title: Углеводный обмен

text: В мышцах в период пищеварения, если он совпадает с состоянием покоя, происходит стимуляция синтеза гликогена. Мышечная работа во время пищеварения замедляет процесс синтеза гликогена, так как при этом мышцы используют для окисления глюкозу крови, поступающую из кишечника.


title: Углеводный обмен

text: В переключении мобилизации гликогена на запасание глюкозы участвует инсулин. Как уже говорилось, глюкоза поступает в мышечные и жировые клетки с помощью глюкозного белка-транспортёра ГЛЮТ-4. Транспортёры в отсутствие инсулина находятся в цитоплазме клеток, и глюкоза клетками не используется, так как в мембране нет белков-переносчиков. Инсулин стимулирует перемещение ГЛЮТ-4 и встраивание их в мембрану клеток. Механизм подобного влияния инсулина изучен недостаточно, но определены его основные этапы. Цепь событий при стимуляции инсулином потребления глюкозы мышцами и жировыми клетками выглядит следующим образом:


title: Углеводный обмен

text: Влияние инсулина на скорость синтеза гликогена в мышцах осуществляется посредством изменения активности гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы — ключевых ферментов, о чём уже говорилось при обсуждении влияния инсулина на метаболизм гликогена в печени.


title: Углеводный обмен

text:
Под катаболизмом глюкозы подразумевается её расщепление в организме под действием ферментативных процессов, идущих с образованием запаса энергии в виде АТФ и выделением так называемых «отходов» ПВК, лактата, этанола, масляной кислоты и т. д.
Катаболизм глюкозы — основной поставщик энергии для процессов жизнедеятельности организма.


title: Углеводный обмен

text: Окисление глюкозы до СО и НО (аэробный распад). Аэробный распад глюкозы можно выразить суммарным уравнением:


title: Углеводный обмен

text: Этот процесс включает несколько стадий:В определённых ситуациях обеспечение кислородом тканей может не соответствовать их потребностям. Например, на начальных стадиях интенсивной мышечной работы при стрессе сердечные сокращения могут не достигать нужной частоты, а потребности мышц в кислороде для аэробного распада глюкозы велики. В подобных случаях включается процесс, который протекает без кислорода и заканчивается образованием лактата из пировиноградной кислоты. Этот процесс называют анаэробным распадом, или анаэробным гликолизом. Анаэробный распад глюкозы энергетически мало эффективен, но именно этот процесс может стать единственным источником энергии для мышечной клетки в описанной ситуации. В дальнейшем, когда снабжение мышц кислородом будет достаточным в результате перехода сердца на ускоренный ритм, анаэробный распад переключается на аэробный.


title: Углеводный обмен

text: Гликолиз представляет собой один из сложных последовательных ферментативных процессов, в результате которых расщепляется глюкоза и одновременно синтезируется АТФ. Название «"гликолиз"» происходит от  — сладкий и  — растворение.


title: Углеводный обмен

text:
В анаэробном процессе, не нуждающемся в митохондриальной дыхательной цепи, АТФ образуется за счёт двух реакций субстратного фосфорилирования.
При анаэробном гликолизе в цитозоле протекают все 10 реакций, идентичных аэробному гликолизу. Лишь 11-я реакция, где происходит восстановление пирувата цитозольным НАДН, является специфической для анаэробного гликолиза. Восстановление пирувата в лактат катализирует лактатдегидрогеназа (реакция обратимая, и фермент назван по обратной реакции). С помощью этой реакции обеспечивается регенерация НАД из НАДН без участия митохондриальной дыхательной цепи в ситуациях, связанных с недостаточным снабжением клеток кислородом. Роль акцептора водорода от НАДН (подобно кислороду в дыхательной цепи) выполняет пируват. Таким образом, значение реакции восстановления пирувата заключается не в образовании лактата, а в том, что данная цитозольная реакция обеспечивает регенерацию НАД. К тому же лактат не является конечным продуктом метаболизма, удаляемым из организма. Это вещество выводится в кровь и утилизируется, превращаясь в печени в глюкозу, или при доступности кислорода превращается в пируват, который вступает в общий путь катаболизма, окисляясь до СО и НО.


title: Углеводный обмен

text: Первой реакцией гликолиза является "фосфорилирование" молекулы глюкозы, происходящее при участии тканеспецифичного фермента гексокиназы с затратой энергии 1 молекулы АТФ; образуется активная форма глюкозы — "глюкозо-6-фосфат" ("Г-6-Ф"):


title: Углеводный обмен

text: Фосфорилирование глюкозы преследует две цели: во-первых, из-за того что плазматическая мембрана, проницаемая для нейтральной молекулы глюкозы, не пропускает отрицательно заряженные молекулы Г-6-Ф, фосфорилированная глюкоза оказывается запертой внутри клетки. Во-вторых, при фосфорилировании глюкоза переводится в активную форму, способную участвовать в биохимических реакциях и включаться в метаболические циклы.


title: Углеводный обмен

text: Печёночный изофермент гексокиназы — глюкокиназа — имеет важное значение в регуляции уровня глюкозы в крови.


title: Углеводный обмен

text: Во второй реакции ферментом фосфоглюкоизомеразой Г-6-Ф превращается во "фруктозо-6-фосфат" ("Ф-6-Ф"):


title: Углеводный обмен

text: Энергия для этой реакции не требуется, и реакция является полностью обратимой. На данном этапе в процесс гликолиза может также включаться путём фосфорилирования и фруктоза.


title: Углеводный обмен

text:
Фосфорилирование Ф-6-Ф осуществляется фосфофруктокиназой с затратой энергии ещё одной молекулы АТФ; это вторая "ключевая реакция" гликолиза, её регуляция определяет интенсивность гликолиза в целом. Данная реакция относится к необратимым.
Альдольное расщепление "Ф-1,6-бФ" происходит под действием альдолазы фруктозо-1,6-бифосфата:
Реакция обратима. Равновесие сильно сдвинуто в сторону диоксиацетонфосфата: 95 % диоксиацетонфосфата и 5 % — глицеральдегид-3-фосфата.
Образованием глицеральдегид-3-фосфата как бы завершается первая стадия гликолиза. Вторая стадия — наиболее сложная и важная она включает окислительно-восстановительную реакцию (реакция гликолитической оксиредукции), сопряжённую с субстратным фосфорилированием, в процессе которого образуется АТФ.


title: Углеводный обмен

text:
В результате четвёртой реакции образуются "дигидроксиацетонфосфат" и "глицеральдегид-3-фосфат", причём первый почти сразу под действием "фосфотриозоизомеразы" переходит во второй, который и участвует в дальнейших превращениях:
Каждая молекула глицеральдегидфосфата окисляется НАД в присутствии "дегидрогеназы глицеральдегидфосфата" до "1,3-дифосфоглицерата":
С образовавшегося "1,3-дифосфоглицерата", содержащего макроэргическую связь в 1 положении, ферментом фосфоглицераткиназой на молекулу АДФ переносится остаток фосфорной кислоты — образуется молекула АТФ:
Это первая реакция субстратного фосфорилирования. С этого момента процесс расщепления глюкозы перестаёт быть убыточным в энергетическом плане, так как энергетические затраты первого этапа оказываются компенсированными: синтезируются 2 молекулы АТФ (по одной на каждый 1,3-дифосфоглицерат) вместо двух потраченных в реакциях 1 и 3. Для протекания данной реакции требуется присутствие в цитозоле АДФ, то есть при избытке в клетке АТФ (и недостатке АДФ) её скорость снижается. Поскольку АТФ, не подвергающийся метаболизму, в клетке не депонируется, а просто разрушается, то эта реакция является важным регулятором гликолиза.


title: Углеводный обмен

text: Данная реакция сопровождается внутримолекулярным переносом оставшейся фосфатной группы, и 3-фосфоглицериновая кислота превращается в 2-фосфоглицериновую кислоту (2-фосфоглицерат):


title: Углеводный обмен

text: Реакция легкообратима, протекает в присутствии ионов Mg. Кофактором фермента является 2,3-бифосфоглицериновая кислота, аналогично тому, как в фосфоглюкомутазной реакции роль кофактора выполняет глюкозо-1,6-дифосфат.


title: Углеводный обмен

text: Эта реакция катализируется енолазой, при этом 2-фосфоглицерат в результате отщепления молекулы воды переходит в фосфоенолпируват (ФЕП), а фосфатная связь в положении 2 становится высокоэргической:


title: Углеводный обмен

text: Енолаза активируется двухвалентными катионами Mg или Mn и ингибируется фторидом.


title: Углеводный обмен

text: Десятая реакция характеризуется разрывом высокоэргической связи и переносом фосфатного остатка от ФЕП на АДФ (субстратное фосфорилирование). Катализируется ферментом пируваткиназой:


title: Углеводный обмен

text: Для действия пируваткиназы необходимы ионы Mg, а также одновалентные катионы щелочных металлов (K или др.). Внутри клетки реакция является практически необратимой.


title: Углеводный обмен

text: В результате данной реакции происходит восстановление пирувата до лактата под действием фермента ЛДГ и кофермента НАДН, который образуется в 6 реакции:


title: Углеводный обмен

text: Это последняя ключевая реакция гликолиза. Изомеризация енольной формы пирувата в пируват происходит неферментативно.


title: Углеводный обмен

text: Анаэробный гликолиз по сравнению с аэробным менее эффективен (в аэробном из 1 моль глюкозы образуется 38 моль АТФ). В этом процессе катаболизм 1 моль глюкозы без участия митохондриальной дыхательной цепи сопровождается синтезом 2 моль АТФ и 2 моль лактата. АТФ образуется за счёт 2 реакций субстратного фосфорилирования. Поскольку глюкоза распадается на 2 фосфотриозы, то с учётом стехиометрического коэффициента, равного 2, количество моль синтезированного АТФ равно 4. Учитывая 2 моль АТФ, использованных на первом этапе гликолиза, получаем конечный энергетический эффект процесса, равный 2 моль АТФ. Таким образом, 10 цитозольных ферментов, катализирующих превращение глюкозы в пируват, вместе с лактатдегидрогеназой обеспечивают в анаэробном гликолизе синтез 2 моль АТФ (на 1 моль глюкозы) без участия кислорода.


title: Углеводный обмен

text: Анаэробный гликолиз, несмотря на небольшой энергетический эффект, является основным источником энергии для скелетных мышц в начальном периоде интенсивной работы, то есть в условиях, когда снабжение кислородом ограничено. Кроме того, зрелые эритроциты извлекают энергию за счет анаэробного окисления глюкозы, потому что не имеют митохондрий.


title: Углеводный обмен

text: Аэробным гликолизом называют процесс окисления глюкозы до пировиноградной кислоты, протекающий в присутствии кислорода. Все ферменты, катализирующие реакции этого процесса, локализованы в цитозоле клетки.


title: Углеводный обмен

text:
Аэробный гликолиз — основной путь для образования энергии в клетках организма. Он может протекать как прямым (апотомическим, или, как его называют пентозофосфатным), так и непрямым (дихотомическим) путём.
В результате непрямого окисления глюкоза полностью распадается на углекислый газ и воду, и при этом выделяется большое количество энергии ("ΔQ" = 2870 кДж/моль)


title: Углеводный обмен

text: В аэробном гликолизе можно выделить 2 этапа:


title: Углеводный обмен

text: Глюкозо-6-фосфат, образованный в результате фосфорилирования глюкозы с участием АТФ, в ходе следующей реакции превращается в фруктозо-6-фосфат. Эта обратимая реакция изомеризации протекает под действием фермента глюкозофосфатизомеразы.


title: Углеводный обмен

text: Затем следует ещё одна реакция фосфорилирования с использованием фосфатного остатка и энергии АТФ. В ходе этой реакции, катализируемой фосфофруктокиназой, фруктозо-6-фосфат превращается во фруктозо-1,6-дисфосфат. Данная реакция, так же, как гексокиназная, практически необратима, и, кроме того, она наиболее медленная из всех реакций гликолиза. Реакция, катализируемая фосфофруктокиназой, определяет скорость всего гликолиза, поэтому, регулируя активность фосфофруктокиназы, можно изменять скорость катаболизма глюкозы.


title: Углеводный обмен

text: Фруктозо-1,6-дисфосфат далее расщепляется на 2 триозофосфата: глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетонфосфат. Реакцию катализирует фермент фруктозодисфосфатальдолаза, или просто альдолаза. Этот фермент катализирует как реакцию альдольного расщепления, так и альдольной конденсации, то есть обратимую реакцию. Продукты реакции альдольного расщепления — изомеры. В последующих реакциях гликолиза используется только глицеральдегид-3-фосфат, поэтому дигидроксиацетонфосфат превращается с участием фермента триозофосфатизомеразы в глицероальдегид-3-фосфат.


