Метаболизм в работающей мышце (Анаэробный этап)
Рассмотрим подробнее, как именно функционируют периферические ткани при интенсивной нагрузке. Основными участниками этой части цикла выступают скелетные мышцы и эритроциты. В период активного сокращения мышечных волокон возникает состояние гипоксии — относительного недостатка кислорода. В таких условиях невозможно полноценное протекание процессов окисления.
Ключевой особенностью метаболизма в этот момент становится изменение баланса коферментов. В мышечной клетке начинает резко преобладать восстановленная форма кофермента, обозначаемая как NADH. Одновременно снижается относительная концентрация его окисленной формы — NAD⁺. Этот сдвиг равновесия напрямую влияет на направление работы ферментных систем. В частности, лактатдегидрогеназная реакция смещается в сторону образования продукта анаэробного обмена. Пируват под действием избытка NADH превращается в лактат. Поскольку лактат не может быть использован для получения энергии в самой ткани, он выходит в системный кровоток. Идентичный механизм сброса лактата в кровь характерен и для эритроцитов.
Метаболизм в печени (Глюконеогенез)
Вторая важнейшая половина этого биохимического пути разворачивается в печени. Лактат, выброшенный мышцами и эритроцитами в кровь, захватывается гепатоцитами. Метаболические условия внутри печени кардинально отличаются от условий в утомленной скелетной мышце.
Во-первых, печень характеризуется отличным снабжением кислородом. Во-вторых, в гепатоцитах поддерживается высокое содержание окисленного кофермента NAD⁺. Соответственно, отношение NADH к NAD⁺ здесь значительно ниже, чем в сокращающейся мышце, что благоприятствует процессам окисления. Эта особенность среды создает предпосылки для того, чтобы лактатдегидрогеназная реакция пошла в противоположном направлении. Попавший в клетку печени лактат реагирует с NAD⁺ и окисляется до пирувата. Далее этот пируват становится субстратом для глюконеогенеза. В ходе последовательных реакций из молекул пирувата заново синтезируется глюкоза.
Этапы циркуляции метаболитов
Для наглядности весь процесс взаимодействия между органами можно представить в виде пошаговой схемы. Эта последовательность событий и называется глюкозо-лактатным циклом:
- Мышцы/Эритроциты → Кровь. В интенсивно работающих мышцах или в эритроцитах при анаэробном гликолизе синтезируется лактат. Он поступает в кровоток.
- Кровь → Печень. Системный кровоток переносит лактат от места образования в печень.
- Печень. В гепатоцитах происходит биохимическая трансформация: лактат превращается в пируват, после чего пируват включается в глюконеогенез для синтеза глюкозы.
- Печень → Кровь. Образованная глюкоза выделяется гепатоцитами обратно в кровяное русло.
- Кровь → Мышцы. Глюкоза транспортируется к тем органам, которые в ней нуждаются как в энергетическом субстрате.
- Мышцы. Ткани поглощают принесенную глюкозу, подвергая её гликолизу. Цикл замыкается очередным образованием пирувата и лактата.
Чтобы легко запомнить суть, представьте цикл как работу службы переработки: мышцы отправляют «вторсырье» (лактат) по транспортной ленте (крови) на фабрику (печень), которая перерабатывает его обратно в «чистое топливо» (глюкозу) и возвращает мышцам.
Вопросы с занятий и экзамена
Что выступает основным субстратом для глюконеогенеза в цикле Кори?
Главным субстратом является лактат, который непрерывно образуется в активно сокращающихся скелетных мышцах и эритроцитах при анаэробном гликолизе.
Почему в печени лактатдегидрогеназная реакция идет в обратную сторону по сравнению с мышцами?
В печени обеспечено хорошее снабжение кислородом, поэтому отношение NADH к NAD⁺ там значительно ниже. Высокое содержание окисленного NAD⁺ благоприятствует окислению лактата обратно в пируват.
Чем завершается глюкозо-лактатный цикл?
Цикл завершается тем, что синтезировавшаяся в печени глюкоза поступает в системный кровоток, возвращается в мышцы и эритроциты, где повторно используется ими в качестве источника энергии.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы анаэробного гликолиза в мышечной ткани
- Особенности энергетического обмена в эритроцитах
- Ферментативные стадии глюконеогенеза из пирувата
- Свойства и функции фермента лактатдегидрогеназы
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Глюкозо-лактатный цикл» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Обмен углеводов»
Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.