogromnu potrošnju energije, a time i više glikogena, to bolje

Još se više može reći - glikogen je toliko važan da se sintetizira čak i iz ne-ugljikohidratnih proizvoda koji sadrže mliječne, piruvične kiseline, glikogenske aminokiseline (aminokiseline su glavni sastojci proteina, glikogeni znači da se ugljikohidrati mogu dobiti iz biokemijskih procesa), glicerol i mnogi drugi. Naravno, u ovom slučaju, glikogen će biti sintetiziran s velikim utroškom energije iu malim količinama.

Kao što je gore navedeno, smanjenje količine glukoze u krvi uzrokuje vrlo ozbiljnu reakciju u tijelu. Zato jetra namjerno regulira količinu glukoze u krvi i, ako je potrebno, koristi glikogenolizu. Glikogenoliza (mobilizacija, razgradnja glikogena) nastaje kada u krvi nema dovoljno glukoze koja može biti uzrokovana gladovanjem, teškim fizičkim radom ili teškim stresom. Počinje s činjenicom da jetra, koristeći enzim fosfoglukomutazu, razgrađuje glikogen na glukozu-6-fosfate. Zatim ih enzim glukoza-6-fosfataza oksidira. Slobodna glukoza lako prodire u membrane hepatocita (stanica jetre) u krvotok, povećavajući tako njezinu količinu u krvi. Odgovor na skok razine glukoze je oslobađanje inzulina u gušterači. Ako se razina glukoze ne ispusti tijekom oslobađanja inzulina, gušterača će je izlučivati ​​sve dok se to ne dogodi.

I na kraju, malo o činjenicama o samom inzulinu (jer je nemoguće govoriti o metabolizmu ugljikohidrata, bez dodira s ovom temom):

- inzulin prenosi glukozu kroz membrane stanica, tzv. tkiva ovisnih o inzulinu (masne stanice, membrane mišića i jetre)

- Inzulin je stimulator sinteze glikogena u jetri i mišićima, masti - jetre i masnog tkiva, proteina - u mišićima i drugim organima.

- nedovoljno izlučivanje inzulina stanicama tkiva otočića gušterače može dovesti do hiperglikemije praćene glikozurijom (diabetes mellitus);

- hormoni - antagonisti inzulina su glukagon, adrenalin, norepinefrin, kortizol i drugi kortikosteroidi.

U zaključku

Metabolizam ugljikohidrata je od najveće važnosti za ljudski život. Neuravnotežena prehrana dovodi do poremećaja probavnog trakta. Dakle, zdrava prehrana s umjerenom količinom složenih i jednostavnih ugljikohidrata pomoći će vam da uvijek izgledate i osjećate se dobro.

-RAZMJENA ugljika

ATP ravnoteža u aerobnoj glikolizi, razgradnja glukoze u CO₂ i H₂oh

Otpuštanje ATP u aerobnoj glikolizi

Za stvaranje fruktoze-1,6-bisfosfata iz jedne molekule glukoze potrebna su 2 molekule ATP-a. Reakcije povezane sa sintezom ATP javljaju se nakon razgradnje glukoze u 2 molekule fosfotrioze, tj. u drugoj fazi glikolize. U ovoj fazi odvijaju se 2 reakcije fosforilacije supstrata i sintetiziraju se 2 ATP molekule (reakcije 7 i 10). Osim toga, jedna molekula gliceraldehid-3-fosfata je dehidrogenirana (reakcija 6), a NADH prenosi vodik u mitohondrijski CPE, gdje se 3 ATP molekule sintetiziraju oksidativnom fosforilacijom. U ovom slučaju, količina ATP-a (3 ili 2) ovisi o vrsti shuttle sustava. Prema tome, oksidacija jedne molekule gliceraldehid 3-fosfata u piruvat povezana je sa sintezom 5 molekula ATP. S obzirom na to da se 2 molekule fosfotrioza formiraju iz glukoze, dobivena vrijednost se mora pomnožiti s 2, a zatim oduzeti 2 molekule ATP-a potrošene u prvoj fazi. Tako je prinos ATP u aerobnoj glikolizi (5 × 2) - 2 = 8 ATP.

