Цикл кори физиологическое значение
В клетках организма всегда существует потребность в глюкозе:
- для эритроцитов глюкоза является единственным источником энергии,
- нервная ткань потребляет около 120 г глюкозы в сутки и эта величина практически не зависит от интенсивности ее работы. Только в экстремальных ситуациях (длительное голодание) она способна получать энергию из неуглеводных источников (кетоновые тела),
- глюкоза играет весомую роль для поддержания необходимых концентраций метаболитов цикла трикарбоновых кислот (в первую очередь оксалоацетата).
Таким образом, при определенных ситуациях – при низком содержании углеводов в пище, голодании, длительной физической работе, т.е. когда глюкоза крови расходуется и наступает гипогликемия, организм должен иметь возможность синтезировать глюкозу и нормализовать ее концентрацию в крови. Это достигается реакциями глюконеогенеза.
По определению, глюконеогенез – это синтез глюкозы из неуглеводных компонентов: лактата, пирувата, глицерола, кетокислот цикла Кребса и других кетокислот, из аминокислот.
Необходимость глюконеогенеза и его значение для организма демонстрируют два цикла – глюкозо-лактатный и глюкозо-аланиновый.
Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори)
Глюкозо-лактатный цикл – это циклический процесс, объединяющий реакции глюконеогенеза и реакции анаэробного гликолиза. Глюконеогенез происходит в печени, субстратом для синтеза глюкозы является лактат, поступающий в основном из эритроцитов или мышечной ткани.
В эритроцитах молочная кислота образуется непрерывно, так как для них анаэробный гликолиз является единственным способом образования энергии.
В скелетных мышцах высокое накопление молочной кислоты (лактата) является следствием гликолиза при очень интенсивной, субмаксимальной мощности, работе, при этом внутриклеточный рН снижается до 6,3-6,5. Но даже при работе низкой и средней интенсивности в скелетной мышце всегда образуется некоторое количество лактата.
Убрать молочную кислоту можно только одним способом – превратить ее в пировиноградную кислоту. Однако сама мышечная клетка ни при работе, ни во время отдыха не способна превратить лактат в пируват из-за особенностей изофермента лактатдегидрогеназы-5. Зато клеточная мембрана высоко проницаема для лактата и он движется по градиенту концентрации наружу. Поэтому во время и после нагрузки (при восстановлении) лактат легко удаляется из мышцы. Это происходит довольно быстро, всего через 0,5-1,5 часа в мышце лактата уже нет. Малая часть молочной кислоты выводится с мочой.
Большая часть лактата крови захватывается гепатоцитами, окисляется в пировиноградную кислоту и вступает на путь глюконеогенеза. Глюкоза, образованная в печени, используется самим гепатоцитом или возвращается обратно в мышцы, восстанавливая во время отдыха запасы гликогена. Также она может распределиться по другим органам.
Глюкозо-лактатный (выделен желтым) и глюкозо-аланиновый циклы
Глюкозо-аланиновый цикл
Целью глюкозо-аланинового цикла также является уборка пирувата, но кроме этого решается еще одна немаловажная задача – доставкааминного азота из мышцы в печень.
При мышечной работе и в покое в миоците распадаются белки и образуемые аминокислоты трансаминируются с α-кетоглутаратом и полученный глутамат взаимодействует с пируватом. Образующийся аланин является транспортной формой аминного (аминокислотного) азота и пирувата из мышцы в печень. В гепатоците идет обратная реакция трансаминирования, аминогруппа через глутамат передается на синтез мочевины, пируват используется для синтеза глюкозы.
Кроме мышечной работы, глюкозо-аланиновый цикл активируется во время голодания, когда белки мышц и других тканей распадаются и многие аминокислоты используются в качестве источника энергии, а их азот необходимо доставить в печень.
Источник
Схема глюконеогенеза:
В митохондриях:
Лактат ↔ПВК → оксалоацетат (для этой
р-ии:биотин,СО2,АТФ,пируваткарбоксилаза)→
малат .
