Глюконеогенез

1. Глюконеогенез

2.

Синтез глюкозы de novo – глюконеогенез –
процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы
Основная функция – поддержание уровня
глюкозы в крови в период длительного голодания и интенсивных физических нагрузок
Процесс протекает в основном в печени,
менее интенсивно в корковом веществе почек,
а также в слизистой оболочке кишечника

3. Первичные субстраты глюконеогенеза

Лактат - продукт анаэробного гликолиза. Образуется при любых состояниях организма в
эритроцитах и работающих мышцах.
Глицерол – высвобождается при гидролизе жиров
в жировой ткани в период голодания или при
длительной физической нагрузке.
Аминокислоты образуются в результате распада
мышечных белков.

4. Включение субстратов в глюконеогенез

Глюкоза
Пируват
Лактат
Оксалоацетат
Аминокислоты
Фосфоенолпируват
Дигидроксиацетон
фосфат
Глицерол

5. 3 реакции гликолиза термодинамически необратимы.

CH2OH
CH2OPO3H2
гексокиназа
глюкокиназа
O
O
2+
Mg
АТФ
глю
CH2OPO3H2
O
OH
АДФ
глю-6-ф
CH2OPO3H2
фосфофруктокиназа
O
2+
OH
Mg
CH2OH АТФ
фру-6-ф
2АДФ
АДФ
2АТФ
COOH
2
C -О~PO
OPO3H
3H22
CH2
фосфоенолпируват
CH2OPO3H2
фру-1,6-фф
2+
Mg
COOH
2
C
пируваткиназа
CH3
пируват
O

6. Первый обходной путь – образование фосфоенолпирувата из пирувата.

Пируват
CO2
пируваткарбоксилаза
АТФ АДФ
CO2
феп-карбоксикиназа Фосфоенолпируват
Оксалоацетат
ГТФ ГДФ

7.

Реакция превращения пирувата в
оксалоацетат (протекает в митохондриях)
СН3
СООН
пируваткарбоксилаза (биотин)
С=О
СООН
Пируват
АТФ
СО2
АДФ + Н3РО4
СН2
С=О
СООН
Оксалоацетат

8. Транспорт оксалоацетата через митохондриальную мембрану

СООН
СН2
НАДН + Н+
С=О
НАД+
малатдегидрогеназа
СООН
СН2
СHOH
СООН
СООН
Оксалоацетат
Малат

9. Транспорт оксалоацетата через митохондриальную мембрану

Образование оксалоацетата, транспорт в
цитозоль и превращение в фосфоенолпируват
Глюкоза
Пируват
Пируват
ОА
Асп
Малат
Митохондрия
Асп
ОА
Малат
ФЕП

10.

Реакция превращения оксалоацетата
в фосфоенолпируват в цитоплазме
СООН
СН2
фосфоенолпируваткарбоксикиназа
С
С=О
СООН
СН2
ГТФ
ГДФ СО2
Оксалоацетат
АТФ
АДФ
О ~ PO3Н2
СООН
Фосфоенолпируват

11.

Второй обходной путь – дефосфорилирование
фруктозо-1,6-бисфосфата
Фруктозо-1,6-бисфосфат под действием
фермента фруктозо-1,6-бисфосфатаза превращается в фруктозо-6-фосфат
Фру-1,6бисфосфат
фруктозо-1,6бисфосфатаза
Н2О
Н3РО4
Фруктозо-6фосфат

12.

Третий обходной путь – дефосфорилирование
глюкозо-6-фосфата
Глюкозо-6-фосфат под действием фермента
глюкозо-6-фосфатаза превращается в глюкозу
Глюкозо-6-фосфат
Глюкоза
Н2О
Н3РО4

13. Энергетический баланс глюконеогенеза из пирувата

В ходе этого процесса расходуется 6 моль
АТФ на синтез 1 моль глюкозы из 2 моль
пирувата
Пируват
CO2
Пируваткарбоксилаза
Оксалоацетат
АТФ АДФ
феп-карбоксикиназа
CO2
Фосфоенолпируват
ГТФ ГДФ
1,3дифосфоглицерат
3 Фосфоглицерат
АТФ АДФ

14.