title: Углеводный обмен

text: В описанной серии реакций дважды происходит фосфорилирование с использованием АТФ. Однако расходование двух молекул АТФ (на одну молекулу глюкозы) далее будет компенсировано синтезом большего количества АТФ.


title: Углеводный обмен

text: Эта часть аэробного гликолиза включает реакции, связанные с синтезом АТФ. Наиболее сложной в данной серии реакций является реакция превращения глицеральдегид-3-фосфата в 1,3-дисфосфоглицерат. Это превращение — первая реакция окисления в ходе гликолиза. Реакцию катализирует глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа, которая является НАД-зависимым ферментом. Значение данной реакции заключается не только в том, что образуется восстановленный кофермент, окисление которого в дыхательной цепи сопряжено с синтезом АТФ, но также и в том, что свободная энергия окисления концентрируется в макроэргической связи продукта реакции. Глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа содержит в активном центре остаток цистеина, сульфгидрильная группа которого принимает непосредственное участие в катализе. Окисление глицеральдегид-3-фосфата приводит к восстановлению НАД и образованию с участием НРО высокоэнергетической ангидридной связи в 1,3-дисфосфоглицерате в положении 1. В следующей реакции высокоэнергетический фосфат передаётся на АДФ с образованием АТФ. Фермент, катализирующий это превращение, назван по обратной реакции фосфоглицераткиназой (киназы называются по субстрату, находящемуся в уравнении реакции по одну сторону с АТФ).


title: Углеводный обмен

text: Образование АТФ описанным способом не связано с дыхательной цепью, и его называют субстратным фосфорилированием АДФ. Образованный 3-фосфоглицерат уже не содержит макроэргической связи. В следующих реакциях происходят внутримолекулярные перестройки, смысл которых сводится к тому, что низкоэнергетический фосфоэфир переходит в соединение, содержащее высокоэнергетический фосфат. Внутримолекулярные преобразования заключаются в переносе фосфатного остатка из положения 3 в фосфоглицерате в положение 2. Затем от образовавшегося 2-фосфоглицерата отщепляется молекула воды при участии фермента енолазы. Название дегидратирующего фермента дано по обратной реакции. В результате реакции образуется замещённый енол — фосфоенолпируват. Образованный фосфоенолпируват — макроэргическое соединение, фосфатная группа которого переносится в следующей реакции на АДФ при участии пируваткиназы (фермент также назван по обратной реакции, в которой происходит фосфорилирование пирувата, хотя подобная реакция в таком виде не имеет места).


title: Углеводный обмен

text: Превращение фосфоенолпирувата в пируват — необратимая реакция. Это вторая в ходе гликолиза реакция субстратного фосфорилирования. Образующаяся енольная форма пирувата затем неферментативно переходит в более термодинамически стабильную кетоформу.


title: Углеводный обмен

text: НАДН, образующийся при окислении глицеральдегид-3-фосфата в аэробном гликолизе, подвергается окислению путём переноса атомов водорода в митохондриальную дыхательную цепь. Однако цитозольный НАДН не способен передавать водород на дыхательную цепь, потому что митохондриальная мембрана для него непроницаема. Перенос водорода через мембрану происходит с помощью специальных систем, называемых «"челночными"». В этих системах водород транспортируется через мембрану при участии пар субстратов, связанных соответствующими дегидрогеназами, то есть с обеих сторон митохондриальной мембраны находится специфическая дегидрогеназа. Известны 2 челночные системы. В первой из этих систем водород от НАДН в цитозоле передаётся на дигидроксиацетонфосфат ферментом глицерол-3-фосфатдегидрогеназой (НАД-зависимый фермент, назван по обратной реакции). Образованный в ходе этой реакции глицерол-3-фосфат, окисляется далее ферментом внутренней мембраны митохондрий — глицерол-3-фосфатдегидрогеназой (ФАД — зависимым ферментом). Затем протоны и электроны с ФАДН переходят на убихинон и далее по ЦПЭ. Глицеролфосфатная челночная система работает в клетках белых мышц и гепатоцитов. Однако в клетках сердечных мышц митохондриальная глицерол-3-фосфатдегидрогеназа отсутствует. Вторая челночная система, в которой участвуют малат, цитозольная и митохондриальная малат-дегидрогеназы, является более универсальной. В цитоплазме НАДН восстанавливает оксалоацетат в малат (смотрите рисунок, реакция 1), который при участии переносчика проходит в митохондрии, где окисляется в оксалоацетат НАД-зависимой малатдегидрогеназой (реакция 2). Восстановленный в ходе этой реакции НАД отдаёт водород в митохонодриальную ЦПЭ. Однако образованный из малата оксалоацетат выйти самостоятельно из митохондрий в цитозоль не может, так как мембрана митохондрий для него непроницаема. Поэтому оксалоацетат превращается в аспартат, который и транспортируется в цитозоль, где снова превращается в оксалоацетат. Превращения оксалоацетата в аспартат и обратно связаны с присоединением и отщеплением аминогруппы. Эта челночная система называется малат-аспартатной (смотрите рисунок). Результат её работы — регенерация цитоплазматического НАД из НАДН.


title: Углеводный обмен

text: Обе челночные системы существенно отличаются по количеству синтезированного АТФ. В первой системе соотношение Ф/О равно 2, так как водород вводится в ЦПЭ на уровне KoQ. Вторая система энергетически более эффективна, так как передаёт водород в ЦПЭ через митохондриальный НАД и соотношение Ф/О близко к 3.


title: Углеводный обмен

text: На образование фруктозо-1,6-бисфосфата из одной молекулы глюкозы требуется 2 молекулы АТФ. Реакции, связанные с синтезом АТФ, происходят после распада глюкозы на 2 молекулы фосфотриозы, то есть на втором этапе гликолиза. На этом этапе происходят 2 реакции субстратного фосфорилирования и синтезируются 2 молекулы АТФ (реакции 7 и 10). Кроме того, одна молекула глицеральдегид-3-фосфата дегидрируется, a НАДН передаёт водород в митохондриальную ЦПЭ, где синтезируется 3 молекулы АТФ путём окислительного фосфорилирования. В данном случае количество АТФ (3 или 2) зависит от типа челночной системы. Следовательно, окисление до пирувата одной молекулы глицеральдегид-3-фосфата сопряжено с синтезом 5 молекул АТФ. Учитывая, что из глюкозы образуются 2 молекулы фосфотриозы, полученную величину нужно умножить на 2 и затем вычесть 2 молекулы АТФ, затраченные на первом этапе. Таким образом, выход АТФ при аэробном гликолизе составляет (5×2) — 2 = 8 АТФ.


title: Углеводный обмен

text: В результате гликолиза образуется пируват, который далее окисляется до СО и НО в общем пути катаболизма. Теперь можно оценить энергетическую эффективность гликолиза и общего пути катаболизма, которые вместе составляют процесс аэробного распада глюкозы до конечных продуктов.


title: Углеводный обмен

text: Таким образом, выход АТФ при окислении 1 моль глюкозы до СО и НО составляет 38 моль АТФ.


title: Углеводный обмен

text: В процессе аэробного распада глюкозы происходят 6 реакций дегидрирования. Одна из них протекает в гликолизе и 5 в ОПК. Субстраты для специфических НАД-зависимых дегидрогеназ: глицеральдегид-3-фосфат, пируват, изоцитрат, α-кетоглутарат, малат. Одна реакция дегидрирования в цитратном цикле под действием сукцинатдегидрогеназы происходит с участием кофермента ФАД. Общее количество АТФ, синтезированное путём окислительного фосфорилирования, составляет 17 моль АТФ на 1 моль глицеральдегидфосфата. К этому необходимо прибавить 3 моль АТФ, синтезированных путём субстратного фосфорилирования (две реакции в гликолизе и одна в цитратном цикле). Учитывая, что глюкоза распадается на 2 фосфотриозы и что стехиометрический коэффициент дальнейших превращений равен 2, полученную величину надо умножить на 2, а из результата вычесть 2 моль АТФ, использованные на первом этапе гликолиза.


title: Углеводный обмен

text: Основное физиологическое назначение катаболизма глюкозы заключается в использовании энергии, освобождающейся в этом процессе для синтеза АТФ. Энергия, выделяющаяся в процессе полного распада глюкозы до СО и НО, составляет 2880 кДж/моль. Если эту величину сравнить с энергией гидролиза высокоэнергетических связей — 38 моль АТФ (50 кДж на моль АТФ), то получим: 50×38 = 1900 кДж, что составляет 65 % от всей энергии, выделяющейся при полном распаде глюкозы. Такова эффективность использования энергии распада глюкозы для синтеза АТФ. Необходимо учитывать, что реальная эффективность процесса может быть ниже. Точно оценить выход АТФ можно только при субстратном фосфорилировании, а соотношение между поступлением водорода в дыхательную цепь и синтезом АТФ является приблизительным.


title: Углеводный обмен

text: Аэробный распад глюкозы происходит во многих органах и тканях и служит основным, хотя и не единственным, источником энергии для жизнедеятельности. Некоторые ткани находятся в наибольшей зависимости от катаболизма глюкозы как источника энергии. Например, клетки мозга расходуют до 100 г глюкозы в сутки, окисляя её аэробным путём. Поэтому недостаточное снабжение мозга глюкозой или гипоксия проявляются симптомами, свидетельствующими о нарушении функций мозга (головокружения, судороги, потеря сознания).


title: Углеводный обмен

text: Анаэробный распад глюкозы происходит в мышцах, в первые минуты мышечной работы, в эритроцитах (в которых отсутствуют митохондрии), а также в разных органах в условиях ограниченного снабжении их кислородом, в том числе в клетках опухолей. Для метаболизма клеток опухолей характерно ускорение как аэробного, так и анаэробного гликолиза. Но преимущественный анаэробный гликолиз и увеличение синтеза лактата служит показателем повышенной скорости деления клеток при недостаточной обеспеченности их системой кровеносных сосудов.


title: Углеводный обмен

text: Кроме энергетической функции, процесс катаболизма глюкозы может выполнять и анаболические функции. Метаболиты гликолиза используются для синтеза новых соединений. Так, фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат участвуют в образовании рибозо-5-фосфата — структурного компонента нуклеотидов; 3-фосфоглицерат может включаться в синтез аминокислот, таких как серин, глицин, цистеин. В печени и жировой ткани ацетил-КоА, образующийся из пирувата, используется как субстрат при биосинтезе жирных кислот, холестерина, а дигидроксиацетонфосфат как субстрат для синтеза глицерол-3-фосфата.


title: Углеводный обмен

text: Поскольку основное значение гликолиза состоит в синтезе АТФ, его скорость должна коррелировать с затратами энергии в организме.


title: Углеводный обмен

text: Большинство реакций гликолиза обратимы, за исключением трёх, катализируемых гексокиназой (или глюкокиназой), фосфофруктокиназой и пируваткиназой. Регуляторные факторы, изменяющие скорость гликолиза, а значит и образование АТФ, направлены на необратимые реакции. Показателем потребления АТФ является накопление АДФ и АМФ. Последний образуется в реакции, катализируемой аденилаткиназой: 2 АДФ ↔ АМФ + АТФ


title: Углеводный обмен

text: Даже небольшой расход АТФ ведёт к заметному увеличению АМФ. Отношение уровня АТФ к АДФ и АМФ характеризует энергетический статус клетки, а его составляющие служат аллостерическими регуляторами скорости как общего пути катаболизма, так и гликолиза. На рисунке показана аллостерическая регуляция скорости катаболизма глюкозы в скелетных мышцах.


title: Углеводный обмен

text: Существенное значение для регуляции гликолиза имеет изменение активности фосфофруктокиназы, потому что этот фермент, как упоминалось ранее, катализирует наиболее медленную реакцию процесса.


title: Углеводный обмен

text: Фосфофруктокиназа активируется АМФ, но ингибируется АТФ. АМФ, связываясь с аллостерическим центром фосфофруктокиназы, увеличивает сродство фермента к фруктозо-6-фосфату и повышает скорость его фосфорилирования. Эффект АТФ на этот фермент — пример гомотропного ашюстеризма, поскольку АТФ может взаимодействовать как с аллостерическим, так и с активным центром, в последнем случае как субстрат.


