Краткое содержание главы

Глюконеогенез - это образование «нового» сахара из неуглеводных предшественников, среди которых наибольшее значение имеют пиру ват, лактат, промежуточные продукты цикла лимонной кислоты и многие аминокислоты. Подобно всем прочим биосинтетическим путям, ферментативный путь глюконеогенеза не идентичен соответствующему катаболическому пути, регулируется независимо от него и требует расхода химической энергии в форме АТР. Синтез глюкозы из пирувата происходит у позвоночных главным образом в печени и отчасти в почках. На этом биосинтетическом пути используются семь ферментов, участвующих в гликолизе; они функционируют обратимо и присутствуют в большом избытке. Однако на гликолитическом пути, т.е. на пути «вниз», имеются также три необратимые стадии, которые не могут использоваться в глюконеогенезе. В этих пунктах глюконеогенез идет в обход гликолитического пути, за счет других реакций, катализируемых другими ферментами. Первый обходный путь - это превращение пирувата в фосфоенолпируват через оксалоацетат; второй - это дефосфорилирование фруктозо-1,6-дифосфата, катализируемое фруктозодифосфатазой, и, наконец, третий обходный путь - это дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата, катализируемое глюкозо-6-фосфатазой. На каждую молекулу D-глюкозы, образующуюся из пирувата, расходуются концевые фосфатные группы четырех молекул АТР и двух молекул GTP. Регулируется глюконеогенез через две главные стадии: 1) карбоксилирование пирувата, катализируемое пируваткарбоксилазой, которая активируется аллостерическим эффектором ацетил-СоА, и 2) дефосфорилирование фруктозо-1,6-дифосфата, катализируемое фруктозодифосфатазой, которая ингибируется АМР и активируется цитратом.

По три атома углерода от каждого промежуточного продукта цикла лимонной кислоты и углеродные скелеты многих аминокислот способны превращаться в глюкозу. Из жирных кислот с четным числом атомов углерода и из ацетил-СоА реального образования глюкозы не происходит, тогда как три углеродных атома жирных кислот с нечетным числом атомов углерода, а также образуемый бактериями рубца пропионат могут превращаться в глюкозу: при этом в качестве промежуточного продукта образуется метилмалонил-СоА, превращающийся затем в сукцинил-СоА при участии кофермента В12. В периоды восстановления после напряженной мышечной работы глюконеоге-нез протекает очень активно, благодаря чему присутствующий в крови лактат превращается в гликоген и глюкозу.

Путь синтеза гликогена также отличается от пути, по которому идет его расщепление. Он включает превращение глюкозо-1-фосфата в уридиндифосфат-глюкозу, которая затем при участии гликогенсинтазы - передает глюкозильные группы на нередуцирующий конец боковых цепей гликогена. Новые боковые цепи возникают в молекулах гликогена в результате действия гликозил--трансферазы -трансгликозилазы. Процессы синтеза и расщепления гликогена регулируются независимо и реципрокно. Соотношение скоростей этих двух процессов контролируется гормонами адреналином и глюкагоном. Известен ряд генетических дефектов, при которых синтез или расщепление гликогена нарушены.

Синтез лактозы в молочной железе происходит при участии лактальбумин-галактозилтрансферазного комплекса. Лактальбумин в этом комплексе выполняет роль субъединицы, изменяющей специфичность фермента. Его образование регулируется гормонами, вызывающими лактацию.

ЛИТЕРАТУРА

Книги

Cunninggham Е.В. Biochemistry: Mechanisms of Metabolism, McGraw-Hill, New York, 1978.

В гл. 9 содержатся дополнительные сведения, касающиеся биосинтеза углеводов, главным образом энзимологические данные.

Dickens F., Randle P.J., Whelan W.J. (eds.). Carbohydrate Metabolism and Its Disorders, vols. I and II, Academic, New York. 1968. Сборник ценных обзоров.

Newsholme E. A., Start C. Regulation in Metabolism, Wiley, New York, 1973. Гл. 4 и 6 включают более подробные данные по регуляши глюконеогенеза и синтеза гликогена.

Статьи

Bent Н. A. Energy and Exercise, J. Chem. Ed., vol. 55, nos. 7-12, July-December 1978.

Howell R. R. The Glycogen Storage Diseases, pp. 160-181. In: J.B. Stanbury, J. B. Wy-ngaarden and D. S. Frederickson (eds.), The Metabolic Basis of Inherited Disease, 4th ed, McGraw-Hill, New York, 1978.

Katz J., Rognstad R., Futile Cycles in the Metabolism of Glucose, Curr. Top. Cell Regul., 10, 238-287 (1976).

Krebs H.A. Some Aspects of the Regulation of Fuel Supply in Omnivorous Animals, Adv. Enz. Regul., 10, 397-420 (1972).

Sharon N. Carbohydrates, Sci. Am, 243, 90-116, November 1980.