Печень
Глюкоза
Глюкоза
Глюкоза
Глюконеогенез
Мышцы +
эритроциты
Гликолиз
2 АТФ
2 Лактат
2 Лактат
2 Лактат
Цикл Кори (глюкозо-лактатный цикл) –
обеспечивает утилизацию лактата,
предотвращает развитие лактоацидоза

15. Нарушение метаболизма при лактоацидозе

Лактат
Пируват
Глюкоза
1.
2.
Ацетил-КоА
СО2, Н2О
1. – Нарушение использования пирувата в глюконеогенезе
2. – Нарушение окисления пирувата

16. Глюкозо-аланиновый цикл

Печень
Мышца
ОПК
СО2
Н2О
Глюкоза
Глюкоза
Пируват
Пируват
Энергия
Аланин
ОПК
СО2
Аланин
Н2О
Глюкозо-аланиновый цикл осуществляет транспорт
аминного азота из мышц в печень и предотвращает
лактоацидоз
Энергия

17. Включение субстратов в глюконеогенез

Лактат
СО2
Пируват
Аланин, серин, глицин,
цистеин, триптофан
АТФ
Пируваткарбоксилаза
АДФ +Н3РО4
Пируваткарбоксилаза
Оксалоацетат
Аспартат, аспарагин
ЦТК
ГТФ
Фосфоенолпируваткарбоксикиназа
ГДФ
Аминокислоты
СО2
Фосфоенолпируват
Глицерол
Глицерол – 3 -фосфат→ ДАФ
ГАФ
Фруктозо – 1,6 - бисфосфат
Н2О
Фруктозо – 1,6 - бисфосфатаза
Н3РО4
Фруктозо – 1,6 - фосфатаза
Глюкозо – 1,6 - фосфатаза
Н2О
Глюкоза
Н3РО4
Глюкозо – 6 - фосфатаза

18. Строение гликогена

СН2ОН
СН2ОН
О
О
ОН
ОН
О
О
α – 1,6 – гликозидными связями
ОН
ОН
α –1,4 – гликозидными связями
СН2ОН
СН2ОН
О
ОН
О
О
ОН
СН2
ОН
О
О
ОН
СН2ОН
ОН
О
О
ОН
ОН
ОН

19. Реакция превращения глюкозы в УДФ – глюкозу.

СН2О – РО3Н2
СН2ОН
СН2ОН
Гексокиназа
Глюкокиназа
О
ОН
ОН
ОН
О
О
Фосфоглюкомутаза
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
Глюкоза
Глюкозо – 6 - фосфат
NH
О
ОН
Глюкозо – 1 - фосфат
УДФ - глюкопирофосфорилаза
О
‫׀׀‬
C
СН2ОН
ОН
ОН
О
О
‫׀׀‬
‫׀׀‬
О – Р – О – Р – О – СН2
ОН
‫׀‬
‫׀‬
ОН
ОН
CH2
O=C
CH2
N
О
ОН
О
‫׀׀‬
О – Р – ОН
‫׀‬
ОН
ОН
ОН
УДФ - глюкоза
УТФ
РР1

20. Синтез гликогена

Гликоген

21. Образование α-1,4-гликозидной ветви

Глюкозо-1-фосфат
Глюкозо-1фосфатуридилтрансфераза
УТФ
АДФ
Нуклеозиддифосфаткиназа
Пирофосфат
УДФ-глюкоза
Гликоген
(С6Н10О5)n
Гликогенсинтаза
УДФ
Гликоген
(С6Н10О5)n+1
АТФ

22. Мобилизация гликогена.

Гликогенфосфорилаза
Гликоген
Н3РО4
Олигосахаридтрансфераза
α – 1,6 - Гликозидаза
Гликогенфосфорилаза
Глюкозо – 1- фосфат
Н3РО4
Фосфоглюкомутаза
Глюкозо – 6 - фосфат
В мышцах
В печени
Н2О
Гликолиз
Фосфатаза глюкозо – 6 - фосфата
Н3РО4
Глюкоза → в кровь
Глюкоза ( )

23. Биологическое значение обмена гликогена

- синтез и распад гликогена протекают по разным метаболическим путям;
- печень запасает глюкозу в виде гликогена для
поддержания постоянной концентрации глюкозы в крови;
- функция мышечного гликогена заключается в освобождении глюкозо-6-фосфата, потребляемого в самой мышце
для окисления и использования энергии;
- синтез гликогена – процесс эндергонический;
- распад гликогена до глюкозо-6-фосфата не требует
энергии;

24. Регуляция метаболизма гликогена в мышцах при физической нагрузке

Нервный импульс
Адреналин
Эндоплазматический ретикулум
Са²
цАМФ
2
3
Са²
Протеникиназа А
Са² - Кальмодулин
АТФ – аза
миозина
2 АДФ
2АТФ
Киназа фофорилазы акт.
Аденилаткиназа
АТФ
АТФ
АМФ
1
+
Р
АДФ
Гликогенфосфорилаза акт.
ОН
Гликогенфосфорилаза не акт.
Гликоген
Н3РО4
Глюкозо – 1- фосфат
Глюкозо – 6 - фосфат
Гликолиз