title: Углеводный обмен

text: При физиологических значениях АТФ активный центр фосфофруктокиназы всегда насыщен субстратами (в том числе АТФ). Повышение уровня АТФ относительно АДФ снижает скорость реакции, поскольку АТФ в этих условиях действует как ингибитор: связывается с аллостерическим центром фермента, вызывает конформационные изменения и уменьшает сродство к его субстратам.


title: Углеводный обмен

text: Изменение активности фосфофруктокиназы способствует регуляции скорости фосфорилирования глюкозы гексокиназой. Снижение активности фосфофруктокиназы при высоком уровне АТФ ведёт к накоплению как фруктозо-6-фосфата, так и глюкозо-6-фосфата, а последний ингибирует гексокиназу. Следует напомнить, что гексокиназа во многих тканях (за исключением печени и β-клеток поджелудочной железы) ингибируется глюкозо-6-фосфатом.


title: Углеводный обмен

text: При высоком уровне АТФ снижается скорость цикла лимонной кислоты и дыхательной цепи. В этих условиях процесс гликолиза также замедляется. Следует напомнить, что аллостерическая регуляция ферментов ОПК и дыхательной цепи также связана с изменением концентрации таких ключевых продуктов, как НАДН, АТФ и некоторых метаболитов. Так, НАДН накапливаясь в том случае, если не успевает окислиться в дыхательной цепи, ингибирует некоторые аллостерические ферменты цитратного цикла.


title: Углеводный обмен

text: Физиологическая роль гликолиза в печени и жировой ткани несколько иная, чем в других тканях. В печени и жировой ткани гликолиз в период пищеварения функционирует в основном как источник субстратов для синтеза жиров. Регуляция гликолиза в печени имеет свои особенности и будет рассмотрена ниже.


title: Углеводный обмен

text: В эритроцитах многих млекопитающих имеется фермент, позволяющий направить процесс в обход стадии, катализируемой фосфоглицераткиназой; при этом свободная энергия, обусловленная присутствием высокоэнергетического фосфата в молекуле бисфосфоглицерата[1,3-], рассеивается в форме теплоты. В большинстве тканей 2,3-БФГ образуется в небольших количествах. Дополнительный фермент бисфосфоглицератмутаза катализирует превращение 1,3-бисфосфоглицерата в бисфосфоглицерат[2,3-], последний далее превращается в фосфоглицерат[3-] (принято считать, что этой активностью обладает фосфоглицератмутаза). Потеря на этой стадии высокоэнергетического фосфата означает, что процесс гликолиза более не сопровождается производством АТФ. В этом может заключаться определенное преимущество, поскольку даже в тех случаях, когда потребности в AТФ минимальны, гликолиз может продолжаться. Образующийся 2,3-бисфосфоглицерат связывается с гемоглобином, понижая сродство последнего к кислороду то есть сдвигает кривую диссоциации оксигемоглобина вправо. Таким образом, присутствие 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах способствует диссоциации кислорода из оксигемоглобина и переходу его в ткани.


title: Углеводный обмен

text: Брожение (также сбраживание, ферментация) — «это такой метаболический процесс, при котором регенерируется АТФ, а продукты расщепления органического субстрата могут служить одновременно и донорами, и акцепторами водорода». Брожение — это анаэробный (происходящий без участия кислорода) метаболический распад молекул питательных веществ, например глюкозы. По выражению Луи Пастера, «брожение — это жизнь без кислорода». Большинство типов брожения осуществляют микроорганизмы — облигатные или факультативные анаэробы.


title: Углеводный обмен

text: Брожение не высвобождает всю имеющуюся в молекуле энергию, поэтому промежуточные продукты брожения могут использоваться в ходе клеточного дыхания.


title: Углеводный обмен

text: Брожение часто используется для приготовления или сохранения пищи. Говоря о брожении, обычно имеют в виду брожение сахара (превращение его в спирт) с использованием дрожжей, но, к примеру, при производстве йогурта используются другие виды брожения.


title: Углеводный обмен

text: Использование брожения человеком обычно предполагает применение определенных видов и штаммов микроорганизмов. Вина иногда улучшают с использованием процесса взаимного брожения.


title: Углеводный обмен

text: Брожение — это процесс, важный в анаэробных условиях, в отсутствие окислительного фосфорилирования. В ходе брожения, как и в ходе гликолиза, образуется АТФ. Во время брожения пируват преобразуется в различные вещества.


title: Углеводный обмен

text: Хотя на последнем этапе брожения (превращения пирувата в конечные продукты брожения) не освобождается энергия, он крайне важен для анаэробной клетки, поскольку на этом этапе регенерируется никотинамидадениндинуклеотид (НАД), который требуется для гликолиза. Это важно для нормальной жизнедеятельности клетки, поскольку гликолиз для многих организмов — единственный источник АТФ в анаэробных условиях.


title: Углеводный обмен

text: В ходе брожения происходит частичное окисление субстратов, при котором водород переносится на НАД (никотинамидадениндинуклеотид). В ходе других этапов брожения его промежуточные продукты служат акцепторами водорода, входящего в состав НАДН; в ходе регенерации НАД они восстанавливаются, а продукты восстановления выводятся из клетки.


title: Углеводный обмен

text: Конечные продукты брожения содержат химическую энергию (они не полностью окислены), но считаются отходами, поскольку не могут быть подвергнуты дальнейшему метаболизму в отсутствие кислорода (или других высоко-окисленных акцепторов электронов) и часто выводятся из клетки. Следствием этого является тот факт, что получение АТФ брожением менее эффективно, чем путём окислительного фосфорилирования, когда пируват полностью окисляется до диоксида углерода. В ходе разных типов брожения на одну молекулу глюкозы получается от двух до четырёх молекул АТФ (ср. около 36 молекул путём аэробного дыхания). Однако даже у позвоночных брожение (анаэробное окисление глюкозы) используется как эффективный способ получения энергии во время коротких периодов интенсивной мышечной работы, когда перенос кислорода к мышцам недостаточен для поддержания аэробного метаболизма. Брожение у позвоночных помогает во время коротких периодов интенсивной работы, но не предназначено для длительного использования. Например, у людей гликолиз с образованием молочной кислоты дает энергию на период от 30 секунд до 2 минут. Скорость генерации АТФ примерно в 100 раз больше, чем при окислительном фосфорилировании. Уровень pH в цитоплазме быстро падает, когда в мышце накапливается молочная кислота, в конечном итоге ингибируя ферменты, вовлеченные в процесс гликолиза.


title: Углеводный обмен

text: Спиртовое брожение осуществляется за счёт так называемых дрожжеподобных организмов, а также некоторых плесневых грибов и бактерий. Суммарную реакцию спиртового брожения можно изобразить следующим образом:


title: Углеводный обмен

text: в результате которой, одна молекула глюкозы преобразуется в 2 молекулы этанола и в 2 молекулы углекислого газа и сопровождается запасанием энергии в виде АТФ.


title: Углеводный обмен

text: Механизм реакции спиртового брожения чрезвычайно близок к гликолизу. Расхождение начинается лишь после этапа образования пирувата. При гликолизе пируват при участии фермента ЛДГ и кофермента НАДН восстанавливается в лактат. При спиртовом брожении этот конечный этап заменен двумя другими ферментативными реакциями — пируватдекарбоксилазной и алкогольдегидрогеназной.


title: Углеводный обмен

text: В дрожжевых клетках пируват вначале подвергается декарбоксилированию, в результате чего образуется ацетальдегид. Данная реакция катализируется ферментом пируваткарбоксилазой (последняя отсутствует в тканях животных), который требует наличие ионов Mg и кофермента — триаминпирофосфата (ТПФ).


title: Углеводный обмен

text: Реакция необратимая.


title: Углеводный обмен

text: Образовавшийся ацетальдегид присоединяет к себе водород, отщепляемый от НАДН, восстанавливаясь при этом в этанол. Реакция катализируется ферментом алкогольдегидрогеназой:


title: Углеводный обмен

text: Таким образом, конечным продуктом спиртового брожения являются этанол и CO, а не молочная кислота, как при гликолизе.


title: Углеводный обмен

text: Молочнокислое брожение — процесс анаэробного окисления углеводов, конечным продуктом при котором выступает молочная кислота.


title: Углеводный обмен

text: Гомоферментативные бактерии (например, "Lactobacillus delbruekii") расщепляют моносахариды с образованием двух молекул молочной кислоты в соответствии с суммарным уравнением:


title: Углеводный обмен

text: Название получило по характерному продукту — молочной кислоте. Для молочнокислых бактерий является основным путём катаболизма углеводов и основным источником энергии в виде АТФ. Также молочнокислое брожение происходит в тканях животных в отсутствие кислорода при больших нагрузках.


title: Углеводный обмен

text: Маслянокислое брожение — брожение глюкозы, в ходе которого образуется масляная кислота CHCOOH. Оно протекает по уравнению:


title: Углеводный обмен

text: При этом водород и углекислота являются побочными продуктами. В качестве побочных продуктов при этом также получаются этиловый и бутиловый спирты, уксусная кислота и др. Маслянокислое брожение — результат деятельности анаэробных бактерий, в том числе рода Клостридиум. Как следует из названия, такое брожение связано с прогорканием жиров.


title: Углеводный обмен

text: Лимоннокислым брожением называется окисление глюкозы грибами-микромицетами (например, "Aspergillus niger") в лимонную кислоту. Конечный результат брожения можно представить следующим суммарным уравнением:


title: Углеводный обмен

text: Химизм образования лимонной кислоты из сахара до настоящего времени окончательно не установлен. Большинство исследователей считает, что это брожение до образования пировиноградной кислоты протекает, как и другие брожения. Далее превращение пировиноградной кислоты в лимонную через ряд кислот (уксусную, янтарную, фумаровую, яблочную, щавелево-уксусную) сходно с превращениями в цикле Кребса.


title: Углеводный обмен

text: Ацетоно-бутиловое брожение близко к масляному, однако при этом брожении образуется значительно больше бутилового спирта и ацетона:


title: Углеводный обмен

text: Кроме того, в процессе ацетоно-бутилового брожения накапливаются этиловый спирт, масляная и уксусная кислоты, выделяются углекислый газ и водород. Химизм ацетоно-бутилового брожения сходен с маслянокислым брожением. Первые стадии — до образования ацетальдоля — аналогичны стадиям маслянокислого брожения.


title: Углеводный обмен

text: Установлено, что фруктоза, присутствующая в свободном виде во многих фруктах и образующаяся в тонком кишечнике из сахарозы, всасываясь в тканях, может подвергаться фосфорилированию во фруктозо-6-фосфат при участии фермента гексокиназы и АТФ.


title: Углеводный обмен

text: Эта реакция ингибируется глюкозой. Образовавшийся фруктозо-6-фосфат либо превращается в глюкозу через стадии образования глюкозо-6-фосфата и последующего отщепления фосфорной кислоты, либо подвергатеся дальнейшим преобразованиям. Из фруктозо-6-фосфата под влиянием 6-фосфофруктокиназы и АТФ образуется фруктозо-1,6-дифосфат:


title: Углеводный обмен

text: Далее фруктозо-1,6-дифосфат может подвергаться дальнейшим превращениям по пути гликолиза. Таков главный путь включения фруктозы в метаболизм мышечной ткани, почек, жировой ткани.


title: Углеводный обмен

text: В печени, однако, для этого существует другой путь. Присутствующая в ней фруктокиназа катализирует фосфорилирование фруктозы не по 6-му, а по 1-му атому углерода:


title: Углеводный обмен

text: В отличие от 1-й реакции, эта реакция не блокируется глюкозой. Затем под действием кетозо-1-фосфатальдолазы образовавшийся фруктозо-1-фосфат расщепляется с образованием D-глицеральдегида и дигидроксиацетонфосфата:


title: Углеводный обмен

text: Основным источником галактозы является лактоза пищи, которая в пищеварительном тракте расщепляется до галактозы и глюкозы. Обмен галактозы начинается с превращения её в галактозо-1-фосфат. Эта реакция катализируется галактокиназой с участием АТФ:


title: Углеводный обмен

text: В следующей реакции в присутствии УДФ-глюкозы фермент гексозо-1-фосфатуридилилтрансфераза катализирует превращение галактозо-1-фосфата в глюкозо-1-фосфат, одновременно образуется уридиндифосфатгалактоза (УДФ-галактоза).


title: Углеводный обмен

text:
Нарушения метаболизма фруктозы, причиной которых является дефект ферментов, отражены в таблице
Недостаточность фруктокиназы клинически не проявляется. Фруктоза накапливается в крови и выделяется с мочой, где её можно обнаружить лабораторными методами. Очень важно не перепутать эту безвредную аномалию с сахарным диабетом. Данное заболевание известно как доброкачественная эссенциальная фруктозурия и встречается с частотой 1:130 000.


