БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 2

ЧАСТЬ III. БИОСИНТЕЗ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ МАКРОМОЛЕКУЛ

ГЛАВА 23. ИНТЕГРАЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА

Заключение

Стратегия метаболизма состоит в том, чтобы генерировать АТР, восстановительную способность и строительные блоки для биосинтетических процессов. Эта сложная система реакций регулируется аллостерическими взаимодействиями, обратимыми ковалентными модификациями, изменениями в количестве ферментов, компартментацией и взаимодействиями между метаболически специализированными органами. Фермент, катализирующий решающий этап метаболического пути, является обычно важнейшим регуляторным пунктом. В качестве примеров можно привести фосфофруктокиназу в гликолизе и ацетил-СоА— карбоксил азу в синтезе жирных кислот. Пути, идущие в противоположных направлениях, например, клюконеогенез и Гликолиз, скоординированы таким образом, что, когда один из этих путей проявляет высокую активность, другой бездействует. Другая пара противоположных последовательностей реакции-Синтез и расщепление гликогена - координированно регулируются усиливающим сигнал каскадом, который запускается гормоном и вызывает фосфорилирование Гликоген-синтазы и фосфорилазы. Роль компартментации в регуляции можно проиллюстрировать различием в судьбе жирных кислот в цитозоле и в митохондриальном матриксе.

МЕТАБОЛИЗМ в мозгу, мышцах, жировой Ткани и печени сильно различается. У нормально питающегося человека глюкоза служит практически единственным источником энергии для мозга. При голодании Кетоновые тела (ацетоацетат и 3-гидроксибутират) приобретают роль главного источника энергии для мозга. Мышцы используют в качестве источника энергии глюкозу, Жирные кислоты и кетоновые тела и синтезируют гликоген в качестве энергетического резерва для собственных нужд. Жировая ткань специализируется на синтезе, запасании и мобилизации триацилглицеролов. Многообразные метаболические процессы печени поддерживают работу других органов. Печень может быстро мобилизовать гликоген и осуществлять Глюконеогенез для обеспечения потребностей других органов. Печень играет главную роль в регуляции липидного метаболизма. Когда Источники энергии имеются в достатке, происходят синтез и Этерификация жирных кислот. Затем они переходят из печени в жировую ткань в виде липопротеинов очень низкой плотности (ЛОНП). Однако при голодании жирные кислоты превращаются в печени в кетоновые тела. Интеграция активности всех этих органов осуществляется гормонами. Инсулин сигнализирует об изобилии пищевых ресурсов: он стимулирует образование гликогена и триацилглицеролов, а также Синтез белка. Глюкагон наоборот, сигнализирует о пониженном содержании глюкозы в крови; он стимулирует расщепление гликогена и глюконеогенез в печени и Гидролиз триацилглицеролов в жировой ткани. Адреналин и норадреналин действуют на энергетические ресурсы подобно глюкагону; отличие состоит в том, что их основная мишень-мышцы, а не печень.

Концентрация глюкозы в крови хорошо питающегося человека обычно составляет 80-120 мг/100 мл. После еды повышение концентрации глюкозы в крови приводит к повышенной секреции инсулина и пониженной секреции глюкагона. Вследствие этого в мышцах и печени начинается синтез гликогена. Увеличенное поступление глюкозы в жировую ткань обеспечивает ее глицерол-3-фосфатом для синтеза триацилглицеролов. Через несколько часов, когда содержание глюкозы падает, все эти процессы прекращаются. После этого глюкоза образуется путем расщепления гликогена и глюконеогенеза, а в результате гидролиза триацилглицеролов происходит высвобождение жирных кислот. Печень и мышцы начинают использовать для удовлетворения своих энергетических потребностей жирные кислоты вместо глюкозы, а глюкоза сохраняется для использования в мозгу и других тканях, находящихся в большой зависимости от нее. Адаптация метаболизма к голоданию направлена на то, чтобы свести к минимуму Расщепление белка. Печень образует из жирных кислот большое количество кетоновых тел, которые появляются в крови через несколько дней после начала голодания. По прошествии нескольких недель голодания кетоновые тела приобретают роль основных источников энергии для мозга. Снижение потребности в глюкозе приводит к уменьшению скорости распада мышечных белков, и вероятность выживания увеличивается.