Един от значимите процеси в тялото е глюконеогенезата. Това е името на метаболитния път, който води до факта, че глюкозата се образува от невъглехидратни съединения (в частност пируват).
Какви са неговите характеристики? Как се регулира този процес? Има много важни нюанси по тази тема и сега си струва да им обърнем внимание.
Определение
И така, глюконеогенезата е процесът на синтез на глюкоза от вещества, които имат невъглехидратен произход. Протича основно в черния дроб, малко по-малко интензивно - в кората на бъбреците и чревната лигавица.
Този процес включва всички обратими реакции на гликолиза със специфични байпаси. С прости думи, той не повтаря напълно реакциите на окисление на глюкоза. Какво става? Глюконеогенезата е процес, който може да се случи във всички тъкани. Единственото изключение е 6-фосфатазната реакция. Среща се само в бъбреците и черния дроб.
ОбщоХарактеристики
Глюконеогенезата е процес, който протича в микроорганизми, гъби, растения и животни. Интересното е, че реакциите му са еднакви за всички видове и тъкани.
Най-важните прекурсори на глюкозата при животните са тривъглеродните съединения. Те включват глицерол, пируват, лактат и аминокиселини.
Глюкозата, образувана в процеса на глюконеогенезата, се транспортира в кръвта, а оттам в други тъкани. Какво следва? След физическо натоварване, на което тялото е подложено, лактатът, образуван в скелетните мускули, отново се изпраща в черния дроб. Там се превръща в глюкоза. Той от своя страна отново навлиза в мускулите или се превръща в гликоген.
Целият описан цикъл се нарича цикъл на Кори. Това е един вид набор от ензимни биохимични процеси, по време на които лактатът се транспортира от мускулите към черния дроб и след това се превръща в глюкоза.
Субстрати
Когато се обсъждат особеностите на регулирането на гликолизата и глюконеогенезата, тази тема също трябва да бъде засегната. Субстратите са реагенти, които образуват хранителна среда. В случай на глюконеогенеза тяхната роля се играе от:
- Пирогроздна киселина (PVC). Без него храносмилането на въглехидратите и метаболизма на аминокиселините са невъзможни.
- Глицерин. Има силно дехидратиращо свойство.
- Млечна киселина. Той е най-важният участник в регулаторните метаболитни процеси.
- Аминокиселини. Те са основният строителен материал на всеки жив организъм, включително и на човешкия.
Включването на тези елементи в процеса на глюконеогенезата зависи от физиологичното състояние на организма.
Стъпки на процеса
Те всъщност напълно повтарят етапите на гликолиза (окисляване на глюкоза), но само в обратната посока. Катализата се извършва от същите ензими.
Има четири изключения - превръщането на пируват в оксалоацетат, глюкоза-6-фосфат в чиста глюкоза, фруктоза-1, 6-дифосфат във фруктозо-6-фосфат и оксалоацетат във фосфоенолпируват.
Бих искал да направя резервация, че и двата процеса са реципрочно регулирани. Тоест, ако клетката е достатъчно снабдена с енергия, тогава гликолизата спира. Какво се случва след това? Започва глюконеогенезата! Същото важи и в обратната посока. Когато гликолизата се активира, глюконеогенезата в черния дроб и бъбреците спира.
Регламент
Друг важен нюанс на разглежданата тема. Какво може да се каже за регулирането на глюконеогенезата? Ако това се случи едновременно с гликолизата с висока скорост, тогава резултатът ще бъде огромно увеличение на консумацията на АТФ и топлината ще започне да се образува.
Тези процеси са взаимосвързани. Ако, например, потокът на глюкоза чрез гликолиза се увеличи, тогава количеството пируват чрез глюконеогенезата намалява.
Отделно трябва да поговорим за глюкозо-6-фосфат. Този елемент, между другото, има друго име. Нарича се още фосфорилирана глюкоза. Във всички клетки това вещество се образува по време на хексокиназната реакция и вчерен дроб - по време на фосфоролиза. Може да се появи и в резултат на GNG (в тънките черва, мускулите) или в резултат на обединяването на монозахариди (черен дроб).
