Углеводный обмен

Углеводный обмен — это совокупность биохимических путей, посредством которых пищевые и запасенные углеводы расщепляются для получения энергии, синтезируются и взаимопревращаются. В его центре находится глюкоза: она окисляется в процессе гликолиза, запасается в виде гликогена, регенерируется путем глюконеогенеза и направляется через пентозофосфатный путь для биосинтетических нужд.

Definition

Углеводный обмен — это интегрированный набор путей, регулирующих катаболизм, хранение, синтез и взаимопревращение сахаров, сосредоточенный на производстве и использовании глюкозы для удовлетворения клеточных энергетических и биосинтетических потребностей.

Scope

Эта статья охватывает основные пути углеводного обмена — гликолиз, глюконеогенез, синтез и распад гликогена, а также пентозофосфатный путь — наряду с их гормональной регуляцией инсулином и глюкагоном. Она рассматривает углеводный обмен в контексте метаболизма топлива во всем организме и является справочной темой, а не клиническим руководством.

Key concepts

• Гликолиз
• Глюконеогенез
• Гликогенез и гликогенолиз
• Пентозофосфатный путь
• Гомеостаз глюкозы
• Регуляция инсулином и глюкагоном
• Выработка глюкозы печенью

Mechanisms

Глюкоза, поступающая в клетку, фосфорилируется и окисляется в процессе гликолиза до пирувата, который превращается в ацетил-КоА для цикла лимонной кислоты в аэробных условиях или в лактат при ограничении кислорода. Избыток глюкозы запасается в виде гликогена, главным образом в печени и мышцах, и высвобождается путем гликогенолиза при необходимости. Во время голодания печень синтезирует новую глюкозу из лактата, глицерина и глюкогенных аминокислот посредством глюконеогенеза, поддерживая уровень глюкозы в крови для мозга и эритроцитов. Пентозофосфатный путь отводит глюкозо-6-фосфат для генерации НАДФН и рибозо-5-фосфата. Эти пути взаимно контролируются: инсулин способствует поглощению глюкозы, гликолизу и синтезу гликогена, в то время как глюкагон стимулирует гликогенолиз и глюконеогенез, поэтому выработка глюкозы печенью регулируется для поддержания стабильного циркулирующего запаса.

Clinical relevance

Углеводный обмен является биохимической основой для понимания регуляции уровня глюкозы в крови и состояний, при которых она нарушена, таких как диабет. Статья объясняет основную физиологию в качестве базовых знаний и не предоставляет диагностических порогов или рекомендаций по лечению для отдельных лиц.

History

Реакции гликолиза были в значительной степени разработаны в начале двадцатого века, дав этому пути название Эмбдена-Мейергофа, в то время как Карл и Герти Кори описали циклирование лактата и глюкозы между мышцами и печенью. Регуляция этих путей инсулином и глюкагоном была уточнена позже, по мере развития эндокринной и сигнальной биохимии.

Key figures

• Gustav Embden
• Otto Meyerhof
• Carl Cori
• Gerty Cori

Seminal works

• han-2016
• saltiel-kahn-2001

Frequently asked questions

В чем разница между гликолизом и глюконеогенезом?

Гликолиз расщепляет глюкозу до пирувата для высвобождения энергии, тогда как глюконеогенез синтезирует новую глюкозу из неуглеводных предшественников, таких как лактат, глицерин и аминокислоты; эти два процесса протекают в противоположных направлениях и взаимно регулируются.

Почему организм запасает углеводы в виде гликогена?

Гликоген — это быстро мобилизуемый запас глюкозы, который позволяет печени и мышцам компенсировать кратковременные колебания в поступлении и потребности в глюкозе, не нарушая уровень глюкозы в крови.