Метаболические пути глюкозы в печени: сытый и голодный брат

Сегодня разберёмся с заданием, которое будет в твоём билете на экзамене по биохимии. Печень — центральный орган углеводного гомеостаза. В зависимости от гормонального фона и доступности субстратов она переключается между запасанием и производством глюкозы. 

Условие задания: один из братьев голодает третий день, а другой принимает пищу, содержащую необходимое количество жиров, белков и углеводов, пять раз в день. Опишите причины, которые привели к различию в содержании метаболитов у двух братьев. Механизмы и схемы процессов.

Поехали!

Разберём два состояния: сытый брат (пятиразовое питание, высокий инсулин) и голодный брат (третий день голодания, высокий глюкагон и кортизол).

Сытый брат (инсулин) — режим запасания

1. Гликогенез

• Глюкоза → Г-6-Ф → Г-1-Ф → УДФ-глюкоза → Гликоген

Ключевой фермент: гликогенсинтаза (активна в дефосфорилированной форме).
Смысл: депо быстрой энергии (~100–150 г).

2. Липогенез (когда гликоген заполнен)

• Глюкоза → Ацетил-КоА → Жирные кислоты → ТАГ → ЛПОНП

Ключевые ферменты: АКК, FAS.
Смысл: экспорт жиров в жировую ткань. Отсюда набор массы.

3. Пентозофосфатный путь

• Г-6-Ф → Рибулозо-5-Ф + НАДФН

Смысл: НАДФН для липогенеза, рибоза для нуклеотидов.

Голодный брат (3-й день; глюкагон, кортизол) — режим продукции глюкозы

Гликоген истощён за 18–24 ч. Главный путь — глюконеогенез.

1. Гликогенолиз — почти исчерпан.

2. Глюконеогенез — главный путь

• Лактат → ПВК → ОАА → Глюкоза
• Аминокислоты → ПВК/α-КГ → Глюкоза
• Глицерол → ДГАФ → Глюкоза

Обходные ферменты (необратимые точки гликолиза):

• Пируваткарбоксилаза (ПВК → ОАА)
• ФЕПКК (ОАА → ФЕП)
• Фруктозо-1,6-бисфосфатаза
• Глюкозо-6-фосфатаза (только печень/почки)

Смысл: поддержать глюкозу для мозга.

3. β-Окисление и кетогенез

• Жирные кислоты → Ацетил-КоА → Кетоновые тела

Ключевой фермент кетогенеза: ГМГ-КоА-синтаза 2.
Смысл: энергия для печени, кетоны — для мозга. К 3-му дню — лёгкий кетоз.

Сравним

Итог: Сытый брат запасает (гликоген, жиры), голодный — производит глюкозу (глюконеогенез) и кетоны. Переключение — по гормональному сигналу.

Подробнее про энергетический обмен можете найти в нашем курсе по биохимии 

Читайте также про биосинтез мочевины и его этапы