ГЛЮКОНЕОГЕНЕ́З

ГЛЮКОНЕОГЕНЕ́З, уни­вер­саль­ный фер­мен­та­тив­ный про­цесс син­те­за глю­ко­зы из не­уг­ле­вод­ных пред­ше­ст­вен­ни­ков, об­на­ру­жен­ный у всех ор­га­низ­мов. У выс­ших жи­вот­ных про­те­ка­ет в осн. в пе­че­ни и в зна­чи­тель­но мень­шей сте­пе­ни в кор­ко­вом слое по­чек. Ис­ход­ным про­дук­том, из ко­то­ро­го в хо­де Г. об­ра­зу­ет­ся глю­ко­за, яв­ля­ет­ся пи­ро­ви­но­град­ная ки­сло­та (ион­ная фор­ма – пи­ру­ват). По­сле­до­ва­тель­ность пре­вра­ще­ний в Г. про­ти­во­по­лож­на гли­ко­ли­зу, в хо­де ко­то­ро­го глю­ко­за пре­вра­ща­ет­ся в пи­ру­ват; по­это­му эти два про­цес­са вклю­ча­ют ряд об­щих эта­пов, в ко­то­рых уча­ст­ву­ют од­ни и те же фер­мен­ты. Од­на­ко из-за трёх не­об­ра­ти­мых ре­ак­ций гли­ко­ли­за (1, 3, 10) «в об­ход их» про­те­ка­ют др. ре­ак­ции, свой­ст­вен­ные толь­ко Г., вслед­ст­вие че­го этот про­цесс нель­зя счи­тать про­стым об­ра­ще­ни­ем гли­ко­ли­за.

У мле­ко­пи­таю­щих Г. на­чи­на­ет­ся с ре­ак­ции кар­бок­си­ли­ро­ва­ния пи­ру­ва­та в ми­то­хон­д­ри­ях (при уча­стии фер­мен­та пи­ру­ват­кар­бок­си­ла­зы), при­во­дя­щей к об­ра­зо­ва­нию ща­ве­ле­во­ук­сус­ной ки­сло­ты (ион­ная фор­ма – ок­са­ло­аце­тат) с по­треб­ле­ни­ем энер­гии од­ной мо­ле­ку­лы аде­но­зин­три­фос­фа­та (АТФ): Пи­ру­ват+СО₂+АТФ→Оксалоацетат+АДФ+Ф_н, где АДФ – аде­но­зин­ди­фос­фат, Ф_н – не­ор­га­нич. фос­фат.

Путь глюконеогенеза. Отличныеот гликолиза реакции этого пути показаны красными стрелками. Зелёным цветом указаны этапы, на которых в глюконеогенез включаются лактат, глицерин и некоторые аминокислоты....

Для по­сле­дую­ще­го транс­пор­та из ми­то­хон­д­рий в ци­то­золь, где про­те­ка­ют по­сле­дую­щие ре­ак­ции Г., ок­са­ло­аце­тат вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся под дей­ст­ви­ем ма­лат­де­гид­ро­ге­на­зы в яб­лоч­ную ки­сло­ту (ио­ни­зи­ро­ван­ная фор­ма – ма­лат). По­след­няя по­сту­па­ет в ци­то­золь, где под дей­ст­ви­ем ци­то­золь­ной ма­лат­де­гид­ро­ге­на­зы про­ис­хо­дит её об­рат­ное пре­вра­ще­ние в ща­ве­ле­во­ук­сус­ную ки­сло­ту, ко­то­рая при учас­тии фос­фое­нол­пи­ру­ват­кар­бок­си­ки­на­зы и за счёт вто­рой вы­со­ко­энер­ге­тич. фос­фат­ной свя­зи мо­ле­ку­лы гуа­но­зин­три­фос­фа­та (ГТФ) пре­вра­ща­ет­ся в фос­фо­енол­пи­ру­ват: Ок­са­ло­аце­тат+ГТФ→фос­фоенолпируват+СО₂+ГДФ+Ф_н, где ГДФ – гуа­но­зин­ди­фос­фат.

Да­лее две мо­ле­ку­лы фос­фое­нол­пи­ру­ва­та в 5 об­ра­ти­мых ре­ак­ци­ях гли­ко­ли­за пре­вра­ща­ют­ся во фрук­то­зо-1,6-ди­фос­фат, ко­то­рый, в свою оче­редь, при уча­стии фрук­то­зо-1,6-ди­фос­фа­та­зы пре­вра­ща­ет­ся во фрук­то­зо-6-фос­фат. По­след­ний изо­ме­ри­зу­ет­ся в глю­ко­зо-6-фос­фат, из ко­то­ро­го под дей­ст­ви­ем глю­ко­зо-6-фос­фа­та­зы об­ра­зу­ет­ся глю­ко­за. На син­тез 1 мо­ле­ку­лы глю­ко­зы из пи­ру­ва­та за­тра­чи­ва­ет­ся энер­гия, ак­ку­му­ли­ро­ван­ная в 4 мо­ле­ку­лах АТФ и 2 мо­ле­ку­лах ГТФ.

