тора. Поскольку молекулы могут взаимодействовать друг с другом самыми разнообразными путями, число реакций, оказывающих регуляторное влияние на метаболизм, очень велико. Маленькие молекулы действуют на макромолекулы в качестве эффекторов, изменяющих конформацию и реакционную способность биополимеров. Ферменты взаимодействуют друг с другом, следствием чего может явиться их расщепление, окисление, а также образование агрегатов с поперечными связями. Трансферазы присоединяют фосфатную, гликозильную, метальную и другие группы к разным активным участкам белков, причем каталитическая активность таких модифицированных белков может довольно сильно меняться. Число такого рода взаимодействий, которые могли бы оказывать заметное влияние на регуляцию метаболизма в организме, может достигать миллионов. Не удивительно поэтому, что современные биохимические журналы заполнены статьями, в которых рассматривается огромное число самых разных механизмов регуляции.

Несмотря, однако, на эту сложность, существование некоторых ре-гуляторных механизмов было четко доказано. Выше уже были рассмотрены два типа регуляции, в основе которых лежит принцип обратной связи. Один из них используется при синтезе ферментов и состоит в репрессии этого синтеза избытком фермента (гл. 6, разд. Е,2), а другой обеспечивает быстрый контроль активности фермента путем его ингибироваиия (гл. 6, разд. Е, 4). Когда имеет место постоянная скорость роста клеток, регуляция по типу обратной связи может оказаться достаточной для того, чтобы обеспечить гармоничное и пропорциональное увеличение концентрации всех составных частей. Такая ситуация наблюдается, например, на логарифмической стадии роста бактерий (гл. 6, разд. В) или в случае быстро растущих эмбрионов животных, когда все необходимые для них питательные вещества поступают из относительно неизменной материнской крови.

Совершенно другая ситуация наблюдается у взрослого человека, организм которого практически не растет. Метаболизм многих частей такого организма может сильно меняться во времени и в зависимости от физиологического состояния. Организм может, например, резко переходить от нормального питания к голоду или от состояния покоя к тяжелой нагрузке. Метаболизм при сильных нагрузках отличается от ме таболизма при нормальной работе. Рацион, включающий жирную пищу, требует совсем другого метаболизма, чем диета, включающая большое количество углеводов. Необходимые механизмы регуляции должны в этих случаях быстро и легко реагировать на такие изменения. В следующих разделах мы рассмотрим некоторые из способов регулирования расщепления и биосинтеза углеводов и липидов в организме животных.

2. Гликоген и глюкоза крови

Метаболизм глюкозы у животных имеет две наиболее важные особенности [44]. Первая из них — это запасание гликогена, который в случае необходимости может быть быстро использован в качестве источника мышечной энергии. Однако скорость гликолиза может оказаться высокой — весь запас гликогена в мышце может быть истощен всего лишь за 20 с при анаэробном брожении или за 3,5 мин в случае окислительного метаболизма [45]. Таким образом, должен существовать способ быстрого включения гликолиза и его выключения после того, как необходимость в нем исчезнет. В то же время должна иметься возможность обратного превращения лактата в глюкозу или в гликоген (глю-конеогенез). Запас глюкогена, содержащегося в мышцах, должен пополняться за счет глюкозы крови. Если количество глюкозы, поступающей с пищей или извлекаемой из гликогена печени, оказывается недостаточным, то она должна синтезироваться из аминокислот.

Вторая особенность метаболизма глюкозы состоит в том, что определенные ткани, в том числе мозг, клетки крови, мозговое вещество почек и семенники, получают практически всю необходимую для них энергию за счет окисления глюкозы. Поэтому нельзя допускать, чтобы содержание глюкозы в крови падало значительно ниже нормы (5 мМ).

0U4 1лава И

Механизм регуляции содержания глюкозы в крови очень сложен и окончательно не установлен. Известно, что в нем участвует ряд гормонов.

Инсулин (гл. 4, разд. 9,7; гл. 5, разд. В, 5, дополнение Н-В), вероятно, в комбинации с хромом (дополнение 11-Г) повышает скорость усвоения глюкозы мышцами и другими тканями. Глюкагон (гл 6, разд. Е, 5) — пептидный гормон, состоящий из 29 аминокислотных остатков, действует в первую очередь на клетки печени. Глюкагон выделяется а-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы, т.е. теми же клетками, которые продуцируют инсулин. Однако действие глюкагона антагонистично действию инсулина, поскольку он повышает содержание глюкозы в крови, стимулируя расщепление гликогена печени. Он стимулирует также процесс глюконеогенеза, причем оба эти эффекта опосредованы действием циклической AMP [46]. Глюкокортикои-ды (гл. 12, разд. И, 3,6) ускоряют процесс глюконеогенеза и накопление глигогена в печени при помощи механизмов, рассмотренных в разд. Е, 7.

Дополнение 11-В Сахарный диабет

в ряде случаев приводило к повышению числа рецепторов и