Цикл кори биохимия кратко

Обновлено: 04.07.2024

Цикл Кори (глюкозо-лактатный цикл) — метаболический цикл, в котором глюкоза превращается в лактата в результате анаэробного катаболизма в скелетных мышцах, лактат транспортируется кровью в печень, где из него снова синтезируется глюкоза, переносится обратно в мышцы. Названный в честь его первооткрывателей Карла и Герта Кори, которые были награждены Нобелевской премией по физиологии и медицине 1947 года.

Для сокращения мышечным волокнам необходима энергия АТФ, она может быть получена в процессе аэробного окисления органических веществ при условии достаточного поступления кислорода. Такой тип метаболизма наблюдается в большинстве небольших позвоночных животных даже в условиях большой физической активности. В крупных позвоночных, таких как человек, но при очень интенсивной нагрузке кровеносная система не успевает поставлять мышцы кислородом, кроме того, когда сократительная активность достигает 70% максимально возможной (например во время бега на короткие дистанции) мышцы сжимают кровеносные сосуды и ограничивают кровоснабжение. В таких условиях гликолиз все еще происходит, однако образованный пируват не может вступать в цикл трикарбоновых кислот. Поэтому он восстанавливается до лактата, за счет НАДH, чтобы сделать возможным дальнейшее протекание гликолиза (для чего нужен НАД +). Образованный лактат выбрасывается кровь и транспортируется к другим тканям, где он может быть использован как источник энергии. Значительная часть лактата транспортируется в печень, где он снова окисляется до пирувата и используется для синтеза глюкозы в процессе глюконеогенеза. Образована глюкоза выделяется гепатоцитами в кровь и снова может поглощаться скелетными мышцами для пополнения запасов гликогена или расщепления и получения АТФ.

Цикл Кори (глюкозо-лактатный цикл) открыла чешская ученая, лауреат Нобелевской премии Тереза Кори. Он представляет собой биохимический транспорт лактата из мышц в печень и дальнейший синтез глюкозы из лактата, катализируемый ферментами глюконеогенеза (рис. 40).


Рис. 40. Схема цикла Кори

При интенсивной мышечной работе и в условиях отсутствия или недостаточного числа митохондрий (например, в эритроцитах) глюкоза подвергается анаэробному гликолизу с образованием лактата. При накоплении лактата в мышцах возникает лактат-ацидоз, раздражаются чувствительные нервные окончания, что вызывает мышечную боль.

Лактат переносится кровью в печень и превращается в пируват, а затем в глюкозу (глюконеогенез), которая с током крови может возвращаться в работающую мышцу.

Направление лактатдегидрогеназной реакции в работающих мышцах и печени обусловлено отношением концентраций восстановленной и окисленной форм НАД + : отношение НАД + /НАДН в сокращающейся мышце больше, чем в печени.

В клетках организма всегда существует потребность в глюкозе:

  • для эритроцитов глюкоза является единственным источником энергии,
  • нервная ткань потребляет около 120 г глюкозы в сутки и эта величина практически не зависит от интенсивности ее работы. Только в экстремальных ситуациях (длительное голодание) она способна получать энергию из неуглеводных источников (кетоновые тела),
  • глюкоза играет весомую роль для поддержания необходимых концентраций метаболитов цикла трикарбоновых кислот (в первую очередь оксалоацетата).

Таким образом, при определенных ситуациях – при низком содержании углеводов в пище, голодании, длительной физической работе, т.е. когда глюкоза крови расходуется и наступает гипогликемия, организм должен иметь возможность синтезировать глюкозу и нормализовать ее концентрацию в крови. Это достигается реакциями глюконеогенеза, идущими в печени.

По определению, глюконеогенез – это синтез глюкозы из неуглеводных компонентов: лактата, пирувата, глицерола, кетокислот цикла Кребса и других кетокислот, из аминокислот.

Необходимость глюконеогенеза и его значение для организма демонстрируют два цикла – глюкозо-лактатный и глюкозо-аланиновый.

Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори)

Глюкозо-лактатный цикл – это циклический процесс, объединяющий реакции глюконеогенеза и реакции анаэробного гликолиза. Глюконеогенез происходит в печени, субстратом для синтеза глюкозы является лактат, поступающий в основном из эритроцитов или мышечной ткани.

В эритроцитах молочная кислота образуется непрерывно, так как для них анаэробный гликолиз является единственным способом образования энергии.

В скелетных мышцах высокое накопление молочной кислоты (лактата) является следствием гликолиза при очень интенсивной, субмаксимальной мощности, работе, при этом внутриклеточный рН снижается до 6,3-6,5. Но даже при работе низкой и средней интенсивности в скелетной мышце всегда образуется некоторое количество лактата.

