Глюконеогенез: пируват → глюкоза, регуляция, цикл Кори

Глюконеогенез — синтез глюкозы из неуглеводных предшественников (лактат, аминокислоты, глицерол) в печени и кортикальном слое почек. Обходит 3 необратимые реакции гликолиза: пируват → ОАА (пируваткарбоксилаза, биотин), ОАА → ФЕП (ФЕП-карбоксикиназа), ф-1,6-БФ → ф-6-Ф (фруктозо-1,6-бисфосфатаза), г-6-Ф → глюкоза (глюкозо-6-фосфатаза, только в печени и почках). Цикл Кори: лактат из мышц → печень → глюкоза → мышцы. Регуляция реципрокна гликолизу: глюкагон/кортизол активируют, инсулин ингибирует.

Пройти как урок

Глюконеогенез: общая характеристика

Глюконеогенез — процесс синтеза глюкозы из неуглеводных предшественников. Активируется при голодании, длительной физической нагрузке и в других ситуациях, требующих поддержания нормогликемии. Основной локализацией процесса является печень; цитозольно-митохондриальное распределение реакций обусловливает необходимость челночных механизмов переноса метаболитов.

Главные субстраты глюконеогенеза:

Четыре необратимые реакции

Глюконеогенез повторяет гликолиз в обратном направлении, но обходит три необратимые реакции гликолиза с помощью четырёх собственных ферментативных стадий:

  1. Пируват → оксалоацетат (пируваткарбоксилаза);
  2. Оксалоацетат → фосфоенолпируват (фосфоенолпируваткарбоксикиназа, ФЕПКК);
  3. Фруктозо-1,6-бисфосфат → фруктозо-6-фосфат (фруктозо-1,6-бисфосфатаза);
  4. Глюкозо-6-фосфат → глюкоза (глюкозо-6-фосфатаза).

Карбоксилирование пирувата и образование ФЕП

Реакция, катализируемая пируваткарбоксилазой, протекает в митохондриях. Фермент биотинзависимый, использует энергию АТФ для присоединения СО₂ к пирувату с образованием оксалоацетата:

Пируват + СО₂ + АТФ → оксалоацетат + АДФ + Фн.

Поскольку дальнейшие реакции глюконеогенеза идут в цитоплазме, оксалоацетат должен быть выведен из митохондрии. Перенос осуществляется через малат-аспартатный челнок: оксалоацетат восстанавливается в малат либо трансаминируется в аспартат (с участием глутамата и α-кетоглутарата), после чего в цитозоле вновь превращается в оксалоацетат. Цитозольный оксалоацетат под действием ФЕПКК декарбоксилируется и фосфорилируется за счёт ГТФ, образуя фосфоенолпируват.

Дальнейшие шаги повторяют обратный гликолиз: ФЕП → 2-фосфоглицерат → 3-фосфоглицерат → 1,3-бисфосфоглицерат (с затратой АТФ) → глицеральдегид-3-фосфат (с использованием НАДН) → фруктозо-1,6-бисфосфат → фруктозо-6-фосфат → глюкозо-6-фосфат → глюкоза.

Цикл Кори

Цикл Кори обеспечивает межорганную утилизацию лактата, образующегося при анаэробном гликолизе в скелетных мышцах и эритроцитах. Реакция превращения пирувата в лактат катализируется лактатдегидрогеназой (ЛДГ) и направляется соотношением НАДН/НАД⁺:

Образованный в печени пируват вступает в глюконеогенез, синтезированная глюкоза с током крови возвращается в мышцы — цикл замыкается.

Влияние этанола на глюконеогенез

Окисление этанола в печени включает две дегидрогеназные реакции: алкогольдегидрогеназа превращает этанол в ацетальдегид, ацетальдегиддегидрогеназа — ацетальдегид в ацетат. Обе используют НАД⁺ и резко повышают концентрацию НАДН. Далее ацетил-КоА-синтетаза при затрате АТФ превращает ацетат в ацетил-КоА.

Накопление НАДН смещает ЛДГ-реакцию в сторону образования лактата, уменьшая пул пирувата, доступного для глюконеогенеза. Поэтому этанол ингибирует глюконеогенез, что у истощённых пациентов и хронических алкоголиков может приводить к алкогольной гипогликемической коме.

Регуляция: субстратные циклы

Гликолиз и глюконеогенез реципрокно регулируются на уровне трёх субстратных циклов:

Гормональная регуляция через фруктозо-2,6-бисфосфат

Главный аллостерический регулятор второго цикла — фруктозо-2,6-бисфосфат. Он активирует ФФК-1 и одновременно ингибирует фруктозо-1,6-бисфосфатазу, направляя метаболизм в сторону гликолиза. Его уровень контролируется бифункциональным ферментом, обладающим киназной и фосфатазной активностями в зависимости от состояния фосфорилирования.

Аналогично через протеинкиназу А глюкагон фосфорилирует и инактивирует пируваткиназу, дополнительно блокируя гликолиз. Кортизол индуцирует синтез ключевых ферментов глюконеогенеза — ФЕПКК, фруктозо-1,6-бисфосфатазы и глюкозо-6-фосфатазы. Инсулин, напротив, индуцирует глюкокиназу и ФФК-1.

Уровни регуляции глюконеогенеза

Регуляция реализуется на трёх концептуальных уровнях:

  1. Ковалентная модификация — фосфорилирование/дефосфорилирование ключевых ферментов под действием инсулина и глюкагона;
  2. Аллостерическая регуляция — действие фруктозо-2,6-бисфосфата, ацетил-КоА (активатор пируваткарбоксилазы), АТФ, АМФ, цитрата;
  3. Индукция и репрессия синтеза ферментов — длительная регуляция кортизолом, инсулином, глюкагоном.

Ключевые моменты

Что-то непонятно? Спросите нейросеть

AI-тьютор прочитал конспект этого урока и объяснит тему простыми словами.

Ответ генерирует нейросеть — сверяйтесь с учебником.

Гликолиз, цикл Кребса, глюконеогенез — на коллок за выходные.

3 урока курса разбирают весь углеводный обмен с регуляцией: ФФК-1, пентозофосфатный путь, цикл Кори, гликогенозы, лактат-ацидоз. На платформе — задачи по регуляции метаболических путей и AI-тьютор для разбора каждого шага.

гликолиз · ПФП · диабет · цикл Кори · дефицит Г-6-ФДГ · гликогенозы
Методички
599 ₽/мес · за биохимию
Интерактивные методички, тесты и клинические задачи, интервальное повторение
Всё на платформе
3 600 ₽/мес · за биохимию
Всё из «Методичек» + видеоразборы и материалы к урокам
Максимум
5 400 ₽/мес · за биохимию
Всё + нейросеть для конспектов, голосовой AI-тьютор 50 мин в день, шпаргалки и Тренажёр Premium
Открыть демо возврат в течение 7 дней

«Пришла нулём по биохимии и анатомии в ноябре. Надеялась хоть как-то сдать. Благодаря школе — сдала оба экзамена!»

Л Лера · ЮУГМУ · Сдала экзамен
Следующий урок Гликоген: гликогенез, гликогенолиз, гликогеновые болезни

Кратко по теме в справочнике

Определения, ключевые факты и вопросы с экзамена — на одной странице.

Реквизиты: ИП Аулов Александр Андреевич · ИНН 772830395578 · ОГРНИП 319774600307273 · SechenovUniverskill@yandex.ru · Оферта · Политика конфиденциальности