Prinos ATP u aerobnoj razgradnji glukoze na konačne proizvode

Kao rezultat glikolize nastaje piruvat, koji se dalje oksidira u CO.₂ i H₂O u OPK opisanom u odjeljku 6. Sada je moguće procijeniti energetsku učinkovitost glikolize i OPK, koji zajedno čine proces aerobne razgradnje glukoze do konačnih proizvoda.

Tako je prinos ATP u oksidaciji 1 mol glukoze u CO₂ i H₂O je 38 mol ATP.

U procesu aerobne razgradnje glukoze dolazi do 6 reakcija dehidrogenacije. Jedan od njih pojavljuje se kod glikolize i 5 u OPK. Supstrati za specifične NAD-ovisne dehidrogenaze: gliceraldehid-3-fosfat, zhiruvat, izocitrat, a-ketoglutarat, malat. Jedna reakcija dehidrogenacije u citratnom ciklusu pod djelovanjem sukcinat dehidrogenaze javlja se uz sudjelovanje FAD koenzima. Ukupna količina ATP, sintetizirana oksidativnom fosforilacijom, je 17 mol ATP-a na 1 mol gliceraldehid fosfata. Tome treba dodati 3 mol ATP sintetiziranog fosforilacijom supstrata (dvije reakcije u glikolizi i jedna u citratnom ciklusu).

S obzirom na to da se glukoza raspada u 2 fosforioze i da je stehiometrijski koeficijent daljnjih transformacija 2, dobivena se vrijednost mora pomnožiti s 2, a iz rezultata oduzeti 2 mola ATP-a korištenog u prvoj fazi glikolize.

Faze aerobne razgradnje glukoze

Faze aerobne razgradnje glukoze

Korištena količina ATP-a, mol

Količina sintetiziranog ATP, mol

I. Aerobna glikoliza

Glukoza → 2 piruvata

II. Oksidacijsko dekarboksiliranje piruvata

2 (piruvat → acetil-CoA)

III. Citratni ciklus

Ukupni prinos ATP u oksidaciji od 1 mol glukoze

Anaerobna razgradnja glukoze (anaerobna glikoliza)

Anaerobna glikoliza odnosi se na proces razdvajanja glukoze u obliku laktata kao konačnog proizvoda. Taj se proces odvija bez upotrebe kisika i stoga ne ovisi o radu mitohondrijskog respiratornog lanca. ATP nastaje reakcijom fosforilacije supstrata. Ukupna jednadžba procesa:

Reakcije anaerobne glikolize

Kod anaerobne glikolize (slika 7-40) u citosolu se odvija svih 10 reakcija identičnih aerobnoj glikolizi. Jedina jedanaesta reakcija, u kojoj dolazi do redukcije piruvata citosolnim NADH, specifična je za anaerobnu glikolizu (Slika 7-41). Redukcija piruvata u laktat katalizirana je laktat dehidrogenazom (reakcija je reverzibilna, a enzim je nazvan po reverznoj reakciji). Ova reakcija osigurava regeneraciju NAD + iz NADH bez sudjelovanja mitohondrijskog respiratornog lanca u situacijama koje uključuju nedovoljnu opskrbu stanica kisikom. Uloga akceptora vodika iz NADH (poput kisika u respiratornom lancu) izvodi se piruvatom. Stoga, značaj reakcije redukcije piruvata ne leži u formiranju laktata, nego u činjenici da ova citosolna reakcija osigurava regeneraciju NAD +. Osim toga, laktat nije krajnji proizvod metabolizma koji se uklanja iz tijela. Ova tvar se eliminira u krvi i koristi, pretvara u glukozu u jetri, ili kada je kisik dostupan, pretvara se u piruvat, koji ulazi u opći put katabolizma, oksidirajući u CO.₂ i H₂O.

