Глюкозо лактатный цикл кори

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-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

Глюкоза
+ 2 АДФ + 2 H3PO4 =
2 Лактат + 2 АТФ + 2 Н2О

В
анаэробном гликолизе АТФ образуется
только за счет субстратного фосфорилирования
(2
моль АТФ на 1моль глюкозы).

Значение
анаэробного гликолиза особенно велико
для скелетных мышц. В интенсивно
работающих скелетных мышцах мощность
механизма транспорта кислорода
оказывается недостаточной для обеспечения
энергетической потребности, в этих
условиях резко усиливается анаэробный
гликолиз, и в мышцах накапливается
молочная кислота. Особое значение
анаэробный гликолиз имеет при
кратковременной интенсивной работе.
Так, бег в течение 30 с полностью
обеспечивается анаэробным гликолизом.
Однако уже через 4-5 мин бега энергия
поставляется поровну анаэробным и
аэробным процессами, а через 30 мин —
почти целиком аэробным процессом. При
длительной работе в аэробном процессе
используется не глюкоза, а жирные
кислоты.

Эритроциты
вообще не имеют митохондрий, поэтому
их потребность в АТФ удовлетворяется
только за счет анаэробного гликолиза.
Интенсивный гликолиз характерен также
для злокачественных опухолей.

Цикл Кори (глюкозо-лактатный цикл) и глюкозо-аланиновый цикл.

Молочная
кислота не является конечным продуктом
обмена, но ее образование — тупиковый
путь метаболизма: ее дальнейшее
использование связано опять с превращением
в пируват. Из клеток, в которых происходит
гликолиз, образующаяся молочная кислота
поступает в кровь и улавливается в
основном печенью, где и превращается в
пируват. Пируват в печени частично
окисляется, а частично превращается в
глюкозу. Часть пирувата в мышцах путем
трансаминирования превращается в
аланин, который транспортируется в
печень, и здесь снова образует пируват.

Глюкозо лактатный цикл кори

Рис.
Цикл Кори и глюкозо-аланиновый цикл

Биосинтез глюкозы (глюконеогенез).

Глюконеогенез
протекает в основном по тому же пути,
что и гликолиз, но в обратном направлении.
Однако три реакции гликолиза необратимы,
и на этих стадиях реакции глюконеогенеза
отличаются от реакций гликолиза.

Обходные пути глюконеогенеза.

I.
Первый обходной путь — превращение
пирувата в фосфоенолпируват.

Это
превращение осуществляется под действием
двух ферментов — пируваткарбоксилазы
(Е1) и карбокикиназы
фосфоенолпирувата (Е2).

Глюкозо лактатный цикл кори

II. Превращение
фруктозо-1,6-дифосфата во
фруктозо-6-фосфат катализирует
фермент фруктозо-1,6-дифосфатаза.

Глюкозо лактатный цикл кори

III. Образование
глюкозы из глюкозо-6-фосфата катализирует
фермент глюкозо-6-фосфотаза .

Глюкозо лактатный цикл кори

Этот
фермент отсутствует в клетках мозга,
скелетных мышц и др. тканях, поэтому
глюконеогенез, протекающий в этих тканях
не может поставлять глюкозу в кровь.
Глюкозо-6-фосфатаза локализована в
почках и, особенно, в печени, и
глюкозо-6-фосфат может превращаться в
глюкозу, если ее уровень в крови снижен.

Пентозофосфатный путь (пфп). Значение пфп.

Большая
часть глюкозы расщепляется по
гликолитическому пути. Наряду с гликолизом
существуют второстепенные пути
катаболизма глюкозы, одним из которых
является пентозофосфатный путь (ПФП).
Пентозофосфатный путь скорее даже —
анаболический путь, который использует
6 атомов С глюкозы для синтеза пентоз и
восстановительных эквивалентов в виде
НАДФН, необходимых для образования
липидов в организме. Однако, этот путь
— окисление глюкозы, и при определенных
условиях может завершиться полным
окислением глюкозы до СО2 и
Н2О.
Главные функции этого цикла следующие:

Генерирование
восстановительных эквивалентов в виде
НАДФН для восстановительных реакций
биосинтеза. Ферменты, которые катализируют
реакции восстановления, часто используют
в качестве кофактора НАДФ+/НАДФН,
а окислительные ферменты — НАД+/НАДН.
Восстановительные реакции биосинтеза
жирных кислот и стероидных гормонов
требуют НАДФН, поэтому клетки печени,
жировой ткани и др., где протекает синтез
липидов, имеют высокий уровень ферментов
ПФП. В печени около 30% глюкозы подвергаются
превращениям в
ПФП.

НАДФН
используется при обезвреживании лекарств
и чужеродных веществ в монооксигеназной
цепи окисления в печени.

