Тема 4.3. Глюконеогенез. Обмен лактата в печени и мышцах

Цель занятия. Усвоить пути и значения реакций биосинтеза глюкозы из неуглеводных предшественников. Закрепить представления о путях катаболизма глюкозы. Рассмотреть механизмы регуляции углеводного обмена в норме и при патологии. Ознакомиться с методом сахарных нагрузок.

Исходный уровень. См. тему 4.2.

Повторить. Специфический путь катаболизмаглюкозы до пирувата.

Содержание теоретического материала. 1. Глюконеогенез - синтез глюкозы из пирувата. Значение. Субстраты для глюконеогенеза: лактат, глицерол и глюкогенные аминокислоты. Обходные пути необратимых стадий в процессе глюконеогенеза. Роль витаминов. Энергетические затраты. 2. Обмен лактата в печени и мышцах. Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени (цикл Кори): последовательность превращений (глюкозо-лактатный) цикл. 3. Механизмы регуляции метаболизма глюкозы в разных органах и клетках: эритроцитах, мозге, мышцах, жировой ткани, печени. Изменения обмена глюкозы в печени (синтез и распад гликогена, гликолиз, глюконеогенез) при смене периода пищеварения на постабсорбтивный период и состояния покоя на мышечную работу; роль гормонов (инсулин и глюкагон). (*)4. Глюконеогенез и его значение в метаболизме плода. Значение плаценты.

Для усвоения материала темы следует обратить внимание на то, что:

1) Глюконеогенез - образование глюкозы из неуглеводных компонентов. Аминокислоты, глицерол и лактат – предшественники пирувата.

2) Глюконеогенез позволяет обеспечить мозг энергетическим материалом (глюкозой) при недостаточном поступлении в организм углеводов или истощении запасов гликогена в печени (голодание, интенсивная физическая нагрузка).

3) Большинство реакций глюконеогенеза представляют обращение реакций гликолиза, за исключением 1, 3 и 10 реакций. Биосинтез глюкозы идет в обход этих реакций, используя альтернативные реакции, термодинамически благоприятствующие синтезу.

4) Синтез ферментов, катализирующих эти этапы, усиливается под влиянием глюкокортикоидов, а их активность регулируется метаболитами гликолиза и ЦТК.

5) Образование оксалоацетата из пирувата протекает в митохондриях и катализируется биотинсодержащим ферментом - пируваткарбоксилазой. Оксалоацетат транспортируется в цитоплазму и включается в глюконеогенез.

6) Каждая необратимая реакция гликолиза вместе с соответствующей ей реакцией глюконеогенеза составляют субстратные циклы, которые служат точками приложения регуляторных механизмов, направляющие метаболиты по пути распада (гликолиз), либо по пути синтеза (глюконеогенез).

7) Использование первичных субстратов (лактат, глицерол и аминокислоты) в глюконеогенезе зависит от состояний организма.

8) Глюконеогенез протекает в основном в печени, а также в корковом веществе почек и слизистой кишечника.

9) Лактат не является конечным продуктом гликолиза. Дальнейший метаболизм лактата связан с его превращением в печени в пируват. Часть лактата может окисляться до СО₂ и Н₂О.

10) В мышцах часть пирувата, не превращаясь в лактат, превращается в аланин, который поступает в печень и превращается в пируват - глюкозоаланиновый цикл.

11) В мышцах не протекает глюконеогенез, т.к. отсутствует фермент глюкозо-6-фосфатаза.

12) Регуляция гликолиза и глюконеогенеза осуществляется через те ферментативные реакции, которые не являются общими для этих процессов.

13) Направление метаболизма глюкозы в печени связано с ритмом питания. При пищеварении значительная часть глюкозы (около половины) из крови воротной вены задерживается печенью, откладывается в виде гликогена, а также используется для синтеза жиров. В постабсорбтивном периоде направленность процессов меняется на распад гликогена и глюконеогенез.

Вопросы и упражнения для самоподготовки и контроля усвоения темы

1. Укажите, в чем сходство и различие между гликолизом и глюконеогенезом.

2. Что такое субстратные циклы?

3. Напишите реакцию, катализируемую биотинсодержащим ферментом.

4. Назовите вещества, которые могут служить субстратами для глюконеогенеза.

5. Почему глюконеогенез не протекает в мышцах?

6. Сколько моль пирувата необходимо затратить на синтез 7 моль глюкозы. Каковы затраты макроэргических соединений в этом процессе?

7. Какие реакции в глюконеогенезе являются регуляторными?

8. Назовите витамины, принимающие участие в глюконеогенезе.

9. Почему лактат не является конечным метаболитом гликолиза? Ответ обоснуйте.

10. Изобразить схематично последовательность реакций, составляющих цикл Кори, начиная с поступления глюкозы из печени с током крови в работающую мышцу.

11. Сколько моль АТФ образуется при полном окислении лактата (через ПВК, ОДПВК, ЦТК)?

12. Какова направленность метаболизма глюкозы в печени в абсорбтивный и постабсорбтивный периоды?

13. Назовите гормоны, участвующие в регуляции метаболизма глюкозы, связанной с ритмом питания.

14. В постабсорбтивном периоде в печени происходит:

А. Повышение содержания глюкозы в клетках и ускорение гликолитических реакций.

Б. Образование α-глицерофосфата из ацетил-КоА.

В. Синтез гликогена.

Г. Переключение метаболизма на распад гликогена и глюконеогенез.

Д. Синтез жиров из углеводов в печени.

15. Будет ли протекать глюконеогенез, если в клетке цитратный цикл и ЦПЭ полностью ингибированы? Ответ поясните.

16. Изучите в методических указаниях для проведения лабораторных работ в разделе «Приложение» «Метод сахарных нагрузок» и гликемические кривые при однократной нагрузке глюкозой в норме и патологии.

17. Поставлена проба с сахарной нагрузкой. После приема отмечено: а) увеличение концентрации сахара на 50%, возвращение концентрации сахара к нормальному уровню (или некоторое снижение по сравнению с нормой) к концу второго часа; б) увеличение концентрации сахара на 120%, к концу второго часа уровень сахара значительно превышает исходный; в) увеличение концентрации сахара в крови более чем не 120%, к концу второго часа концентрация сахара ниже нормального уровня. Как следует расценивать результаты таких проб? Обоснуйте свой ответ.

18. Накопление АТФ в митохондриях гепатоцитов оказывает влияние на интенсивность процесса глюконеогенеза. Какова направленность этого влияния? Каков механизм?

19. Назовите ферменты, катализирующие этапы глюконеогенеза: фосфорилаза; глюкозо-6-фосфотаза; пируваткарбоксилаза; гексокиназа; глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа.

20. Дополните схему метаболизма изученными процессами и обозначьте их связь с имеющимися.

Литература для самоподготовки.  Лекционный материал; (1) - С. 264-267, 273-276; (2) - С. 338-343; (3) - С. 150-160; (4) - 1т. С. 196-199, 212-219.

Дата добавления: 2015-07-25