Anaerobna glikoliza.

Dobivanje piruvata u laktatu.

ATP ravnoteža u anaerobnoj glikolizi

Anaerobna glikoliza je manje učinkovita od aerobne. U tom procesu katabolizam 1 mol glukoze bez sudjelovanja mitohondrijskog respiratornog lanca popraćen je sintezom 2 mol ATP i 2 mol laktata. ATP nastaje iz 2 reakcije fosforilacije supstrata. Budući da se glukoza raspada u 2 fosforioze, uzimajući u obzir stehiometrijski koeficijent 2, broj mola sintetiziranog ATP-a je 4. Uzimajući u obzir 2 mola ATP-a korištenog u prvoj fazi glikolize, dobivamo konačni energetski učinak procesa, jednak 2 mola ATP-a. Tako, 10 citosolnih enzima koji kataliziraju pretvorbu glukoze u piruvat, zajedno s laktat dehidrogenazom, osiguravaju sintezu 2 mola ATP-a (na 1 mol glukoze) u glikolizi koja sadrži kisik.

Vrijednost katabolizma glukoze

Glavna fiziološka svrha katabolizma glukoze je korištenje energije oslobođene u ovom procesu za sintezu ATP-a.

Energija oslobođena u procesu potpunog razgradnje glukoze u CO₂ i H₂Oh, je 2880 kJ / mol. Ako se ta vrijednost usporedi s energijom hidrolize visokoenergetskih veza - 38 mol ATP-a (50 kJ po molu ATP-a), dobivamo: 50 × 38 = 1900 kJ, što je 65% ukupne energije oslobođene tijekom potpunog razgradnje glukoze. Takva je učinkovitost upotrebe energije raspada glukoze za sintezu ATP. Treba imati na umu da stvarna učinkovitost procesa može biti niža. Precizna procjena prinosa ATP-a moguća je samo tijekom fosforilacije supstrata, a odnos između ulaska vodika u respiratorni lanac i sinteze ATP-a približan je.

Aerobna razgradnja glukoze javlja se u mnogim organima i tkivima i služi kao glavni, ali ne i jedini izvor energije za vitalnu aktivnost. Neka tkiva najviše ovise o katabolizmu glukoze kao izvoru energije. Na primjer, stanice mozga konzumiraju do 100 g glukoze dnevno, oksidirajući je aerobnim putem. Stoga se neadekvatna opskrba mozga glukozom ili hipoksijom očituje simptomima koji ukazuju na disfunkciju mozga (vrtoglavica, konvulzije, gubitak svijesti).

Anaerobna razgradnja glukoze javlja se u mišićima, u prvim minutama mišićnog rada, u crvenim krvnim stanicama (u kojima mitohondrije nisu prisutne), kao iu različitim organima u uvjetima ograničene opskrbe kisikom, uključujući tumorske stanice. Metabolizam tumorskih stanica karakterizira ubrzanje aerobne i anaerobne glikolize. Međutim, dominantna anaerobna glikoliza i povećanje sinteze laktata je pokazatelj povećane brzine odvajanja stanica s nedovoljnim osiguravanjem krvnih žila za stanice.

Osim energetske funkcije, proces katabolizma glukoze može obavljati anaboličke funkcije. Metaboliti glikolize koriste se za sintezu novih spojeva. Dakle, fruktoza-6-fosfat i gliceraldehid-3-fosfat sudjeluju u stvaranju riboz-5-fosfata - strukturne komponente nukleotida; 3-fosfoglicerat može biti uključen u sintezu aminokiselina, kao što je serija, glicin, cistein. U jetri i masnom tkivu, acetil-CoA, nastao iz piruvata, koristi se kao supstrat u biosintezi masnih kiselina, kolesterola i dihidroksiacetonfosfata kao supstrat za sintezu glicerol-3-fosfata.