title: Углеводный обмен

text: Наследственная непереносимость фруктозы, возникающая при генетически обусловленном дефекте фруктозо-1-фосфатальдолазы, не проявляется, пока ребёнок питается грудным молоком, то есть пока пища не содержит фруктозы. Симптомы возникают, когда в рацион добавляют фрукты, соки, сахарозу. Рвота, боли в животе, диарея, гипогликемия и даже кома и судороги возникают через 30 мин после приёма пищи, содержащей фруктозу. У маленьких детей и подростков, продолжающих принимать фруктозу, развиваются хронические нарушения функций печени и почек. Непереносимость фруктозы — достаточно частая аутосомно-рецессивная форма патологии.


title: Углеводный обмен

text: Дефект альдолазы фруктозо-1-фосфата сопровождается накоплением фруктозо-1-фосфата, который ингибирует активность фосфоглюкомутазы, превращающей глюкозо-1-фосфат в глюкозо-6-фосфат и обеспечивающей включение продукта гликогенфосфорилазной реакции в метаболизм. Поэтому происходит торможение распада гликогена на стадии образования глюкозо-1-фосфата, в результате чего развивается гипогликемия. Как следствие, ускоряется мобилизация липидов и окисление жирных кислот. Следствием ускорения окисления жирных кислот и синтеза кетоновых тел, замещающих энергетическую функцию глюкозы, может быть метаболический ацидоз, так как кетоновые тела являются кислотами и при высоких концентрациях снижают рН крови.


title: Углеводный обмен

text: Результатом торможения гликогенолиза и гликолиза является снижение синтеза АТФ. Кроме того, накопление фосфорилированной фруктозы ведёт к нарушению обмена неорганического фосфата и гипофосфатемии.


title: Углеводный обмен

text: Для пополнения внутриклеточного фосфата ускоряется распад адениловых нуклеотидов. Продукты распада этих нуклеотидов включаются в катаболизм, проходя стадии образования гипоксантина, ксантина и, наконец, мочевой кислоты. Повышение количества мочевой кислоты и снижение экскреции уратов в условиях метаболического ацидоза проявляются в виде гиперурикемии. Следствием гиперурикемии может быть подагра даже в молодом возрасте.


title: Углеводный обмен

text: Обмен галактозы особенно интересен в связи с наследственным заболеванием — галактоземией.


title: Углеводный обмен

text: Галактоземия возникает при нарушении обмена галактозы, обусловленном наследственным дефектом любого из трёх ферментов, включающих галактозу в метаболизм глюкозы.


title: Углеводный обмен

text: Галактоземия, вызванная недостаточностью галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы (ГАЛТ), наиболее хорошо изучена. Это заболевание проявляется очень рано, и особенно опасно для детей, так как основным источником углеводов для них служит материнское молоко, содержащее лактозу. Ранние симптомы дефекта ГАЛТ: рвота, диарея, дегидратация, уменьшение массы тела, желтуха. Они появляются вскоре после рождения, как только ребёнок начинает получать молоко. В крови, моче и тканях повышается концентрация галактозы и галактозо-1-фосфата. В тканях глаза (в хрусталике) галактоза восстанавливается альдоредуктазой с образованием галактитола (дульцита). В этой реакции в качестве донора водорода используется


title: Углеводный обмен

text: НАДФН. Восстановление галактозы происходит и в ходе нормального метаболизма, но протекает с небольшой скоростью. При галактоземии галактитол накапливается в стекловидном теле и связывает большое количество воды. Вследствие этого нарушается баланс электролитов, а чрезмерная гидратация хрусталика приводит к развитию катаракты, которая наблюдается уже через несколько дней после рождения.


title: Углеводный обмен

text: Тяжёлые последствия дефекта ГАЛТ наблюдают в печени. Это связано с накоплением галактозо-1-фосфата и его токсическим действием на гепатоциты. В результате возникают нарушения функции печени: гепатомегалия, жировая дистрофия. В почках таких больных также повышена концентрация галактитола и галактозо-1-фосфата, что влияет на их функции. Отмечают нарушения в клетках полушарий головного мозга и мозжечка, в тяжёлых случаях — отёк мозга, задержку умственного развития, возможен летальный исход.


title: Углеводный обмен

text: Для галактоземии, вызванной дефектом галактокиназы, тоже характерна катаракта, но при этом заболевании, в отличие от дефекта ГАЛТ, не отмечают нарушений функций печени, почек, мозга. Наиболее тяжёлые последствия снижения активности ГАЛТ связывают с влиянием галактозо-1-фосфата на активность других ферментов, участвующих в углеводном обмене (фосфоглюкомутазы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы).


title: Углеводный обмен

text:
Нарушения обмена галактозы
Известно несколько форм галактоземии, причиной которой является недостаточность ГАЛТ:


title: Углеводный обмен

text:
Некоторые варианты генетического дефекта ГАЛТ
Некоторые дефекты в строении ГАЛТ приводят лишь к частичной потере активности фермента. Поскольку в норме ГАЛТ присутствует в организме в избытке, то снижение его активности до 50 %, а иногда и ниже может клинически не проявляться.


title: Углеводный обмен

text: При диагностике галактоземии исследуют мочу на содержание галактозы, собранную после нескольких кормлений молоком. При обнаружении у ребёнка катаракты его обследуют на недостаточность галактокиназы и ГАЛТ. Наличие галактозы в моче при отсутствии нарушений функции печени указывает на дефект галактокиназы. При обследовании проведение теста с нагрузкой галактозой не рекомендуется, так как этот тест опасен для больных. Лечение заключается в удалении галактозы из рациона.


title: Углеводный обмен

text: Открытие пути прямого окисления углеводов, или, как его называют, пентозофосфатного цикла, принадлежит О. Варбургу, Ф. Липману, Ф. Диккенсу и В. А. Энгельгардту. Расхождение путей окисления углеводов — классического (цикл трикарбоновых кислот, или цикл Кребса) и пентозофосфатного — начинается со стадии образования гексозомонофосфата. Если глюкозо-6-фосфат, который фосфолируется второй раз и превращается во фруктозо-1,6-дифосфат, то в этом случае дальнейший распад углеводов происходит по обычному гликолитическому пути с образованием ПВК, которая, окисляясь до ацетил-KoA, затем сгорает в цикле Кребса. Ключевую роль в реакциях этого цикла играют пентозофосфаты.


title: Углеводный обмен

text: Пентозофосфатный путь является альтернативным путём окисления глюкозы. Он включает несколько циклов, в результате функционирования которых из трёх молекул глюкозо-6-фосфата образуются три молекулы СО и три молекулы пентоз. Последние используются для регенерации двух молекул глюкозо-6-фосфата и одной молекулы глицеральдегид-3-фосфата. Поскольку из двух молекул глицеральдегид-3-фосфата можно регенерировать молекулу глюкозо-6-фосфата, глюкоза может быть полностью окислена при превращении по пентозофосфатному пути:


title: Углеводный обмен

text: Ферменты пентозофосфатного пути, так же, как и ферменты гликолиза, локализованы в цитозоле.


title: Углеводный обмен

text: Наиболее активно пентозофосфатный путь протекает в жировой ткани, печени, коре надпочечников, эритроцитах, молочной железе в период лактации, семенниках.


title: Углеводный обмен

text: Ферменты пентозофосфатного пути локализованы во внемитохондриальном пространстве клетки — в цитозоле. Как и в процессе гликолиза, окисление осуществляется путём дегидрогенирования, однако акцептором водорода в этом случае служит не НАД, a НАДФ. Последовательность реакций пути можно разделить на две фазы: окислительную и неокислительную. В реакциях первой фазы глюкозо-6-фосфат дегидрогенируется и декарбоксилируется с образованием рибулозо-5-фосфата. В ходе второй фазы рибулозо-5-фосфат превращается снова в глюкозо-6-фосфат в результате серии реакций, в которых главную роль играют два фермента: транскетолаза и трансальдолаза.


title: Углеводный обмен

text: В окислительной части пентозофосфатного пути глюкозо-6-фосфат подвергается окислительному декарбоксилированию, в результате которого образуются пентозы. Этот этап включает 2 реакции дегидрирования.


title: Углеводный обмен

text: Первая реакция дегидрирования — превращение глюкозо-6-фосфата в глюконолактон-6-фосфат — катализируется НАДФ-зависимой глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой и сопровождается окислением альдегидной группы у первого атома углерода и образованием одной молекулы восстановленного кофермента НАДФН.


title: Углеводный обмен

text: Дегидрогеназа глюкозо-6-фосфата — димер с молекулярной массой около 135 000. Имеется 7-8 изоферментов этого фермента, разделяющихся при электрофорезе.


title: Углеводный обмен

text: Эта реакция катализируется ферментом — 6-фосфоглюконат-дегидрогеназой по уравнению:


title: Углеводный обмен

text: Равновесие реакции сдвинуто вправо. 6-Фосфоглюконат-дегидрогеназа — димер с молекулярной массой около 100 тыс. Имеется несколько изоферментов этой дегидрогеназы. Особенность реакции заключается в том, что при дегидрировании образуется нестойкое промежуточное соединение, которое на поверхности этого же фермента декарбоксилируется. Это вторая реакция окисления в пентозофосфатном цикле, приводящая к образованию НАДФ·Н.


title: Углеводный обмен

text: Суммарное уравнение окислительного этапа пентозофосфатного пути можно представить в виде:


title: Углеводный обмен

text: Глюкозо-6-фосфат + 2НАДФ + НО = Рибулозо-5-фосфат + 2НАДФН + Н + СО.


title: Углеводный обмен

text: Реакции окислительного этапа служат основным источником НАДФН в клетках. Гидрированные коферменты снабжают водородом биосинтетические процессы, окислительно-восстановительные реакции, включающие защиту клеток от активных форм кислорода. НАДФН как донор водорода участвует в анаболических процессах, например в синтезе холестерина. Это источник восстановительных эквивалентов для цитохрома Р, катализирующего образование гидроксильных групп при синтезе стероидных гормонов, жёлчных кислот, при катаболизме лекарственных веществ и других чужеродных соединений. Высокая активность фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы обнаружена в фагоцитирующих лейкоцитах, где НАДФН-оксидаза использует восстановленный НАДФН для образования супероксидного иона из молекулярного кислорода. Супероксидный ион генерирует другие активные формы кислорода, под действием которых и повреждаются молекулы ДНК, белков, липидов бактериальньж клеток. Синтез жирных кислот из углеводов в печени является основным путём утилизации НАДФН и обеспечивает регенерацию окисленной формы НАДФ. В печени глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, как и ключевые ферменты гликолиза и биосинтеза жирных кислот, индуцируется при увеличении соотношения инсулин/глюкагон после приёма богатой углеводами пищи.


title: Углеводный обмен

text: Несмотря на то, что НАДФН образуется также при окислении малата до пирувата и диоксида углерода (при участии НАДФ-зависимой малатдегидрогеназы) и дегидрировании изо-цитрата (при участии НАДФ -зависимой изоцитратдегидрогеназы), в большинстве случаев потребности клеток в восстановительных эквивалентах удовлетворяются за счёт пентозофосфатного пути.


title: Углеводный обмен

text: Реакции окислительного пути протекают только в том случае, если восстановленный кофермент НАДФН возвращается в исходное окисленное состояние НАДФ при участии НАДФН-зависимых дегидрогеназ (то есть при условии использования гидрированного НАДФН в восстановительных процессах). Если потребности клетки в НАДФН незначительны, рибозо-5-фосфат образуется в результате обратимых реакций неокислительного этапа пентозофосфатного пути, используя в качестве исходных веществ метаболиты гликолиза — глицеральдегид-3-фосфат и фруктозо-6-фосфат.


title: Углеводный обмен

text: Неокислительная фаза пентозофосфатного пути включает серию обратимых реакций, в результате которых рибулозо-5-фосфат превращается в рибозо-5-фосфат и ксилулозо-5-фосфат, и далее за счёт переноса углеродных фрагментов в метаболиты гликолиза — фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат. В этих превращениях принимают участие ферменты: эпимераза, изомераза, транскетолаза и трансальдолаза. Транскетолаза в качестве кофермента использует тиаминдифосфат. Неокислительный этап пентозофосфатного пути не включает реакции дегидрирования и поэтому используется только для синтеза пентоз.


title: Углеводный обмен

text: Образовавшийся в результате 1-й реакции глюконолактон-6-фосфат быстро превращается в 6-фосфоглюконат при участии фермента глюконолактонгидратазы.