Малат → (карбоксилаза,
+ГТФ,- СО2)
ФЭПВК(обход пируваткиназы) ↔
фру-1,6-дифосфат (обход фосфофруктокиназы)
→ (фосфотаза, -Фн) фру-6ф → (изомераза)
глю-6ф (обход гексокиназы) → (глю-6-фосфотаза,
-Фн) глюкоза –печень, почки
2 лактата + 6 АТФ →
глюкоза.
Цикл Кори
(глюкозо-лактатный цикл)
ПЕЧЕНЬ
КРОВЬ МЫШЦЫ
Глю →
глю → глю
↑
↓
Гликоген
↓
Лактат ←
4/5 лактата ← 2 лактата
↓
ПВК
↓
АцКоА → ЦТК
→ СО2 +
Н2О
+ АТФ
Значение цикла
Кори:
— обеспечивает
утилизацию лактата
— предотвращает
накопление лактата и лактатный ацидоз
3. Цикл кислорода дыхательной цепи. Цитохромоксидаза, строение, биологическая роль.
О-цикл (цитозромоксидаза,
IV
цикл, цикл кислорода). Имеет 4 редокс-центра:
2 гема типа а(а и а3),
2 атома Сu
– CuAи CuB
↓4Н
Цит С → CuA→
а → а3 →
CuB→ ½ О2
→ Н2О2
+ Н2О
↑ ↓
2Н+О2
2Н, градиент
↑
Н2О2
Участники
ферментативных компанентов определяют
порядок (их потенциал-редокс)
Оксидоредуктаза
катализирует конечный этап переноса
электронов на кислород в процессе
окислительного фосфорилирования.
Бактериальная форма фермента состоит
из трех частей, эукариотическая из 13.
Фермент катализирует
восстановительно-окислительную реакцию
— окисляются молекулы цитохрома с,
восстанавливается кислород. В этой
реакции потребляется практически весь
кислород, нужный живым организмам в
процессе дыхания. Каталитический центр
фермента содержит гемы и медные комплексы.
У эукариотов оксидазы находятся во
внутренней митохондриальной мембране,
у прокариотов во внутренней клеточной.
Другие формы оксидазы встречаются в
клеточной мембране аэробных бактерий;
здесь, к примеру, в качестве электронного
донора используются другие молекулы
или же встречаются модифицированные
гемы.
4.Физико-химические показатели мочи. Возрастные особенности.
органические
вещества мочи:
1) белок в норме выделяется менее 0,002 гл
(30-50 мгсут), если содержание больше –
протеинурия 2) уробилин образуется при
окислении билирубина в желчных путях
и тонкой кишке 3)при нарушении синтеза
гема в моче появляются промежуточные
продукты синтеза порфиринового кольца
и продукты распада гемоглобина 4) глюкоза
при глюкозурии 5) кетоны 20-50 мгсут если
больше кетонурия развивается 6) гемоглобин
при гемоглобинурии 7) мочевина 333-583
ммольсут 8) мочевая кислота – конечный
продукт пуриновых оснований1,2-1,7 9) ак
при фенилкетонурии , при алкаптонурии,
при нарушении синтеза мочевины 9)
креатинин попадает в мочу путем
клубочковой фильтрации 7,1-17,7
Глюкоза
– это пороговое вещество и если ее
больше в крови чем 11 ммоль/л она появляется
с мочой. Глюкоза в норме обнаруживается
только в суточном диурезе, в отдельных
порциях она не обнаруживается; гликозурия
– увеличение глюкозы. Почечная и
внепочечная.
Протеинурия
– высокое содержание белка в моче. По
степени протеинурия может быть: а) слабо
выраженная б) умеренно выраженная
в) выраженная. Слабо выраженная – 156-506
мг/сут: при остром и хроническом
гломерулонефрите; наследственном
нефрите, тубулопатии, интерстициальном
нефрите, обструктивной уропатии. Умеренно
выраженная – 500-2000 мг/сут – при: остром
и хроническом гломерулонефрите;
наследственном нефрите. Выраженная –
более 2000 мг/сут – при: нефротическом
синдроме, амилоидозе.
Физиологические
протеинурии связаны с временным
появлением белка в моче и встречаются
при: напряжении мышц, спортивных
соревнованиях, приеме холодной ванны,
душа, после эмоций. Функциональная
протеинурия – ортостатическая
протеинурия. Белок Бенс-Джонса –
выделяется с мочой при миеломной болезни,
макроглобулинемии Вальденстрема..
Ацетонурия.
В моче в норме менее 0,01 в сутки, в отдельных
порциях не обнаруживаются. Суточная
экскреция кетоновых тел с мочой 20-50 мг.
Кетонурия – резкое увеличение содержания
кетонов в моче в результате их усиленного
образования и нарушения процесса
окисления. Наблюдается при: сахарном
диабете, голодании, кахексии,
гиперинсулинизме, тиреотоксикозах, в
послеоперационном периоде, гликогенозах
I,
II,
IV
типов, акромегалии, инфекционных
заболеваниях, интоксикации.
При обнаружении
крови – гематурия,
т.е. при обнаружении эритроцитов.
Микрогематурия –
диагностируют только при микроскопическом
исследовании осадка мочи.
Макрогематурия –
определяется визуально, моча цвета
мясных помоев.
В норме в моче
определяется лишь единичные форменные
элементы (лейкоциты 0-5, эритроциты 0-1).
Почечная гематурия
– повышенная проницаемость почечного
фильтра или поражение эпителия канальцев,
или интерстиция почки.
Внепочечная
наблюдается при травмах мочевыводящих
путей, например камни, или при нарушении
свертывающей системы крови – гемофилия.
Билет № 15
Соседние файлы в предмете Биохимия
- #
10.04.20151.23 Mб61biokhimia_ekz.pdf
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник
Цикл
Кори (глюкозо-лактатный цикл) открыла
чешская ученая, лауреат Нобелевской
премии Тереза
Кори.
Он представляет собой биохимический
транспорт лактата
из мышц в печень и дальнейший синтез
глюкозы
из лактата, катализируемый ферментами
глюконеогенеза:
При
интенсивной мышечной работе и в условиях
отсутствия или недостаточного числа
митохондрий
(например, в эритроцитах)
глюкоза
подвергается анаэробному гликолизу
с образованием лактата.
При накоплении лактата в мышцах возникает
лактат-ацидоз, раздражаются чувствительные
нервные окончания, что вызывает боль в
мышцах.
Лактат
переносится кровью в печень и превращается
в пируват, а затем в глюкозу (глюконеогенез),
которая с током крови может возвращаться
в работающую мышцу.
Направление
лактатдегидрогеназной реакции в
работающих мышцах и печени обусловлено
отношением концентраций восстановленной
и окисленной форм НАД+:
отношение НАД+/НАДН
в сокращающейся мышце больше, чем в
печени.
7.7. Спиртовое брожение
Спиртовое брожение
осуществляется дрожжеподобными
организмами, а также некоторыми плесневыми
грибками:
Механизм
реакции близок к гликолизу. Расхождение
начинается после этапа образования
пирувата. При гликолизе пируват при
участии фермента ЛДГ и кофермента НАДН
восстанавливается в лактат. При спиртовом
брожении пируват подвергается
декарбоксилированию, в результате
образуется ацетальдегид, а затем при
восстановлении его — этанол:
При молочнокислом
брожении ПВК не декарбоксилируется, а,
как и при гликолизе в животных тканях,
восстанавливается при участии ЛДГ за
счет водорода НАДН.
7.8. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы
Пентозофосфатный
путь –
альтернативный путь окисления глюкозы.
Его функции:
—
поставляет клеткам кофермент НАДФН,
использующийся как донор водорода в
реакциях восстановления;
—
обеспечивает клетки пентозофосфатами
для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых
кислот.
Пентозофосфатный
путь не приводит к синтезу АТФ.
Ферменты пути
локализованы в цитозоле.
В
пентозофосфатном пути превращения
глюкозы выделяют окислительный и
неокислительный пути образования
пентоз.
Окислительный
путь включает
две реакции дегидрирования. Коферментом
дегидрогеназ является НАДФ+,
восстанавливающийся в НАДФН. Пентозы
образуются при окислительном
декарбоксилировании.
Неокислительный
путь включает
реакции переноса 2- и 3-х углеродный
фрагментов с одной молекулы на другую.
Этот путь служит для синтеза пентоз.
Процесс обратим, и из пентоз могут
образовываться гексозы.
Пентозофосфатный
путь образования пентоз протекает в
печени, жировой ткани, молочной железе,
коре надпочечников, эритроцитах.
1).
Дегидрирование глюкозо-6-фосфата при
участии глюкозо-6-фос-фатдегидрогеназы
и кофермента НАДФ+
с образованием 6-фосфоглюконо--лактона
и НАДФН:
2).
6-фосфоглюконо--лактон
нестабилен и гидролизуется с образованием
6-фосфоглюконата (фермент –
6-фосфоглюконолактоназа):
3).
Дегидрирование и декарбоксилирование
6-фосфоглюконата с образованием
рибулозо-5-фосфата (пентоза) и НАДФН при
участии декарбоксилирующей
6-фосфоглюконатдегидрогеназы:
4).
Под действием эпимеразы из рибулозо-5-фосфата
образуется ксилулозо-5-фосфат (пентоза).
Под влиянием изомеразы рибулозо-5-фосфат
превращается в рибозо-5-фосфат (пентоза).
Между формами пентозофосфатов
устанавливается равновесие:
На
этом этапе пентозофосфатный путь может
быть завершен. При других условиях
наступает неокислительная стадия
пентозофосфатного цикла, протекающая
в анаэробных условиях. Она заключается
в переносе двух- и трехуглеродных
фрагментов от одной молекулы к другой.
При этом образуются вещества, характерные
для гликолиза (фруктозо-6-фосфат,
фруктозо-1,6-бисфосфат, фосфотриозы), и
вещества, специфические для пентозофосфатного
пути (седогептулозо-7-фосфат,
пентозо-5-фосфаты, эритрозо-4-фосфат).
Шесть
молекул
глюкозо-6-фосфата в пентозофосфатном
цикле
образуют 6 молекул
рибулозо-5-фосфата и 6 молекул
СО2.
Из 6 молекул
рибулозо-5-фосфата регенерируется 5
молекул
глюкозо-6-фосфата:
Промежуточные
продукты цикла (фруктозо-6-фосфат и
глицеральдегид-3-фосфат) включаются в
гликолиз.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник
В клетках организма всегда существует потребность в глюкозе:
1. для эритроцитов глюкоза является единственным источником энергии,
2.нервная ткань потребляет около 120 г глюкозы в сутки и эта величина практически не зависит от интенсивности ее работы. Только в экстремальных ситуациях (длительное голодание) она способна получать энергию из неуглеводных источников,
3. глюкоза играет весомую роль для поддержания необходимых концентраций метаболитов цикла трикарбоновых кислот (в первую очередь оксалоацетата).
Таким образом, при определенных ситуациях при низком содержании углеводов в пище, голодании, длительной физической работе, т.е. когда глюкоза крови расходуется и наступает гипогликемия, организм должен иметь возможность синтезировать глюкозу и нормализовать ее концентрацию в крови. Это достигается реакциями глюконеогенеза. По определению, глюконеогенез это синтез глюкозы из неуглеводных компонентов: лактата, пирувата, глицерола, кетокислот цикла Кребса и других кетокислот, из аминокислот. Необходимость глюконеогенеза в организме демонстрируют два цикла глюкозо-лактатный и глюкозо-аланиновый.
Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори) это циклический процесс, объединяющий реакции глюконеогенеза и реакции анаэробного гликолиза. Глюконеогенез происходит в печени, субстратом для синтеза глюкозы является лактат, поступающий в основном из эритроцитов или мышечной ткани. В эритроцитах молочная кислота образуется непрерывно, так как для них анаэробный гликолиз является единственным способом образования энергии. В скелетных мышцах высокое накопление молочной кислоты (лактата) является следствием гликолиза при очень интенсивной, субмаксимальной мощности, работе, при этом внутриклеточный рН снижается до 6,3-6,5. Но даже при работе низкой и средней интенсивности в скелетной мышце всегда образуется некоторое количество лактата. Убрать молочную кислоту можно только одним способом превратить ее в пировиноградную кислоту. Однако сама мышечная клетка ни при работе, ни во время отдыха не способна превратить лактат в пируват из-за особенностей изофермента лактатдегидрогеназы-5. Зато клеточная мембрана высоко проницаема для лактата и он движется по градиенту концентрации наружу. Поэтому во время и после нагрузки (при восстановлении) лактат легко удаляется из мышцы. Это происходит довольно быстро, всего через 0,5-1,5 часа в мышце лактата уже нет. Малая часть молочной кислоты выводится с мочой. Большая часть лактата крови захватывается гепатоцитами, окисляется в пировиноградную кислоту и вступает на путь глюконеогенеза. Глюкоза, образованная в печени используется самим гепатоцитом или возвращается обратно в мышцы, восстанавливая во время отдыха запасы гликогена. Также она может распределиться по другим органам.
Глюкозо-аланиновый цикл. Целью глюкозо-аланинового цикла также является уборка пирувата, но, кроме этого решается еще одна немаловажная задача уборка лишнего азота из мышцы. Аминокислоты, которые при катаболизме превращаются в пируват или метаболиты цитратного цикла, могут рассматриваться как потенциальные предшественники глюкозы и гликогена и носят название гликогенных. Например, оксалоацетат, образующийся из аспарагиновой кислоты, является промежуточным продуктом как цитратногр цикла, так и глюконеогенеза. Из всех аминокислот, поступающих в печень, примерно 30% приходится на долю аланина. Это объясняется тем, что при расщеплении мышечных белков образуются аминокислоты, многие из которых превращаются сразу в пируват или сначала в оксалоацетат, а затем в пируват. Последний превращается в аланин, приобретая аминогруппу от других аминокислот. Аланин из мышц переносится кровью в печень, где снова преобразуется в пируват, который частично окисляется и частично включается в глюкозонеогенез. При мышечной работе и в покое в миоците распадаются белки и образуемые аминокислоты трансаминируются с α-кетоглутаратом. Полученный глутамат взаимодействует с пируватом. Образующийся аланин является транспортной формой азота и пирувата из мышцы в печень. В гепатоците идет обратная реакция трансаминирования, аминогруппа передается на синтез мочевины, пируват используется для синтеза глюкозы. Кроме мышечной работы, глюкозо-аланиновый цикл активируется во время голодания, когда мышечные белки распадаются и многие аминокислоты используются в качестве источника энергии, а их азот необходимо доставить в печень.
Глюконеогенез это синтез глюкозы из неуглеводных компонентов: лактата, пирувата, глицерола, кетокислот цикла Кребса и других кетокислот, из АК. Все АК, кроме кетогенных лейцина и лизина, способны участвовать в синтезе глюкозы. Углеродные атомы некоторых из них глюкогенных полностью включаются в молекулу глюкозы, некоторых смешанных частично. Кроме получения глюкозы, глюконеогенез обеспечивает и уборку «шлаков» лактата, постоянно образуемого в эритроцитах или при мышечной работе, и глицерола, являющегося продуктом липолиза в жировой ткани. Как известно, в гликолизе существуют три необратимые реакции: пируваткиназная (десятая), фосфофруктокиназная (третья) и гексокиназная (первая). В этих реакциях происходит высвобождение энергии для синтеза АТФ. Поэтому в обратном процессе возникают энергетические барьеры, которые клетка обходит с помощью дополнительных реакций. Глюконеогенез включает все обратимые реакции гликолиза, и особые обходные пути, т.е. он не полностью повторяет реакции окисления глюкозы. Его реакции способны идти во всех тканях, кроме последней глюкозо-6-фосфатазной реакции, которая идет только в печени и почках. Поэтому, строго говоря, глюконеогенез идет только в этих двух органах.
Обход десятой реакции гликолиза. На этом этапе глюконеогенеза работают два ключевых фермента в митохондриях пируваткарбоксилаза и в цитозоле фосфоенолпируват-карбоксикиназа. В химическом плане обходной путь десятой реакции выглядит достаточно просто:
Однако дело в том, что пируваткарбоксилаза находится в митохондрии, а фосфоенолпируват-карбоксикиназа в цитозоле. Дополняет проблему непроницаемость митохондриальной мембраны для оксалоацетата. Зато через мембрану может пройти малат, предшественник оксалоацетата по ЦТК. Поэтому в реальности все выглядит более сложно: 1. В цитозоле пировиноградная кислота может появиться при окислении молочной кислоты и в реакции трансаминирования аланина. После этого пируват симпортом с ионами Н+, движущимися по протонному градиенту, проникает в митохондрии. В митохондриях пируваткарбоксилаза превращает пировиноградную кислоту в оксалоацетат. Эта реакция идет в клетке постоянно, являясь анаплеротической (пополняюшей) реакцией ЦТК.
2. Далее оксалоацетат мог бы превратиться в фосфоенолпируват, но для этого сначала он должен попасть в цитозоль. Поэтому происходит реакция восстановления оксалоацетата в малат при участии малатдегидрогеназы.В результате малат накапливается, выходит в цитозоль и здесь превращается обратно в оксалоацетат. Повернуть малатдегидрогеназную реакцию ЦТК вспять позволяет избыток НАДН в митохондриях. НАДН поступает из ?-окисления жирных кислот, активируемого в условиях недостаточности глюкозы в гепатоците.
3. В цитоплазме фосфоенолпируват-карбоксикиназа осуществляет превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват, для реакции требуется энергия ГТФ. От молекулы отщепляется тот же углерод, что и присоединяется.
Обход третьей реакции гликолиза. Второе препятствие на пути синтеза глюкозы фосфофруктокиназная реакция преодолевается с помощью фермента фруктозо-1,6-дифосфатазы. Этот фермент есть в почках, печени, поперечно-полосатых мышцах. Таким образом, эти ткани способны синтезировать фруктозо-6-фосфат и глюкозо-6-фосфат.
Обход первой реакции гликолиза. Последняя реакция катализируется глюкозо-6-фосфатазой. Она имеется только в печени и почках, следовательно, только эти ткани могут продуцировать свободную глюкозу.
Глюконеогенез, как образование глюкозы из неуглеводных компонентов, необходим: 1. при гипогликемии во время мышечной нагрузки синтез из молочной кислоты, поступающей из мышц, из глицерола, образующегося при мобилизации жиров;
2. при гипогликемии при голодании синтез из аминокислот, образующихся при катаболизме белков.
Таким образом, при голодании или физической нагрузке глюконеогенез, идущий в печени, обеспечивает глюкозой все остальные органы (эритроциты, нервная ткань, мышцы и др.), в которых активен гликолиз и другие процессы, производящие энергию. Наличие глюкозы в указанных клетках необходимо, чтобы поддержать концентрацию оксалоацетата и обеспечить сгорание ацетил-SКоА (получаемого также из жирных кислот или кетоновых тел) в цикле трикарбоновых кислот.
Регуляция глюконеогенеза. Гормональная активация глюконеогенеза осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтез пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы. Глюкагон стимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования. Также имеется метаболическая регуляция, при которой аллостерически активируется пируваткарбоксилаза при помощи ацетил-SКоА, фруктозо-1,6-дифосфатаз а при участии АТФ. Переключение печени с гликолиза на глюконеогенез и обратно происходит с участием инсулина и глюкозагона и осуществляется с помощью:
— аллостерической регуляции активности ферментов;
-ковалентной модификации ферментов путём фосфорилирования/дефосфорилирования;
-индукции/репрессии синтеза ключевых ферментов.
Регуляторные воздействия направлены на ферменты, катализирующие необратимые стадии глюконеогенеза, сочетание которых называют «субстратными», или «холостыми» циклами.
Суммарное уравнение глюконеогенеза из пирувата:
2 пируват + 4 ATФ + 2 GTP + 2(NADH) + 4 Н2О Глюкоза + 4 ADP + 2 GDP + 2 NAD+ + 6 Н3РО4.
За сутки в организме человека может синтезироваться до 80 г глюкозы. На синтез 1 моль глюкозы из пирувата расходуется 6 макроэргических связей (4 ATФ и 2 GTP).
Источник