Убрать молочную кислоту можно только одним способом – превратить ее в пировиноградную кислоту. Однако сама мышечная клетка ни при работе, ни во время отдыха не способна превратить лактат в пируват из-за особенностей изофермента лактатдегидрогеназы-5. Зато клеточная мембрана высоко проницаема для лактата, он движется по градиенту концентрации наружу.и переносится кроаью в печень. Поэтому во время и после нагрузки (при восстановлении) лактат легко удаляется из мышцы. Это происходит довольно быстро, всего через 0,5-1,5 часа в мышце лактата уже нет. Малая часть молочной кислоты выводится с мочой.

Большая часть лактата крови захватывается гепатоцитами, окисляется в пировиноградную кислоту и вступает на путь глюконеогенеза. Глюкоза, образованная в печени, используется самим гепатоцитом или возвращается обратно в мышцы, восстанавливая во время отдыха запасы гликогена. Также она может распределиться по другим органам.

Глюкозо-лактатный (выделен желтым) и глюкозо-аланиновый циклы

Глюкозо-аланиновый цикл

Целью глюкозо-аланинового цикла также является уборка пирувата, но кроме этого решается еще одна немаловажная задача – доставка аминного азота из мышцы в печень.

При мышечной работе и в покое в миоците распадаются белки и образуемые аминокислоты трансаминируются с α-кетоглутаратом и полученный глутамат взаимодействует с пируватом. Образующийся аланин является транспортной формой аминного (аминокислотного) азота и пирувата из мышцы в печень. В гепатоците идет обратная реакция трансаминирования, аминогруппа через глутамат передается на синтез мочевины, пируват используется для синтеза глюкозы.

Кроме мышечной работы, глюкозо-аланиновый цикл активируется во время голодания , когда белки мышц и других тканей распадаются и многие аминокислоты используются в качестве источника энергии, а их азот необходимо доставить в печень.

Лактат – конечный продукт анаэробного окисления глюкозы в мышцах, особенно в белых мышечных волокнах, где митохондрий меньше, чем в красных. Может включаться в глюконеогенез после окисления до пирувата в лактатдегидрогеназной реакции. При продолжительной физической работе основным источником лактата является скелетная мускулатура, в клетках которой преобладают анаэробные процессы. Накопление молочной кислоты в мышцах ограничивает их работоспособность. Это связано с тем, что при повышении концентрации молочной кислоты в ткани снижается уровень рН (молочнокислый ацидоз). Изменение рН приводит к ингибированию ферментов важнейших метаболических путей. В утилизации образующейся молочной кислоты важное место принадлежитглюкозо-лактатному циклу Кори.

Цикл Кори и глюкозо-аланиновый цикл (пояснения в тексте).

Лактат, образовавшийся в мышцах, переносится кровью в печень, где в процессе глюконеогенеза превращается в глюкозу, которая с током крови может возвращаться в работающую мышцу. В печени часть лактата может окисляться до углекислого газа и воды, превращаться в пируват и вовлекаться в общий путь катаболизма.

Значение цикла Кори:

1. Регуляция постоянного уровня глюкозы в крови.

2. Обеспечивает утилизацию лактата.

3. Предотвращает накопление лактата (снижение рН - лактоацидоз).

4. Экономичное использование углеводов организмом.

Регуляция обмена углеводов осуществляется на уровне тканей – кровь, печень, мышцы.

Глюкогенные аминокислоты, к которым относятся большинство белковых аминокислот. Ведущее место в глюконеогенезе среди аминокислот принадлежит аланину, который может превращаться в пируват путём трансаминирования. При голодании, физической работе и других состояниях в организме функционирует глюкозо-аланиновый цикл, подобный циклу Кори для лактата (рисунок 16.2). Существование цикла аланин – глюкоза препятствует отравлению организма, так как в мышцах нет ферментов, утилизирующих аммиак. В результате тренировки мощность этого цикла значительно возрастает.

Другие аминокислоты могут, подобно аланину, превращаться в пируват, а также в промежуточные продукты цикла Кребса (α-кетоглутарат, фумарат, сукцинил-КоА). Все эти метаболиты способны преобразовываться в оксалоацетат и включаться в глюконеогенез.

Глицерол – продукт гидролиза липидов в жировой ткани.Этот процесс значительно усиливается при голодании. В печени глицерол превращается в диоксиацетонфосфат – промежуточный продукт гликолиза и может быть использован в глюконеогенезе.

Жирные кислоты и ацетил-КоА не являются предшественниками глюкозы. Окисление этих соединений обеспечивает энергией процесс синтеза глюкозы.

Энергетический баланс. Путь синтеза глюкозы из пирувата (рисунок 16.6) содержит три реакции, сопровождающиеся потреблением энергии АТФ или ГТФ:

а) образование оксалоацетата из пирувата (затрачивается молекула АТФ);

б) образование фосфоенолпирувата из оксалоацетата (затрачивается молекула ГТФ);

в) обращение первого субстратного фосфорилирования – образование 1,3-дифосфоглицерата из 3-фосфоглицерата (затрачивается молекула АТФ).