title: Углеводный обмен

text: Рибулозо-5-фосфат может обратимо изомеризоваться в другие пентозофосфаты — ксилулозо-5-фосфат и рибозо-5-фосфат. катализируют эти реакции два разных фермента: пентозофосфат-эпимераза и пентозофосфат-изомераза по уравнениям:


title: Углеводный обмен

text: Образование из рибулозо-5-фосфата двух других пентозофосфатов — ксилулозо-5-фосфата и рибозо-5-фосфата необходимо для последующих реакций цикла. Причём требуется две молекулы ксилулозо-5-фосфата и одна молекула рибозо-5-фосфата.


title: Углеводный обмен

text: В этой реакции, катализируемой транскетолазой, используется образовавшиеся в предыдущей реакции пентозофосфаты:


title: Углеводный обмен

text: Транскетолаза — димер с молекулярной массой 140 000. Реакция требует ионов Mg. Коферментом в транскетолазной реакции служит ТПФ, играющий роль промежуточного переносчика гликольальдегидной группы от ксилулозо-5-фосфата к рибозо-5-фосфату. В результате образуется семиуглеродный моносахарид седогептулозо-7-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат. Оба продукта транскетолазной реакции используются на следующей стадии цикла в качестве субстратов.


title: Углеводный обмен

text: Фермент трансальдолаза катализирует перенос остатка диоксиацетона (но не свободного диоксиацетона) от седогептулозо-7-фосфата на глицеральдегид-3-фосфат. Эта обратимая реакция:


title: Углеводный обмен

text: Трансальдолаза — димер с молекулярной массой около 70 000 Да. Молекула фруктозо-6-фосфата, образующаяся в этой реакции, подключается к гликолизу, а эритрозо-4-фосфат используется как субстрат для последующих стадий цикла.


title: Углеводный обмен

text: Эта реакция сродни первой транскетолазной реакции и катализируется тем же ферментом. Отличие её в том, что акцептором гликолевого альдегида служит эритрозо-4-фосфат.


title: Углеводный обмен

text: Фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат подключаются к гликолизу.


title: Углеводный обмен

text: Так как все реакции неокислительного этапа обратимы, образование рибозо-5-фосфата может происходить не только в результате изомерного превращения продукта окислительной фазы пентозофосфатного пути рибулозо-5-фосфата в рибозо-5-фосфат под действием изомеразы, но также и из промежуточных продуктов гликолиза — фруктозо-6-фосфата и глицеральдегид-3-фосфата. Последовательность превращений, приводящих к образованию рибозо-5-фосфата из таких продуктов гликолитического пути, можно представить в виде:


title: Углеводный обмен

text: 2Фруктозо-6-фосфат + Глицеральдегид-3-фосфат = 2Ксилулозо-5-фосфат + Рибозо-5-фосфат + 2Ксилулозо-5-фосфат = 2Рибулозо-5-фосфат + 2Рибулозо-5-фосфат = 2Рибозо-5-фосфат.


title: Углеводный обмен

text: Суммарный результат метаболизма 3 молекул рибулозо-5-фосфата в неокислительной фазе пентозофосфатного пути — образование 2 молекул фруктозо-6-фосфата и 1 молекулы глицеральдегид-3-фосфата. Далее фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат могут превратиться в глюкозу. С учётом стехиометрического коэффициента, равного 2, для образования 5 молекул глюкозы (содержащих 30 атомов углерода) потребуются 4 молекулы фруктозо-6-фосфата и 2 молекулы глицеральдегид-3-фосфата (в сумме содержащие также 30 атомов углерода) или, соответственно, 6 молекул рибулозо-5-фосфата. Таким образом, неокислительный путь можно представить как процесс возвращения пентоз в фонд гексоз.


title: Углеводный обмен

text: Окислительный этап образования пентоз и неокислительный этап (путь возвращения пентоз в гексозы) составляют вместе циклический процесс.


title: Углеводный обмен

text: Такой процесс можно описать общим уравнением:


title: Углеводный обмен

text: 6Глюкозо-6-фосфат + 12НАДФ + 6НО = 5Глюкозо-6-фосфат + 12НАДФН + 12Н + 6СO.


title: Углеводный обмен

text: Шесть молекул глюкозо-6-фосфата, вступая в пентозофосфатный цикл, образуют 6 молекул рибулозо-5-фосфата и 6 молекул СО, после чего из 6 молекул рибулозо-5-фосфата снова регенерируется 5 молекул глюкозо-6-фосфата. Однако это не означает, что молекула глюкозо-6-фосфата, вступающая в цикл, полностью окисляется. Все 6 молекул СО образуются из С-атомов 6 молекул глюкозо-6-фосфата.


title: Углеводный обмен

text: Протекание пентозофосфатного цикла позволяет клеткам продуцировать НАДФН, необходимый для синтеза жиров, не накапливая пентозы.


title: Углеводный обмен

text: Энергия, выделяющаяся при распаде глюкозы, трансформируется в энергию высокоэнергетического донора водорода — НАДФН. Гидрированный НАДФН служит источником водорода для восстановительных синтезов, а энергия НАДФН преобразуется и сохраняется во вновь синтезированных веществах, например жирных кислотах, высвобождается при их катаболизме и используется клетками.


title: Углеводный обмен

text: В последние годы появились работы, которые дают основание предполагать, что в некоторых тканях схема пентозофосфатного превращения углеводов сложнее, чем это представлено схемой (смотрите выше). Согласно этой более полной схеме пентозофосфатного пути, первые этапы превращения совпадают с прежней схемой, однако после первой транскетолазной реакции начинаются некоторые отклонения.


title: Углеводный обмен

text: Считают, что пентозофосфатный путь и гликолиз, протекающие в цитозоле, взаимосвязаны и способны переключаться друг на друга в зависимости от соотношения концентраций промежуточных продуктов, образовавшихся в клетке.


title: Углеводный обмен

text: Оба превращения углеводов тесно связаны. продукты пентозофосфатного пути — фруктозо-6-фосфата и глицеральдегид-3-фосфат — являются также метаболитами гликолиза, поэтому они вовлекаются в гликолизе и превращаются его ферментами. Две молекулы фруктозо-6-фосфата могут регенерироваться в две молекулы глюкозо-6-фосфата с помощью глюкофосфатизомеразы — фермента гликолиза. В этом случае пентозофосфатный путь выглядит как цикл. Другой продукт — глицеральдегид-3-фосфат, включившись в гликолиз, превращается в анаэробных условиях в лактат, а в аэробных сгорает до CO и HO.


title: Углеводный обмен

text: Пентозофосфатный путь существенно отличается от гликолиза. Окисление осуществляется на первой стадии, и в нём участвует не НАД, как в гликолизе, a НАДФ; одним из продуктов пентозофосфатного пути является СО, который в реакциях гликолиза не образуется. Наконец, пентозофосфатный путь не генерирует АТФ.


title: Углеводный обмен

text: Пентозофосфатный путь поставляет рибозу для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Источником рибозы является интермедиат рибозо-5-фосфат, который в реакции с АТФ образует PRPP — 5-фосфорибозил-1-пирофосфат, используемый в биосинтезе нуклеотидов. Мышечная ткань содержит очень малые количества глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и 6-фосфоглюконатдегидрогеназы. Тем не менее скелетная мышца способна синтезировать рибозу. Вероятно, это осуществляется при обращении неокислительной фазы пентозофосфатного пути, утилизирующей фруктозо-6-фосфат. Таким образом, синтез рибозы может осуществляться в ткани, если в ней протекает часть реакций пентозофосфатного пути.


title: Углеводный обмен

text: Пентозофосфатный цикл не приводит к синтезу АТФ, он выполняет две главные функции:


title: Углеводный обмен

text: Судьба глюкозо-6-фосфата — вступит ли он в гликолиз или пентозофосфатный путь — определяется потребностями клетки в данный момент, а также концентрацией НАДФ в цитозоле. Без наличия акцептора электронов первая реакция пентозофосфатного пути (катализируемая глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой) не будет идти. Когда клетка быстро переводит НАДФН в НАДФ в биосинтетических восстановительных реакциях, уровень НАДФ поднимается, аллостерически стимулируя глюкозо-6-фосфатдегидрогензазу и тем самым увеличивая ток глюкозо-6-фосфата через пентозофосфатный путь. Когда потребление НАДФН замедляется, уровень НАДФ снижается, и глюкозо-6-фосфат утилизируется гликолитически.


title: Углеводный обмен

text:
Метилглиоксалевый шунт — метаболический путь, встречающийся у некоторых бактерий и представляющий собой отличный от гликолитических реакций путь окисления дигидроксиацетонфосфата до пирувата.
Метилглиоксаль был обнаружен в тканевых автолизатах полвека назад. Позднее было убедительно доказано широкое распространение глиоксалазы, катализирующей превращение метилглиоксаля в лактат. Однако смысл этих данных оставался непонятным, поскольку источник метилглиоксаля не был выявлен. Это соединение приобрело новое значение в связи с описанием метилглиоксальсинтазы, изолированной из "Е. coli" и "P. vulgaris".


title: Углеводный обмен

text: Клетки недостаточно снабжаемые кислородом, могут частично или полностью существовать за счет энергии гликолиза. Однако большинство животных и растительных клеток в норме в аэробных условиях и все своё «органическое топливо» окисляет до углекислого газа и воды. В этих условиях пируват, образовавшийся при расщеплении глюкозы, не восстанавливается до лактата, а постепенно окисляется до CO и HO в аэробной стадии катаболизма, при этом первоначально происходит окислительное декарбоксилирование пирувата с образованием ацетил-КоА.


title: Углеводный обмен

text: Окисление пирувата до ацетил-КоА происходит при участии ряда ферментов и коферментов, объединённых структурно в мультиферментную систему, получившую название «"пируватдегидрогеназный комплекс»".


title: Углеводный обмен

text: На I стадии этого процесса пируват теряет свою карбоксильную группу в результате взаимодействия с тиаминпирофосфатом (ТПФ) в составе активного центра фермента пируватдегидрогеназы (E). На II стадии оксиэтильная группа комплекса E-ТПФ-СНОН-СН окисляется с образованием ацетильной группы, которая одновременно переносится на амид липоевой кислоты (кофермент), связанной с ферментом дигидролипоилацетилтрансферазой (Е). Этот фермент катализирует III стадию — перенос ацетильной группы на коэнзим КоА (HS-KoA) с образованием конечного продукта ацетил-КоА, который является высокоэнергетическим (макроэргическим) соединением.


title: Углеводный обмен

text: На IV стадии регенерируется окисленная форма липоамида из восстановленного комплекса дигидролипоамид-Е. При участии фермента дигидролипоилдегидрогеназы (Е) осуществляется перенос атомов водорода от восстановленных сульфгидрильных групп дигидролипоамида на ФАД, который выполняет роль простетической группы данного фермента и прочно с ним связан. На V стадии восстановленный ФАДН дигидролипоилдегидрогеназы передает водород на кофермент НАД с образованием НАДН + Н.


title: Углеводный обмен

text: Процесс окислительного декарбоксилирования пирувата происходит в матриксе митохондрий. В нём принимают участие (в составе сложного мультиферментного комплекса) 3 фермента (пируватдегидрогеназа, дигидролипоилацетилтрансфераза, дигидролипоилдегидрогеназа) и 5 коферментов (ТПФ, амид липоевой кислоты, коэнзим А, ФАД и НАД), из которых три относительно прочно связаны с ферментами (ТПФ-E, липоамид-Е и ФАД-Е), а два — легко диссоциируют (HS-KoA и НАД).


title: Углеводный обмен

text: Все эти ферменты, имеющие субъединичное строение, и коферменты организованы в единый комплекс. Поэтому промежуточные продукты способны быстро взаимодействовать друг с другом. Показано, что составляющие комплекс полипептидные цепи субъединиц дигидролипоил-ацетилтрансферазы составляют как бы ядро комплекса, вокруг которого расположены пируватдегидрогеназа и дигидролипоилдегидрогеназа. Принято считать, что нативный ферментный комплекс образуется путём самосборки.


title: Углеводный обмен

text: Суммарную реакцию, катализируемую пируватдегидрогеназным комплексом, можно представить следующим образом:


title: Углеводный обмен

text: Пируват + НАД + HS-KoA = Ацетил-КоА + НАДН + Н + СO.


title: Углеводный обмен

text: Реакция сопровождается значительным уменьшением стандартной свободной энергии и практически необратима.