Как се използва глюкозо-6-фосфат? Първо се синтезира гликоген. След това се окислява два пъти: първия път при анаеробни или аеробни условия и втория път в пентозофосфатния път. И след това се превръща директно в глюкоза.
Роля в тялото
Функцията на глюконеогенезата трябва да бъде обсъдена отделно. Както всички знаят, в човешкото тяло по време на гладуване се използват активно запасите от хранителни вещества. Те включват мастни киселини и гликоген. Тези вещества се разграждат до невъглехидратни съединения, кето киселини и аминокиселини.
Повечето от тези съединения не се отделят от тялото. Рециклирането е в ход. Тези вещества се транспортират с кръвта от други тъкани до черния дроб и след това се използват в процеса на глюконеогенеза за синтезиране на глюкоза. И тя е ключов източник на енергия.
Какъв е изводът? Функцията на глюконеогенезата е да поддържа нормални нива на глюкоза в тялото по време на интензивни упражнения и продължително гладуване. Постоянно снабдяване с това вещество е необходимо за еритроцитите и нервната тъкан. Ако изведнъж резервите на тялото се изчерпят, тогава глюконеогенезата ще помогне. В крайна сметка този процес е основният доставчик на енергийни субстрати.
Алкохол и глюконеогенеза
На тази комбинация трябва да се обърне внимание, тъй като темата се изучава от медицински ибиологична гледна точка.
Ако човек консумира голямо количество алкохол, тогава глюконеогенезата, протичаща в черния дроб, се забавя значително. Резултатът е намаляване на глюкозата в кръвта. Това състояние се нарича хипогликемия.
Употребата на алкохол на празен стомах или след тежко физическо натоварване може да доведе до намаляване на нивата на глюкозата до 30% от нормата.
Разбира се, това състояние ще повлияе негативно на мозъчната функция. Това е много опасно, особено за тези области, които поддържат телесната температура под контрол. Всъщност поради хипогликемия те могат да паднат с 2 ° C или повече и това е много сериозна тенденция. Но ако на човек в това състояние се даде разтвор на глюкоза, тогава температурата бързо ще се върне към нормалното.
Гладене
Приблизително 6 часа след началото, глюконеогенезата започва да се стимулира от глюкагон (едноверижен полипептид, който е 29 аминокиселинни остатъка).
Но този процес става активен едва на 32-ия час. Точно в този момент към него е свързан кортизол (катаболен стероид). След това мускулните протеини и други тъкани започват да се разпадат. Те се превръщат в аминокиселини, които са предшественици на глюкозата в процеса на глюконеогенезата. Това е мускулна атрофия. За тялото това е принудителна мярка, която трябва да предприеме, за да може мозъкът да получи определена порция глюкоза, необходима за функционирането. Ето защо е много важно болните да се възстановяват от операциии болест, получавали добро допълнително хранене. Ако това не е така, тогава мускулите и тъканите ще започнат да се изчерпват.
Клинично значение
По-горе говорихме накратко за реакциите на глюконеогенезата и други характеристики на този процес. И накрая, струва си да обсъдим клиничното значение.
Ако употребата на лактат като субстрат, необходим за глюконеогенезата, намалее, ще има последствия: намаляване на pH на кръвта и последващо развитие на лактатна ацидоза. Това може да се случи поради дефект в ензимите на глюконеогенезата.
Трябва да се отбележи, че краткотрайната лактатна ацидоза може да победи и здравите хора. Това се случва при интензивна мускулна работа. Но тогава това състояние бързо се компенсира чрез хипервентилация на белите дробове и отстраняване на въглеродния диоксид от тялото.
Между другото, етанолът също влияе на глюконеогенезата. Неговият катаболизъм е изпълнен с увеличаване на количеството NADH и това се отразява в баланса в реакцията на лактат дехидрогеназа. Той просто се измества към образуването на лактат. Той също така намалява образуването на пируват. Резултатът е забавяне на целия процес на глюконеогенеза.