Regulacija katabolizma glukoze

Budući da je glavna vrijednost glikolize u sintezi ATP-a, njezina brzina treba biti povezana s troškovima energije u tijelu.

Većina reakcija glikolize je reverzibilna, s iznimkom triju, kataliziranih heksokinazom (ili glukokinazom), fosfruktokinazom i piruvat kinazom. Regulatorni čimbenici koji mijenjaju brzinu glikolize, a time i formiranje ATP, usmjereni su na ireverzibilne reakcije. Pokazatelj potrošnje ATP-a je nakupljanje ADP-a i AMP-a. Potonji se formira u reakciji kataliziranoj adenilat kinazom: 2 ADP AMP + ATP

Čak i mala potrošnja ATP-a dovodi do zamjetnog porasta AMF-a. Odnos ATP prema ADP i AMP karakterizira energetski status stanice, a njegove komponente služe kao regulatori alosterične brzine i općeg puta katabolizma i glikolize.

Regulacija katabolizma glukoze u skeletnim mišićima.

Za regulaciju glikolize bitna je promjena u aktivnosti fosfofruktokinaze, jer taj enzim, kao što je ranije spomenuto, katalizira najsporiji proces reakcije.

Fosfruktokinazu aktivira AMP, ali se inhibira pomoću ATP. AMP, vezanjem za alosterički centar fosfofruktokinaze, povećava afinitet enzima za fruktoza-6-fosfat i povećava brzinu njegove fosforilacije. Učinak ATP-a na ovaj enzim je primjer homotropnog ashusterizma, budući da ATP može interagirati i sa alosteričnim i s aktivnim centrom, u potonjem slučaju kao supstrat.

Kod fizioloških vrijednosti ATP, aktivni centar fosfofruktokinaze je uvijek zasićen supstratima (uključujući ATP). Povećanje razine ATP-a u odnosu na ADP smanjuje brzinu reakcije, budući da ATP djeluje kao inhibitor pod tim uvjetima: veže se na alosteričko središte enzima, uzrokuje konformacijske promjene i smanjuje afinitet prema svojim supstratima.

Promjene u aktivnosti fosfofruktokinaze pomažu regulirati brzinu fosforilacije glukoze heksokinazom. Smanjenje aktivnosti fosfruktokinaze na visokoj razini ATP dovodi do akumulacije i fruktoze-6-fosfata i glukoza-6-fosfata, a potonji inhibira heksokinazu. Potrebno je podsjetiti da je heksokinaza u mnogim tkivima (s izuzetkom jetre i β-stanica gušterače) inhibirana glukoza-6-fosfatom.

S visokom razinom ATP smanjuje se brzina ciklusa limunske kiseline i respiratornog lanca. U tim uvjetima proces glikolize također usporava. Treba podsjetiti da je alosterna regulacija enzima OPK i respiratornog lanca također povezana s promjenama koncentracije ključnih proizvoda kao što su NADH, ATP i određeni metaboliti. Prema tome, NADH se akumulira: ako nema vremena za oksidaciju u respiratornom lancu, inhibira neke alosterične enzime citratnog ciklusa.

Fiziološka uloga glikolize u jetri i masnom tkivu je nešto drugačija nego u drugim tkivima. U jetri i masnom tkivu glikoliza tijekom perioda probave funkcionira uglavnom kao izvor supstrata za sintezu masti. Regulacija glikolize u jetri ima svoje osobine i bit će razmotrena kasnije.

U glikolitičkom putu može doći do dodatne reakcije koja je katalizirana mutazom bisfosfoglicerata koja pretvara 1,3-bisfosfoglicerat u 2,3-bisfosfoglicerat (2,3-EFG), koji se uz sudjelovanje 2,3-bisfosfogliceratfosfataze može pretvoriti u 3-fosfoglicerat - glikolizni metabolit.