title: Углеводный обмен

text: Образовавшийся в процессе окислительного декарбоксилирования ацетил-КоА подвергается дальнейшему окислению с образованием СО и НО. Полное окисление ацетил-КоА происходит в цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Этот процесс, так же как окислительное декарбоксилирование пирувата, происходит в митохондриях клеток.


title: Углеводный обмен

text: Арсенат, а также ионы ртути образуют комплексы с —SH-группами липоевой кислоты и ингибируют пируватдегидрогеназу; при недостаточном содержании тиамина в диете активность пируватдегидрогеназы снижается и пируват может накапливаться. Недостаток тиамина возникает у алкоголиков с нарушенным режимом питания; при введении им глюкозы может происходить быстрое накопление пирувата и лактата, приводящее к лактатацидозу, нередко с летальным исходом. У больных с наследственной недостаточностью пируватдегидрогеназы также может развиваться лактатацидоз, особенно после глюкозной нагрузки. Зарегистрированы мутации практически всех ферментов углеводного метаболизма, и в каждом случае их следствием является заболевание человека.


title: Углеводный обмен

text: Процесс взаимопревращения или изомеризации является реакция, приводящая к обратимому равновесию между α-D и β-D-формами гексоз, например, глюкозы. Этот процесс аномеризации протекает при физиологических значениях pH очень большой скоростью. Тем не менее существуют целый ряд специфических ферментов (муторотазы, альдозоизомеразы) ещё более его ускоряющие.


title: Углеводный обмен

text: При сжигании в калориметре 1 моль глюкозы с образованием СО и НО выделяется приблизительно 2780 кДж теплоты. Когда окисление глюкозы происходит в тканях, часть высвобождаемой энергии не теряется в форме теплоты, а «улавливается» в виде высокоэнергетических фосфатных связей. На молекулу глюкозы, окисляющуюся до СО и НО, образуется примерно 38 высокоэнергетических фосфатных связей. Если принять, что энергия высокоэнергетической связи равна 30,5 кДж, то суммарная энергия, запасаемая в форме АТФ, составит 1159 кДж на 1 моль глюкозы (приблизительно 41,7 % от энергии сгорания). Большая часть АТФ образуется в процессе окислительного фосфорилирования при окислении восстановленных коферментов дыхательной цепью. Другая часть АТФ образуется в результате фосфорилирования, происходящего «на субстратном уровне».


title: Углеводный обмен

text: Анаболизм глюкозы — образование глюкозы в организме, под действием ферментативных процессов, в основном из неуглеводных продуктов, таких как — ПВК, лактата и др.


title: Углеводный обмен

text:
Глюконеогенез — синтез глюкозы из неуглеводных источников.
Например: анаэробная фаза расщепления глюкозы — гликолиз — заканчивается образованием ПВК или лактата. Они при определённых условиях (при голоде и т. д.) могут вновь ресинтезироваться в глюкозу. Из двух молекул молочной кислоты образуется одна молекула глюкозы, то есть происходит как бы обращение гликолиза. Это означает, что глюконеогенез — процесс противоположный гликолизу. Однако у гликолиза существуют четыре необратимые стадии, протекающие с выделением значительного количества энергии, поэтому глюконеогенез идет в обход этих стадий.


title: Углеводный обмен

text: Кребс отметил, что простому обращению гликолиза препятствуют энергетические барьеры на ряде стадий: 1) и 2) между пируватом и фосфоенолпируватом, 3) между фруктозо-1,6-дисфосфатом и фруктозо-6-фосфатом, 4) между глюкозо-6-фосфатом и глюкозой, а также между глюкозо-1-фосфатом и гликогеном. Эти барьеры обходятся с помощью специальных реакций.


title: Углеводный обмен

text: Первой необратимой реакцией глюконеогенеза — является превращение пирувата в оксалоацетат под действием фермента пируваткарбоксилаза, CO и АТФ. Реакция протекает в митохондриях, куда проникает пируват, и катализируется пируваткарбоксилазой по уравнению:


title: Углеводный обмен

text:
Пируват + НСО + АТФ → оксалоацетат + AДФ + Фi
Этот фермент в качестве кофактора, как и ферменты, усваивающие CO, содержит, биотин.


title: Углеводный обмен

text: На этой стадии образовавшийся в 1-й стадии оксалоацетат поступает из митохондрий в цитоплазму, где подвергается декарбоксилированию и фосфорилированию под влиянием фермента фосфоенолпируваткарбоксикиназы превращается в фосфоенолпируват. Донором фосфатного остатка в реакции служит гуанозинтрифосфат (ГТФ).


title: Углеводный обмен

text: От фосфоенолпирувата до фруктозо-1,6-дифосфата все реакции гликолиза обратимы, поэтому молекулы образовавшегося фосфоенолпирувата используются для образования фруктозо-1,6-дифосфата теми же ферментами гликолиза.


title: Углеводный обмен

text: Третья необратимая стадия глюконеогенеза это — превращение фруктозо-1,6-дисфосфата во фруктозо-6-фосфат, необходимое для обращения гликолиза на рассматриваемой стадии, катализируется специфическим ферментом фруктозо-1,6-дисфосфатазой. Это — ключевой фермент в том смысле, что именно его присутствием определяется, способна ли ткань ресинтезировать гликоген из пирувата и триозофосфатов. Этот фермент имеется в печени и почках, он был также обнаружен в поперечнополосатых мышцах. Считают, что в сердечной мышце и гладких мышцах он отсутствует.


title: Углеводный обмен

text: Фруктозо-6-фосфат изомеризуется в глюкозо-6-фосфат глюкозофосфатизомеразой.


title: Углеводный обмен

text: Четвёртая и последняя необратимая стадия глюконеогенеза это — превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу. Реакция катализируется другой специфической фосфатазой — глюкозо-6-фосфатазой (реакция идет в обход гексокиназной реакции). Она присутствует в печени и почках, но отсутствует в мышцах и жировой ткани. Наличие этого фермента позволяет ткани поставлять глюкозу в кровь.


title: Углеводный обмен

text: Распад гликогена с образованием глюкозо-1-фосфата осуществляется фосфорилазой. Синтез гликогена идет по совершенно другому пути, через образование уридиндифосфатглюкозы, и катализируется гликогенсинтазой.


title: Углеводный обмен

text: На примере глюконеогенеза можно видеть экономичность организации путей обмена, поскольку помимо 4-х специальных ферментов глюконеогенеза: пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируваткарбоксилазы, фруктозо-1,6-дифосфатазы и глюкозо-6-фосфатазы для новообразования глюкозы используются отдельные ферменты гликолиза.


title: Углеводный обмен

text: Лактат, образованный в анаэробном гликолизе, не является конечным продуктом метаболизма. Использование лактата связано с его превращением в печени в пируват. Лактат как источник пирувата важен не столько при голодании, сколько при нормальной жизнедеятельности организма. Его превращение в пируват и дальнейшее использование последнего являются способом утилизации лактата.


title: Углеводный обмен

text: Лактат, образовавшийся в интенсивно работающих мышцах или в клетках с преобладающим анаэробным способом катаболизма глюкозы, поступает в кровь, а затем в печень. В печени отношение НАДН/НАД ниже, чем в сокращающейся мышце, поэтому лактатдегидрогеназная реакция протекает в обратном направлении, то есть в сторону образования пирувата из лактата. Далее пируват включается в глюконеогенез, а образовавшаяся глюкоза поступает в кровь и поглощается скелетными мышцами. Эту последовательность событий называют «глюкозо-лактатным циклом», или «циклом Кори». Цикл Кори выполняет 2 важнейшие функции:


title: Углеводный обмен

text: Термин «ацидоз» обозначает увеличение кислотности среды организма (снижение рН) до значений, выходящих за пределы нормы. При ацидозе либо увеличивается продукция протонов, либо происходит снижение их экскреции (в некоторых случаях и то и другое). Метаболический ацидоз возникает при увеличении концентрации промежуточных продуктов обмена (кислотного характера) вследствие увеличения их синтеза или уменьшения скорости распада или выведения. При нарушении кислотно-основного состояния организма быстро включаются буферные системы компенсации (через 10-15 мин). Лёгочная компенсация обеспечивает стабилизацию соотношения гидрокарбонатного буфера НСО/НСО, которая в норме соответствует 1:20, а при ацидозе уменьшается. Лёгочная компенсация достигается увеличением объёма вентиляции и, следовательно, ускорением выведения СО из организма. Однако основную роль в компенсации ацидоза играют почечные механизмы с участием аммиачного буфера. Одной из причин метаболического ацидоза может быть накопление молочной кислоты. В норме лактат в печени превращается обратно в глюкозу путём глюконеогенеза либо окисляется. Кроме печени, другим потребителем лактата служат почки и сердечная мышца, где лактат может окисляться до СО и НО и использоваться как источник энергии, особенно при физической работе.


title: Углеводный обмен

text: Уровень лактата в крови — результат равновесия между процессами его образования и утилизации. Кратковременный компенсированный лактатацидоз встречается довольно часто даже у здоровых людей при интенсивной мышечной работе. У нетренированных людей лактатацидоз при физической работе возникает как следствие относительного недостатка кислорода в мышцах и развивается достаточно быстро. Компенсация осуществляется путём гипервентиляции.


title: Углеводный обмен

text: При некомпенсированном лактоацидозе содержание лактата в крови увеличивается до 5 ммоль/л (в норме до 2 ммоль/л). При этом рН крови может составлять 7,25 и менее (в норме 7,36-7,44)


title: Углеводный обмен

text: Повышение содержания лактата в крови может быть следствием нарушения метаболизма пирувата.


title: Углеводный обмен

text: Так, при гипоксии, возникающей вследствие нарушения снабжения тканей кислородом или кровью, уменьшается активность пируватдегидрогеназного комплекса и снижается окислительное декарбоксилирование пирувата. В этих условиях равновесие реакции пируват ↔ лактат сдвинуто в сторону образования лактата. Кроме того, при гипоксии уменьшается синтез АТФ, что следовательно, ведёт к снижению скорости глюконеогенеза — другого пути утилизации лактата. Повышение концентрации лактата и снижение внутриклеточного рН отрицательно влияют на активность всех ферментов, в том числе и пируваткарбоксилазы, катализирующей начальную реакцию глюконеогенеза.


title: Углеводный обмен

text: Возникновению лактатацидоза также способствуют нарушения глюконеогенеза при печёночной недостаточности различного происхождения. Кроме того, лактоацидозом может сопровождаться гиповитаминоз В, так как производное этого витамина (тиаминдифосфат) выполняет коферментную функцию в составе пируватдекарбоксилазы (ПДК) при окислительном декарбоксилировании пирувата. Дефицит тиамина может возникать, например, у алкоголиков с нарушенным режимом питания.


title: Углеводный обмен

text: Итак, причинами накопления молочной кислоты и развития лактатацидоза могут быть:


title: Углеводный обмен

text: Субстратами для синтеза глюкозы служат не только пируват или лактат, поступающие в печень и почки, но и другие неуглеводные соединения.


title: Углеводный обмен

text: В условиях голодания часть белков мышечной ткани распадается до аминокислот, которые далее включаются в процесс катаболизма. Аминокислоты, которые при катаболизме превращаются в пируват или метаболиты цитратного цикла, могут рассматриваться как потенциальные предшественники глюкозы и гликогена и носят название гликогенных. Например, оксалоацетат, образующийся из аспарагиновой кислоты, является промежуточным продуктом как цитратного цикла, так и глюконеогенеза.


title: Углеводный обмен

text: Из всех аминокислот, поступающих в печень, примерно 30 % приходится на долю аланина. Это объясняется тем, что при расщеплении мышечных белков образуются аминокислоты, многие из которых превращаются сразу в пируват или сначала в оксалоацетат, а затем в пируват. Последний превращается в аланин, приобретая аминогруппу от других аминокислот. Аланин из мышц переносится кровью в печень, где снова преобразуется в пируват, который частично окисляется и частично включается в глюконеогенез. Следовательно, существует следующая последовательность событий (глюкозо-аланиновый цикл): глюкоза в мышцах → пируват в мышцах → аланин в мышцах → аланин в печени → глюкоза в печени → глюкоза в мышцах. Весь цикл не приводит к увеличению количества глюкозы в мышцах, но он решает проблемы транспорта аминного азота из мышц в печень и предотвращает лактоацидоз.


title: Углеводный обмен

text: Глицерин образуется при гидролизе триацилглицеринов (жиров), главным образом в жировой ткани. Использовать его могут только те ткани, в которых имеется фермент глицерол киназа, например печень, почки. Этот АТФ-зависимый фермент катализирует превращение глицерина в α-глицерофосфат (глицерол-3-фосфат). При включении глицерол-3-фосфата в глюконеогенез происходит его дегидрирование НАД-зависимой дегидрогеназой с образованием дигидроксиацетонфосфата, который далее превращается в глюкозу.


