Регуляція вуглеводного обміну

160-161

метаболізм вуглеводів

Регуляція вуглеводного обміну

А. Регуляція вуглеводного обміну

У вищих організмів обмін вуглеводів схильний до складних механізмів регуляції, в яких беруть участь гормони, метаболіти і коферменти. Представлена тут схема відноситься до печінки, яка займає в вуглеводному метаболізмі центральне місце (див. С. 302 ). Деякі з представлених механізмів не діють в інших тканинах.

Однією з найважливіших функцій клітин печінки є накопичення надлишкової глюкози у вигляді глікогену і її швидке вивільнення у міру метаболічної необхідності (буферна функція). Після повної мобілізації запасів глікогену печінка може постачати глюкозу за рахунок синтезу de novo (глюконеогенез, см. Сс. 156 , 232 ). Крім того, як і всі тканини, вона споживає глюкозу шляхом гліколізу. Функції накопичення (синтезу) глюкози у вигляді глікогену і його розпаду повинні бути взаємоузгоджені. Таким чином, абсолютно неможливо одночасне протікання гліколізу і глюконеогенезу, як і синтезу і деградації глікогену. Узгодження процесів забезпечується тим, що синтез (анаболізм) і розпад (катаболізм) катализируются двома різними ферментами і контролюються незалежно. На схемі показані тільки ці ключові ферменти.

Гормони. До гормонів, які впливають на вуглеводний обмін, належать пептиди інсулін і глюкагон, глюкокортикоид кортизол і катехоламін адреналін (див. Сс. 362 , 368 ). Інсулін індукує (див. С. 120 ) Синтез de novo глікоген-синтази [1], а також деяких ферментів гліколізу [3, 5, 7]. Одночасно інсулін пригнічує синтез ключових ферментів глюконеогенезу (репресія, [4, 6, 8, 9]). Глюкагон як антагоніст інсуліну діє в протилежному напрямку: індукує ферменти глюконеогенезу [4, 6, 8, 9] і репресує піруваткіназа [7], ключовий фермент гліколізу. Інші афекти глюкагону засновані на взаимопревращении ферментів і опосередковані вторинним месенджером цАМФ (Самро, см. С. 114 ). За цим механізмом гальмується синтез глікогену [1] і активується розщеплення глікогену [2]. Подібним чином діє і адреналін. Гальмування піруваткінази [7] глюкагоном також обумовлено взаємоперетворення ферментів.

Глюкокортикоїди, перш за все кортизол (див. С. 362 ), Індукують всі ключові ферменти глюконеогенезу [4, 6, 8, 9]. Одночасно вони індукують ферменти деградації амінокислот і забезпечують тим самим глюконеогенез вихідними сполуками.

Метаболіти. Високі концентрації АТФ (АТР) і цитрату гальмують гліколіз шляхом аллостерічеськой регуляції фосфо фруктокінази. Крім того, АТФ гальмує піруваткіназа. Інгібітором піруваткінази є ацетил-КоА. Всі ці метаболіти утворюються при розпаді глюкози (гальмування кінцевим продуктом). АМФ (AMP), сигнал дефіциту АТФ, активує розщеплення глікогену і гальмує глюконеогенез.

Б. Фруктозо-2,6-дифосфат

Важливу роль в обміні речовин в печінці відіграє фруктозо-2,6-дифосфат. Це сигнальне речовина утворюється в незначних кількостях з фруктозо-6-фосфату і виконує чисто регуляторну функцію: стимулює гліколіз шляхом активації фосфофруктокинази і пригнічує глюконеогенез за допомогою гальмування фруктозо-1,5-дифосфатази.

Освіта і розпад фруктозо-2,6-дифосфата катализируются одним і тим же білком [10а і б]. У нефосфорілірованной формі цей білок викликає утворення фруктозо-2,6-дифосфата [10а]. Після фосфорилювання цАМФ-залежною кінази він діє як фосфатаза [10б] і каталізує перетворення фруктозо-2,6-дифосфата в фруктозо-6-фосфат. У присутності адреналіну і глюкагону в клітинах печінки підвищується рівень цАМФ (див. С. 122 ), Тобто обидва гормону впливають як на гліколіз, так і на глюконеогенез. Сумарним результатом є швидке підвищення рівня глюкози в крові.