Nastajanje i transformacija 2,3-bisfosfoglicerata.

U većini tkiva 2,3-BFG nastaje u malim količinama. U eritrocitima se ovaj metabolit formira u značajnim količinama i služi kao adlosterni regulator funkcije hemoglobina. 2,3-BFG, vezujući se za hemoglobin, snižava svoj afinitet prema kisiku, doprinosi disocijaciji kisika i njegovom prijelazu u tkivo.

Stvaranje 2,3-BFG podrazumijeva gubitak energije makroergijske veze u 1,3-bisfosfogliceratu, koji se ne prenosi na ATP, već rasipa u obliku topline, što znači smanjenje energetskog učinka glikolize.

SINTEZA GLUKOZE U ŽIVOTINJI (GLUCONEOGENEZA)

Neka tkiva, kao što je mozak, trebaju stalan protok glukoze. Kada unos ugljikohidrata u sastavu hrane nije dovoljan, sadržaj glukoze u krvi neko vrijeme se održava unutar normalnog raspona zbog razgradnje glikogena u jetri. Međutim, zalihe glikogena u jetri su male. Značajno se smanjuju za 6-10 sati gladovanja i gotovo su potpuno iscrpljeni nakon svakodnevnog posta. U ovom slučaju, glukoza de novo sinteza glukoze počinje u jetri. Glukoneogeneza je proces sinteze glukoze iz ne-ugljikohidratnih tvari. Njegova glavna funkcija je održavanje razine glukoze u krvi tijekom dugotrajnog posta i intenzivnog fizičkog napora. Proces se odvija uglavnom u jetri i manje intenzivno u kortikalnoj supstanci bubrega, kao iu intestinalnoj sluznici. Ova tkiva mogu proizvesti 80-100 grama glukoze dnevno. Mozak tijekom posta predstavlja većinu tjelesne potrebe za glukozom. To je zbog činjenice da moždane stanice nisu sposobne, za razliku od drugih tkiva, osigurati energetske potrebe zbog oksidacije masnih kiselina.

Osim mozga, tkiva i stanica u kojima je put aerobnog raspada nemoguć ili ograničen, kao što su crvene krvne stanice, stanice mrežnice, nadbubrežna medula, itd., Potrebna je glukoza.

Primarni supstrati glukoneogeneze su laktat, aminokiseline i glicerol. Uključivanje ovih supstrata u glukoneogenezu ovisi o fiziološkom stanju tijela.

Laktat je produkt anaerobne glikolize. Nastaje u bilo kojem stanju tijela u crvenim krvnim stanicama i radnim mišićima. Stoga se laktat stalno koristi u glukoneogenezi.

Glicerol se oslobađa tijekom hidrolize masti u masnom tkivu tijekom razdoblja gladovanja ili tijekom dugotrajnog fizičkog napora.

Aminokiseline nastaju kao rezultat raspada mišićnih proteina i uključene su u glukoneogenezu s produljenim postom ili duljim radom mišića.

Uključivanje supstrata u glukoneogenezu.

Većina reakcija glukoneogeneze nastaje zbog reverzibilnih reakcija glikolize i katalizirane su istim enzimima. Međutim, 3 reakcije glikolize su termodinamički nepovratne. U tim fazama reakcije glukoneogeneze nastavljaju se na druge načine.

Valja napomenuti da se u citosolu javlja glikoliza, a dio reakcija glukoneogeneze javlja se u mitohondrijima.

Razmotrimo detaljnije one reakcije glukoneogeneze koje se razlikuju od reakcija glikolize i javljaju se u glukoneogenezi uz pomoć drugih enzima. Razmotrite proces sinteze glukoze iz piruvata.