title: Углеводный обмен

text: В таблице представлены реакции, ведущие от пирувата к глюкозе крови. Суммарная реакция имеет вид:


title: Углеводный обмен

text: 2Пируват + 4АТФ + 2ГТФ + 2НАДН + 2Н + 4НО → Глюкоза + 2НАД + 4АДФ + 2ГДФ + 6Ф.


title: Углеводный обмен

text:
На каждую молекулу глюкозы, образующуюся из пирувата, расходуется шесть высокоэнергетических фосфатных групп — четыре от АТФ и две от ГТФ. Кроме того, для восстановительных этапов требуются ещё две молекулы НАДH. Ясно, что это уравнение не является простым обращением уравнения, описывающего превращение глюкозы в пируват в процессе гликолиза, поскольку такое превращение сопровождается образованием всего лишь двух молекул АТФ:
Глюкоза + 2АДФ + 2Ф + 2НАД → 2Пируват + 2АТФ + 2НАДН + 2Н + 2НО.


title: Углеводный обмен

text: Таким образом, синтез глюкозы из пирувата обходится организму довольно дорого. Однако немалая часть этой платы расходуется лишь на то, чтобы обеспечить необратимость глюконеогенеза. В условиях, существующих в клетке, в которых величина ΔG для АТФ может достигать 16 ккал/моль, общее изменение свободной энергии в процессе гликолиза составляет по меньшей мере — 15 ккал/моль. В тех же условиях общее изменение свободной энергии при глюконеогенезе (синтезе глюкозы из пирувата) выражается гораздо большей величиной. Поэтому в нормальных внутриклеточных условиях и гликолиз, и глюконеогенез представляют собой необратимые процессы.


title: Углеводный обмен

text: В нормальных условиях холостые циклы, вероятно, не имеют места, так как их появлению препятствуют реципрокные регуляторные механизмы (механизмы обратного направления). Всякий раз, когда преобладает катаболизм, то есть когда суммарный поток направлен в сторону гликолиза, фруктозодифосфатазная активность выключается. И наоборот, когда суммарный поток направлен в сторону глюконеогенеза, выключается фосфофруктокиназа.


title: Углеводный обмен

text: Недавние исследования показали, однако, что иногда холостые циклы могут происходить и в физиологических условиях, имея при этом вполне определенный биологический смысл — производство тепла. Любопытный пример подобного холостого цикла обнаружен у некоторых насекомых. В холодную погоду шмель не может летать до тех пор, пока он не прогреет свой «мотор»; температура мышц должна подняться у него примерно до 30 °С и поддерживаться на этом уровне за счет холостого цикла с участием фруктозо-6-фосфата и фруктозо-1,6-дифосфата и последующим гидролизом АТФ, который служит источником тепла. Полагают также, что холостые циклы, генерирующие тепло, имеют место, возможно, и у некоторых животных, пробуждающихся после зимней спячки, то есть в период, когда температура тела животного бывает гораздо ниже нормы.


title: Углеводный обмен

text: Пути регуляции метаболизма углеводов крайне разнообразны. На любых уровнях организации живых организма обмен углеводов регулируется факторами, влияющими на активность ферментов, участвующих в реакциях углеводного обмена. К этим факторам относятся концентрация субстратов, содержание продуктов (метаболитов) отдельных реакций, кислородный режим, проницаемость биологических мембран, концентрация коферментов, необходимых для отдельных реакций и т. д.


title: Углеводный обмен

text: Результат регуляции метаболических путей превращения глюкозы — постоянство концентрации глюкозы в крови.


title: Углеводный обмен

text:
А.Углеводы, содержащиеся в пищевом рационе.
Большинство углеводов, поступающих в организм с пищей, гидролизуется с образованием глюкозы, галактозы или фруктозы, которые через воротную вену поступают в печень. Галактоза и фруктоза быстро превращаются в печени в глюкозу.


title: Углеводный обмен

text: Б. Различные глюкозообразующие соединения, вступающие на путь глюконеогенеза. Эти соединения можно разделить на две группы:


title: Углеводный обмен

text:
Так, лактат, образующийся в скелетных мышцах и эритроцитах из глюкозы, транспортируется в печень и почки, где из него вновь образуется глюкоза, которая затем поступает в кровь и ткани. Этот процесс называется циклом Кори, глюколактатным или циклом
молочной кислоты.


title: Углеводный обмен

text: Источником глицерина, необходимого для синтеза триацилглицеридов (ТАГ) в жировой ткани, является глюкоза крови, поскольку использование свободного глицерола в этой ткани затруднено. Ацилглицериды (АГ) жировой ткани подвергаются постоянному гидролизу, в результате которого образуется свободный глицерин, который диффундирует из ткани в кровь. В печени и почках он вступает на путь глюконеогенеза и вновь превращается в глюкозу. Таким образом, постоянно функционирует цикл, в котором глюкоза из печени и почек транспортируется в жировую ткань, а глицерин из этой ткани поступает в печень и почки, где превращается в глюкозу. Следует отметить, что среди аминокислот, транспортируемых при голодании из мышц в печень, преобладает аланин. Это позволило постулировать существование глюкозоаланинового цикла, по которому глюкоза поступает из печени в мышцы, а аланин — из мышц в печень, за счет чего обеспечивается перенос аминоазота из мышц в печень и «свободной энергии» из печени в мышцы. Энергия, необходимая для синтеза глюкозы из пирувата в печени, поступает за счет окисления жирных кислот.


title: Углеводный обмен

text: В. Гликоген печени.


title: Углеводный обмен

text: Для предотвращения чрезмерного повышения концентрации глюкозы в крови при пищеварении основное значение имеет потребление глюкозы печенью и мышцами, в меньшей мере — жировой тканью. Следует напомнить, что более половины всей глюкозы (60 %), поступающей из кишечника в воротную вену, поглощается печенью. Около 2/3 этого количества откладывается в печени в форме гликогена, остальная часть превращается в жиры и окисляется, обеспечивая синтез АТФ. Ускорение этих процессов инициируется повышением инсулинглюкагонового индекса. Другая часть глюкозы, поступающей из кишечника, попадает в общий кровоток. Примерно 2/3 этого количества поглощается мышцами и жировой тканью. Это обусловлено увеличением проницаемости мембран мышечных и жировых клеток для глюкозы под влиянием высокой концентрации инсулина. Глюкоза в мышцах откладывается в форме гликогена, а в жировых клетках превращается в жиры. Остальная часть глюкозы общего кровотока поглощается другими клетками (инсулинонезависимыми).


title: Углеводный обмен

text: При нормальном ритме питания и сбалансированном рационе концентрация глюкозы в крови и снабжение глюкозой всех органов поддерживается главным образом за счёт синтеза и распада гликогена. Лишь к концу ночного сна, то есть к концу самого большого перерыва между приёмами пищи, может несколько увеличиться роль глюконеогенеза, значение которого будет возрастать, если завтрак не состоится и голодание продолжится


title: Углеводный обмен

text: При голодании в течение первых суток исчерпываются запасы гликогена в организме, и в дальнейшем источником глюкозы служит только глюконеогенез (из лактата, глицерина и аминокислот). Глюконеогенез при этом ускоряется, а гликолиз замедляется вследствие низкой концентрации инсулина и высокой концентрации глюкагона. Но, кроме того, через 1-2 сут существенно проявляется действие и другого механизма регуляции — индукции и репрессии синтеза некоторых ферментов: снижается количество гликолитических ферментов и, наоборот, повышается количество ферментов глюконеогенеза. Изменение синтеза ферментов также связано с влиянием инсулина и глюкагона.


title: Углеводный обмен

text: Начиная со второго дня голодания достигается максимальная скорость глюконеогенеза из аминокислот и глицерина. Скорость глюконеогенеза из лактата остаётся постоянной. В результате синтезируется около 100 г глюкозы ежесуточно, главным образом в печени.


title: Углеводный обмен

text: Следует отметить, что при голодании глюкоза не используется мышечными и жировыми клетками, поскольку в отсутствие инсулина не проникает в них и таким образом сберегается для снабжения мозга и других глюкозозависимых клеток; обеспечение энергетических потребностей мышц и других тканей происходит за счёт жирных кислот и кетоновых тел. Поскольку при других условиях мышцы — один из основных потребителей глюкозы, то прекращение потребления глюкозы мышцами при голодании имеет существенное значение для обеспечения глюкозой мозга. При достаточно продолжительном голодании (несколько дней и больше) мозг начинает использовать и другие источники энергии (например жиры).


title: Углеводный обмен

text: Вариантом голодания является несбалансированное питание, в частности такое, когда по калорийности рацион содержит мало углеводов — углеводное голодание. В этом случае также активируется глюконеогенез, и для синтеза глюкозы используются аминокислоты и глицерол, образующиеся из пищевых белков и жиров.


title: Углеводный обмен

text: Как в период покоя, так и во время продолжительной физической работы сначала источником глюкозы для мышц служит гликоген, запасённый в самих мышцах, а затем глюкоза крови. Известно, что 100 г гликогена расходуется на бег примерно в течение 15 мин, а запасы гликогена в мышцах после приёма углеводной пищи могут составлять 200—300 г.


title: Углеводный обмен

text: На рисунке представлены значения гликогена печени и глюконеогенеза для обеспечения глюкозой работы мышц разной интенсивности и продолжительности.


title: Углеводный обмен

text: По сравнению с другими органами печень отличается наиболее сложным обменом глюкозы. Кроме пары противоположных процессов (синтеза и распада гликогена), в печени могут происходить ещё два противоположно направленных процесса — гликолиз и глюконеогенез. В большинстве других органов происходит только гликолиз. Переключение печени с гликолиза на глюконеогенез и обратно происходит с участием инсулина и глюкагона и осуществляется с помощью:


title: Углеводный обмен

text: Регуляторные воздействия направлены на ферменты, катализирующие необратимые стадии гликолиза и глюконеогенеза, сочетание которых называют «субстратными», или «холостыми» циклами.


title: Углеводный обмен

text: «Субстратные» циклы — парные комбинации процессов синтеза и распада метаболитов. Как уже упоминалось, сочетание процессов синтеза и распада гликогена или необратимых реакций гликолиза и соответствующих им необратимых реакций глюконеогенеза может составить подобный цикл. Название «субстратный цикл» означает объединение реакций синтеза и распада субстрата. Название «холостой» отражает результат работы подобного цикла, заключающийся в бесполезном расходовании АТФ. Хотя существование «холостых» циклов нелогично, тем не менее они могут функционировать. Более того, эти циклы могут быть мишенью регуляторных воздействий, так как составляющие их реакции катализируют разные ферменты. Реципрокное изменение активности этих ферментов предотвращает одновременное протекание противоположных процессов.


title: Углеводный обмен

text: Изменение в печени гликолитического направления на глюконеогенез и обратно при смене абсорбтивного состояния на постабсорбтивное или при голодании происходит главным образом в результате регуляции активности ферментов, катализирующих реакции субстратных циклов. Эти циклы обозначены цифрами I, II, III на рисунке, представляющем общую картину регуляции гликолиза и глюконеогенеза в печени.


title: Углеводный обмен

text: Направление реакции первого субстратного цикла регулируется главным образом концентрацией глюкозы. При пищеварении концентрация глюкозы в крови повышается (до 8-10 ммоль/л). Активность глюкокиназы в этих условиях максимальна. Вследствие этого ускоряется гликолитическая реакция образования глюкозо-6-фосфата. Кроме того, инсулин индуцирует синтез глюкокиназы и ускоряет тем самым фосфорилирование глюкозы. Поскольку глюкокиназа печени не ингибируется глюкозо-6-фосфатом (в отличие от гексокиназы мышц), то основная часть глюкозо-6-фосфата в абсорбтивном периоде направляется на синтез гликогена и по гликолитическому пути.


title: Углеводный обмен

text: Направление реакций второго субстратного цикла зависит от активности фосфофруктокиназы и фосфатазы фруктозо-1,6-бисфосфата. Активность этих ферментов зависит от концентрации фруктозо-2,6-бисфосфата. Фруктозо-2,6-бисфосфат — метаболит, образующийся в незначительных количествах из фруктозо-6-фосфата и выполняющий только регуляторные функции. Образование фруктозо-2,6-бисфосфата путём фосфорилирования фруктозо-6-фосфата катализирует бифункциональный фермент (БИФ), который катализирует также и обратную реакцию. Однако превращение фруктозо-2,6-бисфосфата во фруктозо-6-фосфат не является обратимым процессом. Образование фруктозо-2,6-бисфосфата требует затрат АТФ, а при образовании фруктозо-6-фосфата из фруктозо-2,6-бисфосфата гидролитически отщепляется неорганический фосфат.


