Гликолиз и глюконеогенез дополняют друг друга

Так как синтез и окисление глюкозы являются крайне важными для существования клетки (гликолиз) и всего организма (глюконеогенез), то регуляция этих процессов отвечает запросам органов и тканей при различных условиях.

Поскольку гликолитическое окисление глюкозы

• является способом получения энергии в аэробных и анаэробных условиях, то оно непрерывно происходит во всех клетках и, конечно, должно и будет активировано при усилении работы клетки, например, сокращение миоцита, движение нейтрофилов;
• служит источником глицерола и ацетил-SКоА, используемых для синтеза жиров в гепатоцитах и адипоцитах, то такое окисление активируется при избытке глюкозы в этих клетках.

Глюконеогенез, как образование глюкозы в печени из неуглеводных источников, необходим:

• при гипогликемии во время мышечной нагрузки – синтез глюкозы из молочной кислоты, поступающей из работающих мышц, и из глицерола, образующегося при мобилизации жиров;
• при гипогликемии при кратком голодании (до 24 часов) – синтез преимущественно из молочной кислоты, непрерывно поступающей в печень из эритроцитов,
• при гипогликемии при длительном голодании – в основном синтез из аминокислот, образующихся при катаболизме белков, и также из молочной кислоты и глицерина.

Таким образом, глюконеогенез, идущий в печени, обеспечивает глюкозой все остальные клетки и органы (эритроциты, нервная ткань, мышцы и др.), в которых активны процессы, требующие глюкозу. Поступление глюкозы в эти клетки также необходимо, чтобы поддержать концентрацию оксалоацетата и обеспечить сгорание в ЦТК ацетил-SКоА, получаемого из жирных кислот или кетоновых тел.

В целом можно выделить два способа регуляции гликолиза и глюконеогенеза: гормональная при участии гормонов и метаболическая, т.е. при помощи промежуточных или конечных продуктов обмена глюкозы.

Существуют три основных участка, на которых происходит регуляция этих процессов:

• первая реакция гликолиза,
• третья реакция гликолиза и обратимая ей,
• десятая реакция гликолиза и обратимые ей.

Регуляция глюконеогенеза

Гормональная активация глюконеогенеза осуществляется глюкокортикоидами, которые увеличивают синтез пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы, фруктозо-1,6-дифосфатазы.

Глюкагон стимулирует те же самые ферменты через аденилатциклазный механизм путем фосфорилирования.

Энергия для глюконеогенеза поступает от β-окисления жирных кислот. Конечный продукт этого окисления, ацетил-SКоА аллостерически стимулирует активность первого фермента глюконеогенеза – пируваткарбоксилазы. Кроме этого, фруктозо-1,6-дифосфатаза стимулируется при участии АТФ.

Гормональные и метаболические факторы, регулирующие гликолиз и глюконеогенез

Регуляция гликолиза

Гормональная регуляция

В печени гликолиз стимулируется инсулином, повышающим количество ключевых ферментов гликолиза (гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы).

В печени активность глюкокиназы, кроме инсулина, регулируется другими гормонами:

• активацию вызывает андрогены,
• подавляют ее активность глюкокортикоиды и эстрогены. 

В других тканях активность гексокиназ 

• повышается тиреоидными гормонами,
• снижается – глюкокортикоидами и соматотропином.

Метаболическая регуляция

Гексокиназа непеченочных клеток ингибируется продуктом собственной реакции – глюкозо-6-фосфатом. 

Фосфофруктокиназа:

• активируется АМФ и собственным субстратом (фруктозо-6-фосфат),
• ингибируется – АТФ, лимонной кислотой, жирными кислотами.

Пируваткиназа активируется фруктозо-1,6-дифосфатом (прямая положительная регуляция).