Nastajanje fosfoenolpiruvata iz piruvata - prvi od ireverzibilnih faza

Glikoliza i glukoneogeneza. Enzimi reverzibilne reakcije glikolize i glukoneogeneze: 2 - fosfoglukoznom vremenu; 4-aldolaza; 5 - trioza fosfat izomeraza; 6 - gliceraldehid fosfat dehidrogenaza; 7-fosfoglicerat kinaza; 8 - fosfogliceratna mutaza; 9-enolaza. Enzimi ireverzibilnih reakcija glukoneogeneze: 11 - piruvat karboksilaza; 12 - fosfoenolpiruvat karboksikinaza; 13 - fruktoza-1,6-bisfosfataza; 14-glukoza-6-fosfataze. I-III - ciklusi podloge.

Formiranje fosfoenolpiruvata iz piruvata događa se tijekom dvije reakcije, od kojih se prva odvija u mitohondrijima. Piruvat, koji se formira iz laktata ili nekih aminokiselina, transportira se u mitohondrijski matriks i tamo se karboksilizira da nastane oksaloacetat.

Nastajanje oksaloacetata iz piruvata.

Piruvat karboksilaza koja katalizira ovu reakciju je mitohondrijski enzim čiji je koenzim biotin. Reakcija se odvija pomoću ATP.

Daljnje transformacije oksaloacetata odvijaju se u citosolu. Prema tome, u ovoj fazi treba postojati sustav transporta oksaloacetata kroz mitohondrijsku membranu, koji je nepropustan za nju. Oksaloacetat u mitohondrijskom matriksu obnavlja se formiranjem manata uz sudjelovanje NADH (obrnuta reakcija citratnog ciklusa).

Konverzija oksaloacetata u malat.

Nastali malat zatim prolazi kroz mitohondrijsku membranu uz pomoć posebnih nosača. Osim toga, oksaloacetat se može transportirati iz mitohondrija u citosol u obliku aspartata tijekom mehanizma malat-aspartat shuttlea.

U citosolu, malat se ponovno pretvara u oksaloacetat tijekom oksidacijske reakcije koja uključuje koenzim NAD +. Obje reakcije: smanjenje oksaloacetata i oksidacija malaga kataliziraju malat dehidrogenazu, ali u prvom slučaju to je mitohondrijski enzim, au drugom citosolni enzim. Formirana u citosolu iz malat oksaloacetata se zatim pretvara u fosfoenolpiruvat tijekom reakcije katalizirane fosfoenolpiruvat karboksikinaze, enzima ovisnog o GTP.

Pretvorba oksaloacetata u fosfoenolpiruvat.

Nastajanje oksaloacetata, prijenos u citosol i konverzija u fosfoenolpiruvat. 1 - transport piruvata iz citosola u mitohondrije; 2 - konverzija piruvata u oksaloacetat (OA); 3 - konverzija OA u malat ili aspartat; 4 - transport aspartata i malata iz mitohondrija u citosol; 5 - transformacija aspartata i malata u OA; 6 - konverzija OA u fosfoenolpiruvat.

protjecanje u citosolu sve do stvaranja fruktoze-1,6-bisfosfata i katalizirano glikolitičkim enzimima.

Valja napomenuti da ova premosnica glukoneogeneze zahtijeva konzumaciju dvije molekule s visokom energetskom vezom (ATP i GTP) po jednoj molekuli izvorne tvari, piruvat. U smislu sinteze jedne molekule glukoze iz dvije molekule piruvata, potrošnja je 2 mol ATP i 2 mol GTP ili 4 mol ATP (za praktičnost rasuđivanja pretpostavlja se da je potrošnja energije za sintezu ATP i GTP jednaka).

Hidroliza fruktoza-1,6-bisfosfata i glukoza-6-fosfata

Uklanjanje fosfatne skupine iz fruktoza-1,6-bisfosfata i glukoza-6-fosfata također je ireverzibilna reakcija glukoneogeneze. Tijekom glikolize, te reakcije kataliziraju specifične kinaze koristeći ATP energiju. U glukoneogenezi nastavljaju se bez sudjelovanja ATP i ADP i ubrzavaju ih ne kinaze, nego fosfataze, enzimi koji pripadaju klasi hidrolaza. Enzimi fruktoza-1,6-bisfosfataza i glukoza-6-fosfataza kataliziraju uklanjanje fosfatne skupine iz fruktoze-1,6-bisfosfata i glukoza-6-fosfata. Nakon toga, slobodna glukoza napušta stanicu u krvotok.

Dakle, u jetri postoje 4 enzima koji sudjeluju samo u glukoneogenezi i kataliziraju reakcije premošćivanja ireverzibilnih faza glikolize. To su piruvat karboksilaza, fosfoenolpiruvat karboksikinaza, fruktoza-l, 6-bisfosfataza i glukoza-6-fosfataza.

Energetska ravnoteža glukoneogeneze iz piruvata

Za vrijeme ovog procesa, 6 mola ATP se konzumira za sintezu 1 mola glukoze iz 2 mola piruvata. Četiri mola ATP konzumiraju se u fazi sinteze fosfoenolpiruvata iz oksaloacetata i još 2 mola ATP u fazama stvaranja 1,3-bisfosfoglicerata iz 3-fosfoglicerata.

Ukupan rezultat glukoneogeneze piruvata izražava se sljedećom jednadžbom: 2 Piruvat + 4 ATP + 2 GTP + 2 (NADH + H +) + 4 H₂0 → glukoza + 4 ADP + 2 GDF + 6 H₃PO₄ + 2 NAD +

Sinteza glukoze iz laktata

Laktat nastao u anaerobnoj glikolizi nije krajnji produkt metabolizma. Korištenje laktata povezano je s njegovom pretvorbom u jetru u piruvat. Laktat kao izvor piruvata važan je ne toliko tijekom posta, koliko u normalnom funkcioniranju tijela. Njegova konverzija u piruvat i njezina daljnja upotreba je način korištenja laktata.

Laktat koji se formira u mišićima koji intenzivno rade ili u stanicama s prevladavajućom anaerobnom metodom katabolizma glukoze ulazi u krv, a zatim u jetru. U jetri je omjer NADH / NAD + niži nego u mišićima koji se kontrahiraju, stoga se reakcija laktat dehidrogenaze odvija u suprotnom smjeru, tj. prema formiranju piruvata iz laktata. Dalje, piruvat je uključen u glukoneogenezu, a nastala glukoza ulazi u krv i apsorbira se u skeletnim mišićima. Ovaj slijed događaja naziva se "ciklusom glukoze-laktata" ili "ciklusom korja". Coreyjev ciklus obavlja 2 bitne funkcije: 1 - osigurava korištenje laktata; 2 - sprječava nakupljanje laktata i, kao posljedicu, opasan pad pH (laktička acidoza).

Cory ciklus (ciklus glukoza-laktat). 1 - ulaz laugata iz mišića koji se kontrahira uz protok krvi u jetru; 2 - sinteza glukoze iz laktata u jetri; 3 - protok glukoze iz jetre s protokom krvi u radni mišić; 4 - korištenje glukoze kao energetskog supstrata mišića koji se kontrahira i stvaranje laktata.

Dio piruvata koji nastaje iz laktata oksidira se jetrom u CO₂ i H₂O. Oksidacijska energija može se koristiti za sintezu ATP-a, koji je neophodan za reakcije glukoneogeneze.

Laktička acidoza. Pojam "acidoza" odnosi se na povećanje kiselosti tjelesnog medija (smanjenje pH) na vrijednosti izvan normalnog raspona. U acidozi se povećava produkcija protona, ili se njihovo izlučivanje smanjuje (u nekim slučajevima i jedno i drugo). Metabolička acidoza se javlja s povećanjem koncentracije međuproizvoda metabolizma (kiselih) zbog povećanja njihove sinteze ili smanjenja brzine razgradnje ili izlučivanja. U slučaju narušavanja kiselinsko-baznog stanja tijela, sustavi kompenzacije međuspremnika brzo se uključuju (nakon 10-15 minuta). Pulmonarna kompenzacija osigurava stabilizaciju omjera NSO₃ - / H₂CO₃, koji normalno odgovara 1:20, i smanjuje se s acidozom. Plućna kompenzacija postiže se povećanjem volumena ventilacije i time ubrzavanjem uklanjanja CO₂ iz tijela. Međutim, glavnu ulogu u kompenzaciji acidoze imaju bubrežni mehanizmi koji uključuju amonijačni pufer (vidjeti dio 9). Jedan od uzroka metaboličke acidoze može biti nakupljanje mliječne kiseline. Normalno, laktat u jetri se pretvara natrag u glukozu glukoneogenezom ili se oksidira. Osim jetre, bubrega i srčanog mišića, gdje se laktat može oksidirati u CO, još su jedan laktatni potrošač.₂ i H₂Oh, i može se koristiti kao izvor energije, osobito tijekom fizičkog rada.

Razina laktata u krvi rezultat je ravnoteže između procesa njenog stvaranja i korištenja. Kratkoročna kompenzirana laktička acidoza česta je čak i kod zdravih ljudi s intenzivnim mišićnim radom. Kod neobučenih ljudi, laktična acidoza tijekom fizičkog rada nastaje kao posljedica relativnog nedostatka kisika u mišićima i razvija se vrlo brzo. Kompenzacija se provodi hiperventilacijom.

Kod nekompenzirane mliječne acidoze sadržaj laktata u krvi se povećava na 5 mmol / l (normalno do 2 mmol / l). U ovom slučaju, pH krvi može biti 7,25 ili manje (normalno 7,36-7,44).

Povećanje laktata u krvi može biti posljedica kršenja metabolizma piruvata.

Poremećaji metabolizma piruvata kod mliječne acidoze.

1 - smanjena upotreba piruvata u glukoneogenezi;

2 - oslabljena oksidacija piruvata.

Tako, tijekom hipoksije, koja je posljedica poremećaja u opskrbi tkiva kisikom ili krvlju, aktivnost kompleksa piruvat dehidrogenaze se smanjuje i oksidacijsko dekarboksiliranje piruvata se smanjuje. U tim uvjetima, ravnotežna reakcija piruvatnog ravnog laktata pomaknuta je prema formiranju laktata. Osim toga, tijekom hipoksije sinteza ATP-a se smanjuje, što posljedično dovodi do smanjenja brzine glukoneogeneze, što je još jedan način korištenja laktata. Povećanje koncentracije laktata i smanjenje intracelularnog pH nepovoljno utječu na aktivnost svih enzima, uključujući piruvat karboksilazu, koja katalizira početnu reakciju glukoneogeneze.

Povrede glukoneogeneze u zatajenju jetre različitog podrijetla također pridonose pojavi laktacidoze. Osim toga, hipovitaminoza B može biti popraćena laktičkom acidozom.₁, kao derivat ovog vitamina (tiamin difosfat) obavlja funkciju koenzima kao dio MPC u oksidativnom dekarboksilaciji piruvata. Nedostatak tiamina može se pojaviti, na primjer, kod alkoholičara s poremećenom prehranom.

Dakle, razlozi za nakupljanje mliječne kiseline i razvoj laktacidoze mogu biti:

aktiviranje anaerobne glikolize zbog hipoksije tkiva različitog porijekla;

oštećenje jetre (toksične distrofije, ciroza, itd.);

kršenje primjene laktata zbog nasljednih nedostataka enzima glukoneogeneze, nedostatak glukoza-6-fosfataze;

povreda MPC-a zbog defekata enzima ili hipovitaminoze;

korištenje brojnih lijekova, kao što su bigvanidi (blokatori glukoneogeneze koji se koriste u liječenju dijabetesa melitusa).