title: Углеводный обмен

text: В реакции фосфорилирования фруктозо-6-фосфата фермент проявляет киназную активность, а при дефосфорилировании образованного фруктозо-2,6-бисфосфата — фосфатазную. Это обстоятельство и определило название фермента «бифункциональный».


title: Углеводный обмен

text: Киназная активность БИФ проявляется, когда фермент находится в дефосфорилированной форме (БИФ-ОН). Дефосфорилированная форма БИФ характерна для абсорбтивного периода, когда инсулин/глюкагоновый индекс высокий. В этот период количество фруктозо-2,6-бисфосфата увеличивается.


title: Углеводный обмен

text: Киназную и фосфатазную реакции катализируют разные активные центры БИФ, но в каждом из двух состояний фермента (фосфорилированном и дефосфорилированном) один из активных центров ингибирован. Регуляторное влияние фруктозо-2,6-бисфосфата заключается в том, что он аллостерически активирует фосфофруктокиназу (фермент гликолиза). При этом фруктозо-2,6-бисфосфат снижает ингибирующее действие АТФ на этот фермент в абсорбтивном периоде и повышает его сродство к фруктозо-6-фосфату. В то же время фруктозо-2,6-бисфосфат ингибирует фруктозо-1,6-бисфосфатазу (фермент глюконеогенеза). Итак, в абсорбтивном периоде уровень фруктозо-2,6-бисфосфата повышается, что приводит к активации фосфофруктокиназы и ускорению гликолиза.


title: Углеводный обмен

text: Результатом уменьшения количества фруктозо-2,6-бисфосфата в постабсорбтивном периодебудет снижение активности фосфофруктокиназы, замедление гликолиза и переключение гликолиза на глюконеогенез. Регуляторное влияние фруктозо-2,6-бисфосфата представлено на рисунке:


title: Углеводный обмен

text: В регуляции третьего субстратного цикла основная роль принадлежит пируваткиназе, фосфорилированная форма которой неактивна, а дефосфорилированная — активна.


title: Углеводный обмен

text: период пищеварения инсулин активирует фосфопротеинфосфатазу, которая дефосфорилирует пируваткиназу, переводя её в активное состояние. Кроме того, инсулин в печени влияет на количество ферментов, индуцируя синтез пируваткиназы и репрессируя синтез фосфоенолпируваткарбоксикиназы. Следовательно, гликолитическая реакция фосфоенолпируват → пируват ускоряется при пищеварении. Эта же реакция замедляется в постабсорбтивном состоянии под влиянием глюкагона, который опосредованно через цАМФ-зависимую протеинкиназу фосфорилирует и инактивирует пируваткиназу.


title: Углеводный обмен

text: При длительном голодании глюкагон ускоряет глюконеогенез. Это достигается не только путём фосфорилирования пируваткиназы и снижением скорости гликолиза, но и путём индукции синтеза ферментов глюконеогенеза: фосфоенолпируваткарбоксикиназы, фруктозо-1,6-бисфосфатазы и глюкозо-6-фосфатазы. Известно, что глюкагон, фосфорилируя опосредованно транскрипционные факторы, влияет на их активность и таким образом индуцирует синтез этих ферментов глюконеогенеза. Кроме того, синтез фосфоенолпируваткарбоксикиназы при длительном голодании индуцируется кортизолом, однако это происходит в результате включения другого механизма действия, характерного для стероидных гормонов.


title: Углеводный обмен

text: Координация скорости реакции II и III субстратных циклов достигается с помощью фруктозо-1,6-бисфосфата — продукта II субстратного цикла (гликолитическое направление), который является аллостерическим активатором пируваткиназы. В период пищеварения вследствие ускорения начальных стадий гликолиза концентрация фруктозо-1,6-бисфосфата повышается, что приводит к дополнительной активации пируваткиназы.


title: Углеводный обмен

text: Необходимо отметить, что противоположные реакции каждого из субстратных циклов могут протекать одновременно. Соответственно, гликолиз и глюконеогенез в печени в какой-то мере тоже могут происходить одновременно, хотя их относительные скорости изменяются. Так, при пищеварении преобладает гликолитическое направление, а в постабсорбтивном состоянии — направление глюконеогенеза. Например, реакция глюконеогенеза пируват → оксалоацетат может протекать при любых состояниях организма. Это объясняется необходимостью поддерживать концентрацию оксалоацетата на определенном уровне, потому что оксалоацетат используется не только в глюконеогенезе, но и в других процессах, таких как цитратный цикл, трансмембранный перенос веществ, синтез аминокислот.


title: Углеводный обмен

text: Основным значением ускорения гликолиза в печени в период пищеварения является образование дигидроксиацетонфосфата и ацетил-КоА — исходных веществ для синтеза жира. Образование ацетил-КоА из пирувата в ходе реакции, катализируемой пируватдегидрогеназным комплексом (ПДК), регулируется разными способами.


title: Углеводный обмен

text: В абсорбтивном периоде ПДК (пируватдикарбоксилаза) находится в дефосфорилированной (активной) форме, следовательно, декарбоксилирование пирувата ускоряется. Образуемый ацетил-КоА используется в основном двумя путями: для синтеза жирных кислот и в цитратном цикле. В период пищеварения ускоряются образование ацетил-КоА и его использование для синтеза жирных кислот. Необходимый для синтеза жира α-глицерофосфат образуется в реакции восстановления из дигидроксиацетонфосфата.


title: Углеводный обмен

text: Аллостерическая регуляция скорости гликолиза, зависимая от изменения соотношения АТФ/АДФ, направлена на изменение скорости использования глюкозы непосредственно клетками печени. Глюкоза в клетках печени используется не только для синтеза гликогена и жиров, но также и как источник энергии для синтеза АТФ. Основными потребителями АТФ в гепатоцитах являются процессы трансмембранного переноса веществ, синтез белков, гликогена, жиров, глюконеогенез. От скорости утилизации АТФ в этих процессах зависит скорость его синтеза. АТФ, АДФ и АМФ, а также НАД и НАДН служат аллостерическими эффекторами некоторых гликолитических ферментов и ферментов глюконеогенеза. В частности, АМФ активирует фосфофруктокиназу и ингибирует фруктозо-1,6-бисфосфатазу. АТФ и НАДН ингибируют пируваткиназу, а АДФ активирует пируваткарбоксилазу.


title: Углеводный обмен

text: Следовательно, при усилении расходования АТФ и снижении его концентрации с одновременным увеличением концентрации АМФ, активируется гликолиз и образование АТФ, а глюконеогенез при этом замедляется. Кроме того, от соотношения АТФ/АДФ, АМФ и НАД/НАДН зависит скорость реакций общего пути катаболизма.


title: Углеводный обмен

text: Алкоголь снижает активность ферментов гликолиза, глюконеогенеза, пентозофосфатного цикла, цикла Кребса. В результате чего в тканях печени, крови, ликворе и, в особенности, в мозге, накапливаются промежуточные продукты метаболизма углеводов, которые приводят к «глюкозному голоду» клеток — то есть нарушению утилизации глюкозы клетками тканей.


title: Углеводный обмен

text: Алкоголь вызывает дегенерацию клеток поджелудочной железы, что приводит к дефициту выделения многих ферментов, гормонов влияющих на углеводный обмен — инсулина и глюкагона. Вследствие чего, повышается риск возникновения хронического панкреатита.


title: Углеводный обмен

text: Особенно опасно принимать алкоголь лицам страдающим сахарным диабетом ибо действие алкоголя лишь усугубляет те изменения, которые уже имеют место у лиц с сахарным диабетом в результате нарушенного метаболизма и сосудистых поражений (хронические дистрофические процессы с трагическим финалом развиваются быстрее).


title: Углеводный обмен

text: Многочисленные расстройства метаболизма углеводов условно объединяют в несколько групп: гипогликемии, гипергликемии, гликогенозы, гексоз- и пентоземии, агликогенозы. Перечисленные расстройства рассматривают как типовые формы нарушений углеводного обмена.


title: Углеводный обмен

text:
Гипогликемия (от  — снизу, под +  — сладкий +  — кровь) — патологическое состояние, характеризующееся снижением концентрации глюкозы в крови ниже 3,5 ммоль/л
периферической крови ниже нормы (3,3 ммоль/л), вследствие чего возникает гипогликемический синдром.


title: Углеводный обмен

text: Механизм развития гипогликемии может значительно отличаться в зависимости от этиологии. Так, например, при употреблении этанола, наблюдается следующая картина.


title: Углеводный обмен

text: Метаболизм этанола в печени катализируется алкогольдегидрогеназой. Кофактором этого фермента служит НАД — вещество, необходимое для глюконеогенеза. Приём этанола приводит к быстрому расходованию НАД и резкому торможению глюконеогенеза в печени. Поэтому алкогольная гипогликемия возникает при истощении запасов гликогена, когда для поддержания нормогликемии особенно необходим глюконеогенез. Такая ситуация наиболее вероятна при недостаточном питании. Чаще всего алкогольная гипогликемия наблюдается у истощенных больных алкоголизмом, но бывает и у здоровых людей после эпизодических приёмов большого количества алкоголя или даже небольшой дозы алкоголя, но натощак. Необходимо подчеркнуть, что алкоголь снижает концентрацию глюкозы в плазме больных с нормальной функцией печени. Особенно чувствительны к алкоголю дети.


title: Углеводный обмен

text: Среди заболеваний, имеющих в основе нарушения углеводного обмена, сахарный диабет занимает особое место. Это связано с частотой его распространения и относительно изученной биохимической характеристикой. Основными биохимическими симптомами сахарного диабета являются гипергликемия, глюкозурия, кетонимия и некоторые другие.


title: Углеводный обмен

text: Пищевые продукты содержат различные типы углеводов. Некоторые из них, такие как глюкоза, состоят из одного шестичленного гетероциклического углеводного кольца и всасываются в кишечнике без изменений. Другие, такие как сахароза (дисахарид) или крахмал (полисахарид), состоят из двух или более связанных между собой пятичленных или шестичленных гетероциклов. Эти вещества подвергаются расщеплению под действием различных ферментов желудочно-кишечного тракта до молекул глюкозы и других простых сахаров, и, в конечном счёте, также всасываются в кровь. Помимо глюкозы в кровь поступают и такие простые молекулы, как фруктоза, которые в печени превращаются в глюкозу. Таким образом, глюкоза является основным углеводом крови и всего организма. Ей принадлежит исключительная роль в обмене веществ организма человека: она является основным и универсальным источником энергии для всего организма. Многие органы и ткани (например, мозг) могут использовать в качестве источника энергии только глюкозу.


title: Углеводный обмен

text: Основную роль в регуляции углеводного обмена организма играет гормон поджелудочной железы — инсулин. Он представляет собой белок, синтезируемый в β-клетках островков Лангерганса (скопление эндокринных клеток в ткани поджелудочной железы) и призван стимулировать переработку глюкозы клетками. Почти все ткани и органы (например, печень, мышцы, жировая ткань) способны перерабатывать глюкозу только в его присутствии. Эти ткани и органы называются инсулинзависимыми. Другие ткани и органы, например мозг, не нуждаются в инсулине для того, чтобы утилизовать (перерабатывать) глюкозу, и потому называются инсулиннезависимыми.


title: Углеводный обмен

text: Непереработанная (неутилизированная) глюкоза депонируется (запасается) в печени и мышцах в виде полисахарида гликогена, который в дальнейшем может быть снова превращён в глюкозу. Но для того, чтобы превратить глюкозу в гликоген, тоже нужен инсулин.


title: Углеводный обмен

text: В норме содержание глюкозы в крови колеблется в достаточно узких пределах: от 70 до 110 мг/дл (миллиграмм на децилитр) (3,3—5,5 ммоль/л) утром после сна и от 120 до 140 мг/дл после еды. Это происходит благодаря тому, что поджелудочная железа производит тем больше инсулина, чем выше уровень глюкозы в крови.


title: Углеводный обмен

text: При недостаточности инсулина (сахарный диабет 1-го типа) или нарушении механизма взаимодействия инсулина с клетками организма (сахарный диабет 2-го типа) глюкоза накапливается в крови в больших количествах (гипергликемия), а клетки организма (за исключением инсулиннезависимых органов) лишаются основного источника энергии.