Цикл кори и его биологическое 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, идущими в печени.

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-аланиновый и глюкозо-лактатный циклы

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

Лактат – конечный продукт анаэробного окисления глюкозы в мышцах, особенно в белых мышечных волокнах, где митохондрий меньше, чем в красных. Может включаться в глюконеогенез после окисления до пирувата в лактатдегидрогеназной реакции. При продолжительной физической работе основным источником лактата является скелетная мускулатура, в клетках которой преобладают анаэробные процессы. Накопление молочной кислоты в мышцах ограничивает их работоспособность. Это связано с тем, что при повышении концентрации молочной кислоты в ткани снижается уровень рН (молочнокислый ацидоз). Изменение рН приводит к ингибированию ферментов важнейших метаболических путей. В утилизации образующейся молочной кислоты важное место принадлежитглюкозо-лактатному циклу Кори.

Цикл Кори и глюкозо-аланиновый цикл (пояснения в тексте).

Лактат, образовавшийся в мышцах, переносится кровью в печень, где в процессе глюконеогенеза превращается в глюкозу, которая с током крови может возвращаться в работающую мышцу. В печени часть лактата может окисляться до углекислого газа и воды, превращаться в пируват и вовлекаться в общий путь катаболизма.

Значение цикла Кори:

1. Регуляция постоянного уровня глюкозы в крови.

2. Обеспечивает утилизацию лактата.

3. Предотвращает накопление лактата (снижение рН — лактоацидоз).

4. Экономичное использование углеводов организмом.

Регуляция обмена углеводов осуществляется на уровне тканей – кровь, печень, мышцы.

Глюкогенные аминокислоты, к которым относятся большинство белковых аминокислот. Ведущее место в глюконеогенезе среди аминокислот принадлежит аланину, который может превращаться в пируват путём трансаминирования. При голодании, физической работе и других состояниях в организме функционирует глюкозо-аланиновый цикл, подобный циклу Кори для лактата (рисунок 16.2). Существование цикла аланин – глюкоза препятствует отравлению организма, так как в мышцах нет ферментов, утилизирующих аммиак. В результате тренировки мощность этого цикла значительно возрастает.

Другие аминокислоты могут, подобно аланину, превращаться в пируват, а также в промежуточные продукты цикла Кребса (α-кетоглутарат, фумарат, сукцинил-КоА). Все эти метаболиты способны преобразовываться в оксалоацетат и включаться в глюконеогенез.

Глицерол – продукт гидролиза липидов в жировой ткани.Этот процесс значительно усиливается при голодании. В печени глицерол превращается в диоксиацетонфосфат – промежуточный продукт гликолиза и может быть использован в глюконеогенезе.

Жирные кислоты и ацетил-КоА не являются предшественниками глюкозы. Окисление этих соединений обеспечивает энергией процесс синтеза глюкозы.

Энергетический баланс. Путь синтеза глюкозы из пирувата (рисунок 16.6) содержит три реакции, сопровождающиеся потреблением энергии АТФ или ГТФ:

а) образование оксалоацетата из пирувата (затрачивается молекула АТФ);

б) образование фосфоенолпирувата из оксалоацетата (затрачивается молекула ГТФ);

в) обращение первого субстратного фосфорилирования – образование 1,3-дифосфоглицерата из 3-фосфоглицерата (затрачивается молекула АТФ).

Каждая из этих реакций повторяется дважды, так как для образования 1 молекулы глюкозы (С6) используются 2 молекулы пирувата (С3). Поэтому энергетический баланс синтеза глюкозы из пирувата составляет – 6 молекул нуклеозидтрифосфатов (4 молекулы АТФ и 2 молекулы ГТФ). При использовании других предшественников энергетический баланс биосинтеза глюкозы отличается.

Источник

Глюконеогенез
— это образование глюкозы вновь
из неуглеводных компонентов: пирувата,
лактата,гликогенных аминокислот,
глицерина,любого соединения, которое
в процессе катаболизма может быть
превращено в пируват или один из
метаболитов цикла Кребса.

Глюконеогенез
протекает в: печени, корковом веществе
почек,слизистой кишечника.За счёт
глюконеогенеза в условиях углеводного
голодания образуется 80 г глюкозы.

Глюконеогенез–это
частично обращённый гликолиз.

Три
реакции гликолиза необратимы, поэтому
используются другие ферменты.
Пируваткиназная реакция заменяется
двумя:пируваткарбоксилазной реакцией
и фосфоенолпируваткарбоксикиназной
реакцией.