По­ми­мо пи­ру­ва­та, важ­ней­ши­ми пред­ше­ст­вен­ни­ка­ми глю­ко­зы слу­жат мо­лоч­ная ки­сло­та (ио­ни­зи­ро­ван­ная фор­ма – лак­тат), ко­то­рая об­ра­зу­ет­ся в боль­ших ко­ли­че­ст­вах в мыш­цах при фи­зич. ра­бо­те и пе­ре­но­сит­ся с то­ком кро­ви в пе­чень (см. Ко­ри цикл), ме­та­бо­ли­ты три­кар­бо­но­вых ки­слот цик­ла, не­ко­то­рые ами­но­кис­ло­ты. В хо­де разл. ме­та­бо­лич. ре­ак­ций эти со­еди­не­ния сна­ча­ла пре­вра­ща­ют­ся в пи­ру­ват или ок­са­ло­аце­тат, ко­то­рые за­тем вклю­ча­ют­ся в Г. Гли­це­рин, об­ра­зую­щий­ся при гид­ро­ли­зе жи­ров, пре­вра­ща­ет­ся в ди­гид­рок­си­ацетон-фос­фат. В от­ли­чие от жи­вот­ных, у рас­те­ний и мик­ро­ор­га­низ­мов суб­стра­том Г. мо­жет слу­жить аце­тил-КоА (см. Ко­фер­мент А), ко­то­рый об­ра­зу­ет­ся при β-окис­ле­нии жир­ных ки­слот и по­сту­па­ет в гли­ок­си­лат­ный цикл, в хо­де ко­то­ро­го про­ис­хо­дит пре­вра­ще­ние жир­ных ки­слот в уг­ле­во­ды.

Фер­мен­ты Г., пи­ру­ват­кар­бок­си­ла­за и фрук­то­зо-1,6-ди­фос­фа­та­за, ка­та­ли­зи­рую­щие об­ход­ные ре­ак­ции гли­ко­ли­за, яв­ля­ют­ся объ­ек­та­ми слож­ной ре­гу­ля­ции. Пи­ру­ват­кар­бок­си­ла­зу ал­ло­сте­ри­че­ски ак­ти­ви­ру­ет аце­тил-КоА, а дей­ст­вие фрук­то­зо-1,6-ди­фос­фа­та­зы ин­ги­би­ру­ют фрук­то­зо-2,6-ди­фос­фат и аде­но­зин­мо­но­фос­фат (АМФ). Глю­ка­гон че­рез сис­те­му внут­ри­кле­точ­ной сиг­на­ли­за­ции, вклю­чаю­щую об­ра­зо­ва­ние цик­ли­че­ско­го 3’,5’-аде­но­зин­мо­но­фос­фа­та (цАМФ) и ак­ти­ва­цию фер­мен­та про­те­ин­ки­на­зы, вы­зы­ва­ет фос­фо­ри­ли­ро­ва­ние фос­фоф­рук­то­ки­на­зы-2. Это при­во­дит к сни­же­нию об­ра­зо­ва­ния фрук­то­зо-2,6-ди­фос­фа­та – глав­но­го ал­ло­сте­ри­че­ско­го ре­гу­ля­то­ра гли­ко­ли­за и Г. – и уве­ли­че­нию ско­ро­сти по­след­не­го. Т. о., гор­мо­ны и внут­ри­клеточ­ные ме­та­бо­ли­ты осу­ще­ст­в­ля­ют раз­но­на­прав­лен­ную ре­гу­ля­цию ак­тив­но­сти фер­мен­тов гли­ко­ли­за и глю­ко­нео­гене­за.

Г. иг­ра­ет важ­ную роль в под­дер­жа­нии не­об­хо­ди­мо­го для ра­бо­ты моз­га нор­маль­но­го уров­ня глю­ко­зы в кро­ви, ко­то­рый в ус­ло­ви­ях го­ло­да­ния все­це­ло оп­ре­де­ля­ет­ся Г. При са­хар­ном диа­бе­те Г. вно­сит боль­шой вклад в раз­ви­тие ги­перг­ли­ке­мии, по­это­му ин­ги­би­то­ры Г. (пре­им. фрук­то­зо-1,6-ди­фос­фа­та­за) ста­ли ис­поль­зо­вать­ся в ка­че­ст­ве средств ме­ди­ка­мен­тоз­ной те­ра­пии это­го за­бо­ле­ва­ния.