Глюконеогенез: метаболические пути

Эти пути являются модификациями путей гликолиз а и цикла лимонной кислоты между фруктозо-1,6-бисфосфатом и фруктозо-6-фосфатом, между глюкозо-6-фосфат ом и глюкозой , а также между глюкозо-1-фосфат ом и гликоген ом. Эти барьеры обходятся с помощью специальных реакций.

1) В митохондриях имеется фермент пируваткарбоксилаза , который превращает пируват в оксалоацетат. Во внемитохондриальной среде клетки имеется второй фермент - фосфоенолпируваткарбоксикиназа , который катализирует превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват . С помощью этих двух ферментов и лактатдегидрогеназы лактат может превращаться в фосфоенолпируват.

Существенное препятствие, однако, заключается в том, что выход оксалоацетата из митохондрии весьма затруднен. Оно преодолевается следующим образом: оксалоацетат превращается в соединение, легко диффундирующее из митохондрии во внемитохондриальный компартмент клетки, где это соединение снова превращается в оксалоацетат. Таким соединением служит малат ; его образование из оксалоацетата внутри митохондрии и превращение обратно в оксалоацетат вне митохондрий катализируются малатдегидрогеназой .

2) Превращение фруктозо-1,6-бисфосфат а во фруктозо-6-фосфат , необходимое для обращения гликолиза на рассматриваемой стадии, катализируется специфическим ферментом .

3) Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу катализируется другой специфической фосфатазой - глюкозо-6-фосфатазой .

4) Распад гликогена с образованием глюкозо-1-фосфата и глюкозы осуществляется фосфорилазой , глюкантрансферазой и дебранчинг-ферментом . Синтез гликогена идет по совершенно другому пути (см. Гликогенез и гликогенолиз: метаболическая карта ).

Взаимоотношения между ключевыми ферментами глюконеогенеза и гликолизом показаны на рис. цикла лимонной кислоты . Поэтому описанные выше реакции могут обеспечить превращение как глюкогенных аминокислот, так и лактата в глюкозу и гликоген. Так, например, лактат превращается в пируват, который далее поступает в митохондрии, где превращается в оксалоацетат, а затем по рассмотренному выше пути - в глюкозу.

Пропионат , главный источник глюкозы у жвачных животных, вступает на путь глюконеогенеза через цикл лимонной кислоты после превращения в сукцинил-CoA ( Глицерол является продуктом метаболизма жировой ткани ; утилизировать его способны только те ткани, в которых имеется активирующий фермент глицеролкиназа . Этот фермент (ATP-зависимый) обнаружен в печени, почках и ряде других тканей. Глицеролкиназа катализирует превращение глицерола в глицерол-3-фосфат . Этот путь выходит на триозофосфатные стадии гликолиза, поскольку глицерол-3-фосфат может быть окислен NAD+ до дигидроксиацетонфосфат а в присутствии глицерол-3-фосфатдегидрогеназы . Таким образом, печень и почки способны превращать глицерол в глюкозу, поступающую в кровь; при этом наряду с упомянутыми выше ферментами используются ряд ферментов гликолиза и специфические ферменты глюконеогенеза - и глюкозо-6-фосфатаза ( Пентозофосфатный путь, гликолиз, глюконеогенез: метаболическая карта ).