НАДФН
предохраняет ненасыщенные жирные
кислоты эритроцитарной мембраны от
аномальных взаимодействий с активным
кислородом. Кроме того, эритроциты
используют реакции ПФП для генерирования
больших количеств НАДФН, который
необходим для восстановления глутатиона,
участвующего в системе обезвреживания
активного кислорода, что позволяет
поддерживать нормальную степень
окисления Fe2+ в
гемоглобине.

Снабжение
клеток рибозо-5-фосфатом для синтеза
нуклеотидов, нуклеотидных коферментов
и нуклеиновых кислот. Превращение
рибонуклеотидов в дезоксирибонуклеотиды
также требует НАДФН, поэтому многие
быстро пролиферирующие клетки требуют
больших количеств НАДФН.

Хотя
это не значительная функция ПФП, он
принимает участие в метаболизме пищевых
пентоз, входящих в состав нуклеиновых
кислот пищи и может превращать их
углеродный скелет в интермедиаты
гликолиза и глюконеогенеза.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
22.05.20158.12 Mб165Биохимия — краткий курс.pdf
#
22.05.201515.29 Mб106Биохимия витаминов (с кафедры).djvu
#
#
#
#
#
#
#
22.05.201511.34 Mб27Вазопатии. Геморрагический васкулит.Лейкозы Ч2.pdf
#
#

Источник

Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори) – это связь глюконеогенеза в печени и образования лактата эритроцитах или мышцах из глюкозы. В эритроцитах молочная кислота образуется непрерывно, так как для них анаэробный гликолиз является единственным способом образования энергии. В скелетных мышцах накопление лактата является следствием гликолиза при очень интенсивной, максимальной мощности, работе, и чем более такая работа интенсивна, тем менее продолжительна После нагрузки (во время восстановления) лактат удаляется из мышцы довольно быстро – всего за 0,5-1,5 часа.

Дополнение

Следует отметить, что если продолжительность нагрузки мала (до 10 секунд), то количество АТФ пополняется преимущественно в креатинфосфокиназной реакции. В таком режиме к примеру работают мышцы у штангистов, прыгунов как в длину, так и в высоту, метателей молота, копья и т.п.. Если нагрузка не более 90 секунд – АТФ синтезируется в основном в реакциях анаэробного гликолиза. В спорте это бегуны-спринтеры на 100-500 м, спортсмены силовых видов (борцы, тяжелоатлеты, бодибилдеры). Если напряжение мышцы длится более двух минут – развивается аэробное окисление глюкозы в реакциях ЦТК и дыхательной цепи.

Но, хотя мы и говорим об аэробном окислении глюкозы, необходимо знать и помнить, что лактат образуется в мышце всегда: и при анаэробной, и при аэробной работе, однако в разных количествах.

Образовавшийся лактат может утилизоваться только одним способом – превратиться в пировиноградную кислоту. Но, как уже указывалось, пируват токсичен для клеток и должен быть как можно быстрее утилизован. Сама мышца ни при работе, ни во время отдыха не занимается превращением лактата в пируват из-за наличия специфического изофермента ЛДГ-5.

Если молочная кислота поступила в миокардиоциты, она быстро превращается в пируват, далее в ацетил-S-КоА и вовлекается в полное окисление до СОB2B и НB2BО.

Большая часть лактата захватывается гепатоцитами, окисляется в пировиноградную кислоту и вступает на путь глюконеогенеза.

Целью глюкозо-аланинового цикла также является уборка пирувата, но, кроме этого решается еще одна немаловажная задача – уборка лишнего азота из мышцы. При мышечной работе и в покое в миоците распадаются белки и образуемые аминокислоты рансаминируются с a-кетоглутаратом. Полученный глутамат взаимодействует с пируватом. Образующийся аланин является транспортной формой и пирувата и азота из мышцы в печень. В гепатоците идет обратная реакция трансаминирования, аминогруппа передается на синтез мочевины, пируват используется для синтеза глюкозы

Глюкоза, образованная в печени из лактата или аланина, возвращается обратно в мышцы, восстанавливая во время отдыха запасы гликогена.

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.

Регуляция гликолиза и глюконеогенеза

Дата добавления: 2014-02-03; просмотров: 13831; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10834 — | 8100 — или читать все…

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:

Глюкозо лактатный цикл кори

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:

Глюкозо лактатный цикл кори

2).
6-фосфоглюконо--лактон
нестабилен и гидролизуется с образованием
6-фосфоглюконата (фермент –
6-фосфоглюконолактоназа):

Глюкозо лактатный цикл кори

3).
Дегидрирование и декарбоксилирование
6-фосфоглюконата с образованием
рибулозо-5-фосфата (пентоза) и НАДФН при
участии декарбоксилирующей
6-фосфоглюконатдегидрогеназы:

Глюкозо лактатный цикл кори

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:

Глюкозо лактатный цикл кори

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

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