Глюконеогенез - синтез глюкози

Деякі тканини, такі, як мозок і еритроцити, залежать від постійного постачання глюкозою. Якщо одержувана з їжею кількість вуглеводів недостатня, необхідна концентрація глюкози в крові може підтримуватися деякий час за рахунок розщеплення глікогену печінкою. Якщо виснажені також і ці запаси, в печінці запускається синтез глюкози de novo, тобто глюконеогенез. Поряд з печінкою високої глюконеогенезной активністю володіють також клітини ниркових канальців Вихідними сполуками в глюконеогенезі є амінокислоти м'язової тканини. При тривалому голодуванні це призводить до масивного розпаду м'язового білка.

Іншими важливими вихідними речовинами для синтезу глюкози служать лактат, що утворюється в еритроцитах і м'язової тканини при недоліку О2, а також гліцерин, що утворюється при розщепленні жирів. Навпаки, жирні кислоти не можуть трансформуватися в глюкозу в організмі тварин, так як в даному випадку деградація жирних кислот не є анаплеротичним процесом. В організмі людини за рахунок глюконеогенезу утворюється кілька сотень грамів глюкози на добу.

Глюконеогенез
Багато реакції глюконеогенезу каталізуются тими ж ферментами, що і процеси гліколізу. Деякі ферменти специфічні для глюконеогенезу і синтезуються тільки в міру необхідності під впливом кортизолу і глюкагона. У той час як гліколіз протікає в цитоплазмі, глюконеогенез відбувається також в мітохондріях і ЕПР.

Перші стадії реакційної ланцюга протікають в мітохондріях. Причиною такого «обхідного» шляху є несприятлива константа рівноваги піруваткіназной реакції. Для перекладу пірувату безпосередньо в фосфоенолпіруват (PEP) недостатньо енергії розщеплення АТФ. Піруват, що утворюється з лактату або амінокислот, переноситься в матрикс мітохондрій і там карбоксилуєтся в оксалоацетата в біотінзавісімой реакції, що каталізується піруваткарбоксилазою [2]. Оксалоацетат є проміжним метаболітом цитратного циклу. Тому амінокислоти, які включаються до цитратний цикл або конвертуються в піруват, можуть безпосередньо перетворюватися на глюкозу (глюкогенние амінокислоти)

Оксалоацетат, що утворюється в мітохондріальному матриксі, відновлюється в малат [3]. який може переноситися в цитоплазму з допомогою спеціальних переносників. Оксалоацетат може також переноситися з мітохондрії в цитоплазму після переамінування в аспартат (малатний човниковий механізм).

У цитоплазмі малат знову перетворюється цитоплазматичної малатдегідрогенази в оксалоацетата, який в реакції, що каталізується ГТФ-залежною РЕР-карбоксикіназою [4], переводиться в фосфоенолпіруват. Наступні стадії до фруктозо-1, 6-дифосфату є модифікації відповідних реакцій гліколізу. При цьому для утворення 1, 3-дифосфоглицерата додатково витрачається АТФ.

Дві глюконеогенез-специфічні фосфатази відщепляють по черзі фосфатні залишки від фруктозо -1, 6- дифосфату. Проміжною стадією є ізомеризація фруктозо-6-фосфату в глюкозо-6-фосфат, одна з реакцій гліколізу. Глюкозо-6-фосфатаза печінки [5] є мембранним ферментом, локалізованим всередині гладкого ендоплазматичного ретикулуму. Перенесення глюкозо-6-фосфату в ендоплазматичний ретикулум і повернення утворюється глюкози в цитоплазму здійснюється специфічними переносниками. З цитоплазми глюкоза надходить у кров.
Гліцерин насамперед фосфорилюється [7] в положенні 3. Утворений 3-гліцерофосфат окислюється НАД +-залежною дегідрогеназ [8] у дігідроксіацетон-3-фосфат, який далі включається в глюконеогенез.