Особливо активний глюконеогенез властивий жуйним тваринам
Ми знаємо, наприклад, що лабораторні щури за своїм метаболізмом дуже близькі до людини, але це можна сказати далеко не про всіх добре відомих нам тварин. У жуйних тварин. у тому числі у великої рогатої худоби, рослинна їжа, перетравлюючись, піддається ферментації в рубці під дією бактерій, що знаходяться там. Рубцем називається перший відділ чотирикамерного шлунка жуйних. У корови обсяг рубця сягає 70 л.
Мал. 20-5. Взаємодія скелетних м'язів та печінки у процесі відновлення після важкої м'язової роботи, під час якої відбувається анаеробне розщеплення глікогену з утворенням двох молекул лактату та двох молекул АТР на кожну розщеплену глюкозну одиницю. У період відновлення (показано червоним) лактат, що надійшов з м'язів у кров, перетворюється на печінки на глюкозу крові. На утворення однієї молекули глюкози із двох молекул лактату витрачається шість молекул АТР. Глюкоза доставляється кров'ю об'ємно в м'язи і відкладається тут у запас як глікогену.
Це як би величезний ферментер (рис. 20-6), в якому різні види бактерій, що живуть тут, розщеплюють головні компоненти рослинної їжі, в першу чергу целюлозу (гідролізувати її нездатний жоден із звичайних травних ферментів тваринного організму).
Мал. 20-6. Рубець, що займає значну частину черевної порожнини корови, являє собою величезний ферментер, в якому бактерії розщеплюють целюлозу ферментативним шляхом до глюкози. Ця глюкоза потім зброджується з утворенням лактату, пропіонату, ацетату і бутирату, які всмоктуються в кров. У печінці лактат і пропіонат знову швидко перетворюються на глюкозу.
Бактерії, що живуть в рубці, розщеплюють целюлозу (в якій залишки глюкози з'єднані -зв'язками) зосвітою вільної D-глюкози. На цьому, проте, діяльність бактерій не закінчується. Вони зброджують майже всю глюкозу до лактату та інших продуктів, серед яких головну роль грають ацетат, пропіонат і бутират. На добу у корови надходить із кишечника в кров не більше кількох грамів незброженої глюкози. Однак корова, так само як щур або людина, потребує глюкози крові. Вона потрібна їй не тільки як клітинне паливо для мозку та інших тканин, але також і як попередник лактози (молочного цукру) в період лактації.
Звідки ж береться у корови ця необхідна їй глюкоза, якщо вуглеводи, що перетравлюються, майже націло розщеплюються у неї в рубці до коротколанцюгових органічних кислот? Виявляється, організм корови залежить в цьому сенсі від глюконеогенезу, що протікає в печінці тварини дуже інтенсивно. Лактат, що утворюється в рубці бактеріями, всмоктується в кров і в печінці перетворюється на глюкозу по описаному вище шляху, так само як це відбувається у людини або у щура. Інший важливий продукт зброджування глюкози в рубці, тривуглецевий пропіонат (розд., 18.8), перетворюється на глюкозу в результаті процесу, який властивий як жуйним, так і нежуйним, але у перших відіграє значно важливішу (у кількісному сенсі) роль. Цей шлях (рис. 20-7) цікавий у двох відносинах: 1) у ньому є етап, на якому двоокис вуглецю «фіксується», тобто переходить в органічну форму в результаті карбоксилювання пропіоніл-СоА; 2) глюконеогенний шлях, що веде від пропіонату до глюкози, включає етап, що каталізується ферментом, що містить як простетичну групу міцно пов'язану коферментну форму вітаміну В12-дезоксиаденозилкобаламін (розд. 10.11). Цей фермент називається метилмалоніл-СоА-мутазою (розд. 18.8). У реакції, яку вінкаталізує, складна сметанная алкільна група переноситься від одного атома вуглецю до іншого, сусіднього, в обмін на атом водню, що призводить до утворення сукциніл-СоА (рис. 20-7).
Мал. 20-7. Перетворення пропіонату на сукциніл-СоА, який потім може перетворитися на фосфоенолпіруват і в кінцевому рахунку - на глюкозу. що приєдналася при утворенні D-метилмалоніл-СоА, знову відщеплюється, коли оксалоацетат перетворюється на фосфоенолпіруват. Зверніть увагу на обмін замісниками при двох сусідніх атомах вуглецю в молекулі L-метилмалоніл-СОА. каталізований метилмалоніп-СоА-мутазою, для дії якої потрібен кофермент . також розд. 18.8.
Сукциніл-СоА, що виник таким шляхом, перетворюється на малат, що є попередником фосфоенолпірувату (рис. 20-2), і в кінцевому рахунку - на D-глюкозу. Слід зазначити, що , фіксована при карбоксилювання пропіоніл-СоА, пізніше знову втрачається. У нежувальних тварин утворення глюкози з пропіонату йде далеко не настільки інтенсивно, тому що пропіонат утворюється у них тільки внаслідок окислення жирних кислот з непарним числом атомів вуглецю (розд. 18.8), а також у процесі окислювального розщеплення трьох амінокислот-метіоніну, ізолейцину та валіну .