Цикл кори и его биологическое значение

Между
этими реакциями существует челночный
механизм.ЩУК не может самостоятельно
выйти из митохондрий.ЩУК + НАДН+Н =
малат + НАД. В цитоплазме малат окисляется
цитоплазматической малатдегидрогеназой
до ЩУК

Цикл кори и его биологическое значение

От
ФЕП до ФФК реакции все реакции идут в
обратной последовательности
гликолиза:Фосфофруктокиназная реакция
заменяется фруктозодифосфатазной
реакцией.

Цикл кори и его биологическое значение

Биологическая
роль глюконеогенезаизбавление от
лактата (85% лактата идёт на глюконеогенез,
15% — окисляется до СО2, Н2О и энергии),
связь обменов, получение эндогенной
глюкозы.

Итоговое
уравнение глюконеогенеза

2
лактата + 6АТФ + 4Н2О + 2НАДН+Н глюкоза
+ 6АДФ + 6Фн + 2НАД

АТФ
используется в пируваткарбоксилазной,
фосфоенолпируваткарбоксикиназной,
фосфоглицераткиназной реакциях. НАДН+Н
необходим для ГАФДГ. 2Н20 участвуют в
енолазной реакции. 2Н20 – в фосфатазных
реакциях.

Регуляция
глюконеогенеза4 фермента определяют
скорость процесса. При уменьшении АТФ
и НАД тормозится глюконеогенез. Ключевые
ферменты стимулируются АТФ,ингибируются
– АДФ и АМФ. Инсулин – репрессор ферментов
глюконеогенеза.Процесс активируется:
глюкокортикоидами, жирными кислотами,
избытком лактата в крови, глюкагоном.

Цикл
Кори
осуществляет связь между
гликолизом в мышце при активной работе
и глюконеогенезом в печени. При работе
лактат поступает из мышц в кровь и
печень.

Цикл кори и его биологическое значение

Мышца
Кровь
Печень

3)Больной 50 лет поступил в клинику с жалобами на резкие боли в области сердца, слабость. Активность каких ферментов следует определить в крови больного для исключения инфаркта миокарда?

МБ+КФК

ЛДГ

АСТ/АЛТ

Миоглобин
тропонин

Билет
23

1)Холестерин, его биологическая роль, биосинтез. Гиперхолестеринемии. Атеросклероз.

Холестерин:

циклический
ненасыщенный спирт,
нерастворим
в воде,
в
основе холестерина лежит кольцо
циклопентанпергидрофенантрена.

Содержится
в: коре надпочечников, мозге, нервной
ткани, мышцах, соединительной ткани,
жировой ткани.

Биороль:

синтез
желчных кислот,
синтез
половых гормонов,
синтез
кортикостероидов,
синтез
витамина D3,
входит
в состав клеточных мембран, миелиновых
оболочек,
участвует
в образовании желчных камней, развитии
атеросклероза.

Пищевые
источники холестерина:

печень,
яйца,
мясо,
мозг,
икра.

Синтезируется
в:

эндоплазматическом
ретикулуме, цитозоле печени (80%),

коже,
стенке
тонкой кишки.

Синтез
холестерина:

включает
35 реакций,
идёт
в 3 стадии:

образование
из ацетил-КоА мевалоновой кислоты,
образование
из мевалоновой кислоты сквалена,
циклизация
сквалена в холестерин.

Цикл кори и его биологическое значение

Холестеринемии:

1)Наследственная.

В
сыворотке крови увеличено содержание
холестерина, β-липопротеинов

Механизм
развития заболевания– отсутствие
или снижение количества рецепторов
клеток к ЛПНП, снижается захват и
катаболизм холестерина из ЛПНП,
увеличивается содержание холестерина
в плазме, оседание холестерина на стенки
сосудов, развитие атеросклеротических
бляшек
Осложнения– ранний инфаркт миокарда, ксантоматоз,
инсульт

2)
Алиментарная гиперхолестеринемиявозникает от избытка в питании холестерина

3)Вторичная
гиперхолестеринемиявозникает
при гипотиреозе, сахарном диабете,
подагре, нефротическом синдроме

Атеросклероз:

Заболевание,
связанное с накоплением холестерина
в интиме сосудов с последующей
дегенерацией, отложением в очаг поражения
солей кальция, фиброзированием очага
и тромбозом
Диагностические
критерии:
гиперлипидемия,
гиперхолестеринемия
изменение
состава и соотношения транспортных
форм холестерина (увеличение ЛПНП и
уменьшение ЛПНП)
Снижение
соотношения фосфолипиды

холестерин

Снижение
активности липопротеинлипазы
Уменьшение
в составе триацилглицеринов
полиненасыщенных жирных кислот и эфиров
холестерина

Способствуют
развитию атеросклероза:

наследственная
предрасположенность

гипертония

сахарный
диабет

ожирение

стрессы

гиподинамия

нарушение
равновесия свертывающей и противосвертывающей
системы крови.

Соседние файлы в предмете Биохимия

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

Источник