Каждая из этих реакций повторяется дважды, так как для образования 1 молекулы глюкозы (С6) используются 2 молекулы пирувата (С3). Поэтому энергетический баланс синтеза глюкозы из пирувата составляет – 6 молекул нуклеозидтрифосфатов (4 молекулы АТФ и 2 молекулы ГТФ). При использовании других предшественников энергетический баланс биосинтеза глюкозы отличается.

Цикл Кори — совокупность биохимических ферментативных процессов транспорта лактата из мышц в печень, и дальнейшего синтеза глюкозы из лактата, катализируемое ферментами глюконеогенеза.

Содержание

Биологический смысл

При интенсивной мышечной работе, а также в условиях отсутствия или недостаточного числа митохондрий (например, в эритроцитах или мышцах) глюкоза вступает на путь анаэробного гликолиза с образованием лактата. Лактат не может далее окисляться, он накапливается (при его накоплении в мышцах раздражаются чувствительные нервные окончания, что вызывает характерное жжение в мышцах). С током крови лактат поступает в печень. Печень является основным местом скопления ферментов глюконеогенеза (синтез глюкозы из неуглеводных соеднений), и лактат идет на синтез глюкозы.

Реакция превращения лактата в пируват катализируется лактатдегидрогеназой, далее пируват подвергается окислительному декарбоксилированию или может подвергаться брожению.

История



Тереза и Карл Кори вместе получили Нобелевскую премию по физиологии или медицине в 1947 за их открытие цикла Кори.

Цикл Кори получил название по первооткрывателю — его открыла чешская ученая, лауреат Нобелевской премии Тереза Кори.

Химические превращения

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Цикл Кори" в других словарях:

КОРИ (Cori) Карл Фердинанд — (1896 1984) и Герти Тереза (1896 1957) американские биохимики, супруги, выходцы из Чехословакии. С 1922 в США. Исследовали обмен углеводов у животных и ферменты, связанные с ним. Описали процесс ресинтеза гликогена из молочной кислоты (цикл Кори) … Большой Энциклопедический словарь

КОРИ Карл Фердинанд и Герти Тереза — КОРИ (Cori) Карл Фердинанд (5 декабря 1896, Прага 20 октября 1984, Кембридж, шт. Массачусетс) и Герти Тереза (15 августа 1896, Прага 26 октября 1957, Сент Луис, шт. Миссури), американские биохимики, супруги, выходцы из Чехословакии. С 1922 в США … Энциклопедический словарь

Кори, Герти Тереза — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Кори. Герти Тереза Кори англ. Gerty Theresa Cori … Википедия

Кори — (Cori) Карл Фердинанд (1896 1984) и Герти Тереза (1896 1957), американские биохимики, супруги, выходцы из Чехословакии. С 1922 в США. Исследовали обмен углеводов у животных и ферменты, связанные с ним. Описали процесс ресинтеза гликогена из… … Энциклопедический словарь

Кори (Cori) — Кори (Cori), американские биохимики, супруги: Карл Фердинанд (1896 1984) и Герти Тереза (1896 1957). Выходцы из Чехословакии. С 1922 в США. Исследовали обмен углеводов у животных и ферменты, связанные с ним. Описали процесс ресинтеза гликогена из … Большой Энциклопедический словарь

Кори цикл — КÓРИ ЦИКЛ (описан К. и Г. Кори), один из путей превращения углеводов в организме позвоночных. Избыток молочной кислоты, образующийся при работе мышц в процессе гликолиза, поступает с током крови в печень, где служит субстратом глюконеогенеза и… … Биологический энциклопедический словарь

Кори цикл — один из экономных путей использования углеводов, связанный с их круговоротом в организме животных и человека между мышцами, кровью и печенью. Исследован в 30 х гг. 20 в. американским биохимиком К. Кори. В процессе интенсивной мышечной… … Большая советская энциклопедия

Кори — КÓРИ (Cori), амер. биохимики, супруги: Карл Фердинанд (1896–1984) и Герти Тереза (1896–1957). Выходцы из Чехословакии. С 1922 в США. Иссл. обмен углеводов у животных и ферменты, связанные с ним. Описали процесс ресинтеза гликогена из… … Биографический словарь

Молочная кислота — Молочная кислота … Википедия

Е270 — Молочная кислота Молочная кислота α оксипропионовая кислота, CH3CH(OH)COOH. tпл 25–26 °С оптически активная + или – форма. tпл 18 °C рацемическая форма. Молочная кислота образуется при молочнокислом брожении сахаров, в частности в прокисшем… … Википедия

Читайте также: