В клетках печени осуществляется координированная регуляция гликолиза и глюконеогенеза соответствии с физиологическими потребностями всего организма. Система контроля включает субстраты и промежуточные продукты процессов, регуляторные ферменты и их эффекторы, гормоны. Подчеркнем, что регуляторными ферментами глюконеогенеза и гликолиза есть те, которые катализируют необратимые реакции и не участвуют в противоположном процессе. Например, пируваткарбоксилаза (активатор — ацетил-КоА) и фруктозодифосфатаза (активатор — цитрат, ингибиторы — АМФ и фруктоза-2,6-дифосфат). На рис. показаны регуляторные пункты гликолиза и глюконеогенеза и контрольные факторы.
Некоторые эффекторы одновременно влияют на активность регуляторных ферментов в обоих процессах. Так, ацетил-КоА служит активатором пируваткарбоксилазы и ингибитором пируваткиназы. Кроме того, ацетил-КоА является ингибитором пируватдегидрогеназного комплекса и, замедляя распад пирувата до ацетил-КоА, способствует переходу пирувата в глюкозу. АМФ ингибирует фруктозо-дифосфатазы и вместе с тем активирует соответствующий фермент гликолиза — фосфофруктокиназы. Наоборот, цитрат — активатор фосфатазы и ингибитор киназы.
Глюконеогенез стимулируется не только активаторами пируваткарбоксилазы и фруктозодифосфатазы, но и ингибиторами регуляторных ферментов гликолиза (АТФ, аланин, жирные кислоты). Таким образом, когда в клетке достаточная концентрация топлива для цикла лимонной кислоты (ацетил-КоА, оксалоацетата, цитрата, жирных кислот, аланина) или высокая концентрация АТФ и низкие — АДФ и АМФ, усиливается биосинтез глюкозы и тормозится гликолиз. В противоположной ситуации стимулируется гликолиз и тормозится глюконеогенез.
На глюконеогенез влияют такие гормоны, как глюкагон и инсулин поджелудочной железы и глюкокортикоиды коры надпочечников. При голодании глюкагон усиливает распад жиров в жировой ткани. Жирные кислоты поступают в печень, где распадаются до ацетил-КоА. Скорость окисления ацетил-КоА в цикле лимонной кислоты отстает от скорости его образования, и повышенный уровень ацетил-КоА в клетке активирует пируваткарбоксилазу. В результате усиливается глюконеогенез.
Глюкагон начинает глюконеогенез еще одним способом — через фруктозо-2,6-дифосфат. Образуется фруктозо-2,6-дифосфат с фруктозо-6-фосфата при воздействии фосфофруктокиназы ИИ, а расщепляется фруктозо-2,6-дифосфатазы.
Фруктозо-2,6-дифосфат активирует фермент гликолиза фосфофруктокиназы и тормозит активность фермента глюконеогенеза фруктозо-1,6-дифосфатазы. Образование фруктозо-2,6-дифосфата подавляется глюкагоном, который путем цАМФ-зависимого фосфорилирования инактивирует фосфофруктокиназы II и активирует фруктозо-2,6-дифосфатазы. Таким образом, при голодании глюкагон снижает внутриклеточную концентрацию фруктозо-2,6-дифосфата, что вызывает стимуляцию глюконеогенеза и торможения гликолиза. Повышение скорости глюконеогенеза в печени приводит к тому, что глюкоза поступает в кровь и попадает в другие органы, прежде всего в мозг.
Субстратами глюконеогенеза служат аминокислоты, так как во время голодания в крови низкое соотношение инсулин / глюкагон тормозит синтез белков и стимулирует их катаболизм, в частности в мышцах, обеспечивает поставку аминокислот в печень. При длительном голодании возрастает секреция корой надпочечников глюкокортикоидов, которые усиливают в печени синтез ферментов глюконеогенеза (фосфоэнолпируват-карбоксикиназы, глюкозо-6-фосфатазы) и аминотрансфераз — ферментов, которые катализируют превращение глюкогенных аминокислот в пируват и оксалоацетат. В мышцах и других тканях глюкокортикоиды тормозят синтез белков. В результате стимуляции глюконеогенеза глюкокортикоиды увеличивают концентрацию глюкозы в крови и синтез гликогена в печени. Инсулин противодействует стимулирующему действию глюкагона и глюкокортикоидов на глюконеогенез.
Сочинение по литературе на тему: Регуляция глюконеогенеза
Регуляция глюконеогенеза