Faze (reakcije) glukoneogeneze i regulacija



gluconeogeneze To je metabolički proces koji se javlja u gotovo svim živim bićima, uključujući biljke, životinje i različite vrste mikroorganizama. Sastoji se od sinteze ili stvaranja glukoze iz spojeva koji sadrže ugljik, a koji nisu ugljikohidrati, kao što su aminokiseline, glikogeni, glicerol i laktat.

To je jedan od načina metabolizma ugljikohidrata koji je anaboličkog tipa. Sintetizira ili oblikuje molekule glukoze prisutne uglavnom u jetri i, u manjoj mjeri, u korteksu bubrega ljudi i životinja.

Ovaj anabolički proces odvija se nakon inverznog smisla kataboličkog puta glukoze, s različitim specifičnim enzimima u nepovratnim točkama glikolize..

Glukoneogeneza je važna za povećanje razine glukoze u krvi i tkivima u slučajevima hipoglikemije. Također ublažava smanjenje koncentracije ugljikohidrata u dugotrajnom postu ili u drugim situacijama.

indeks

  • 1 Značajke
    • 1.1 To je anabolički proces
    • 1.2 Osigurati zalihe glukoze
  • 2. Stadiji (reakcije) glukoneogeneze
    • 2.1 Sintetička ruta
    • 2.2 Djelovanje enzima fosfoenolpiruvat karboksikinaze
    • 2.3 Djelovanje enzima fruktoza-1,6-bisfosfataze
    • 2.4 Djelovanje enzima glukoza-6-fosfataze
  • 3 Glukoneogeni prekursori
    • 3.1 Laktat
    • 3.2 Piruvat
    • 3.3 Glicerol i drugi
  • 4 Regulacija glukoneogeneze
  • 5 Reference

značajke

To je anabolički proces

Glukoneogeneza je jedan od anaboličkih procesa metabolizma ugljikohidrata. Kroz svoj mehanizam, glukoza se sintetizira iz prekursora ili supstrata koje tvore male molekule.

Glukoza se može generirati iz jednostavnih biomolekula proteinske prirode, kao što su glukozne aminokiseline i glicerol, a druga dolazi iz lipolize triglicerida u masnom tkivu.

Laktat također funkcionira kao supstrat i, u manjoj mjeri, neparne lančane masne kiseline.

Navedite zalihe glukoze

Glukoneogeneza je od velike važnosti za živa bića, a posebno za ljudsko tijelo. To je zbog toga što u posebnim slučajevima osigurava veliku potražnju za glukozom koju zahtijeva mozak (120 grama dnevno, približno).

Koji dijelovi tijela zahtijevaju glukozu? Živčani sustav, renalna srž, među ostalim tkivima i stanicama, kao što su crvene krvne stanice, koje koriste glukozu kao jedini ili glavni izvor energije i ugljika.

Spremnici za glukozu poput glikogena pohranjenog u jetri i mišićima jedva su dovoljni za jedan dan. Ovo bez razmatranja dijeta ili intenzivnih vježbi. Iz tog razloga, kroz glukoneogenezu, tijelo se opskrbljuje s glukozom koja nastaje iz drugih ne-ugljikohidratnih prekursora ili supstrata..

Isto tako, ovaj put intervenira u homeostazi glukoze. Glukoza nastala ovim putem, osim što je izvor energije, je supstrat drugih anaboličkih reakcija.

Primjer za to je slučaj biosinteze biomolekula. Među njima su glukokonjugati, glikolipidi, glikoproteini i aminoazuciri i drugi heteropolisaharidi.

Faze (reakcije) glukoneogeneze

Sintetički put

Glukoneogeneza se provodi u citosolu ili citoplazmi stanica, uglavnom jetre i u manjoj mjeri u citoplazmi stanica renalnog korteksa..

Njegov sintetski put čini veliki dio reakcija glikolize (katabolički put glukoze), ali u suprotnom smjeru.

Međutim, važno je napomenuti da će 3 reakcije glikolize koje su termodinamički ireverzibilne biti u glukoneogenezi kataliziranoj specifičnim enzimima različitima od onih uključenih u glikolizu, što omogućuje da se reakcije odvijaju u suprotnom smjeru.

To su specifično one glikolitičke reakcije koje kataliziraju enzimi heksokinaza ili glukokinaza, fosfruktokinaza i piruvat kinaza.

Pregledom ključnih koraka glukoneogeneze katalizirane specifičnim enzimima, pretvorba piruvata u fosfoenolpiruvat zahtijeva niz reakcija.

Prvi se pojavljuje u mitohondrijskom matriksu s konverzijom piruvata u oksaloacetat, kataliziranu piruvat karboksilazom..

Za uzimanje oksaloacetata, on se mora pretvoriti u malat pomoću mitohondrijske malat dehidrogenaze. Ovaj se enzim transportira mitohondrijama u citosol, gdje se opet pretvara u oksaloacetat malat dehidrogenazom koja se nalazi u staničnoj citoplazmi..

Djelovanje enzima fosfoenolpiruvat karboksikinaze

Djelovanjem enzima fosfoenolpiruvat karboksikinaze (PEPCK) oksaloacetat se pretvara u fosfoenolpiruvat. Odgovarajuće reakcije prikazane su u nastavku:

Piruvat + CO2 + H2O + ATP => Oksaloacetat + ADP + Pja + 2H+

Oksaloacetat + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO2 + BDP

Svi ovi događaji omogućuju transformaciju piruvata u fosfoenolpiruvat bez intervencije piruvat kinaze, koja je specifična za glikolitički put.

Međutim, fosfoenolpiruvat se transformira u fruktoza-1,6-bisfosfat djelovanjem glikolitičkih enzima koji kataliziraju ove reakcije na reverzibilan način..

Djelovanje enzima fruktoza-1,6-bisfosfataze

Sljedeća reakcija koja zamjenjuje djelovanje fosfofruktokinaze u glikolitičkom putu je ona koja transformira fruktozu-1,6-bisfosfat u fruktoza-6-fosfat. Enzim fruktoza-1,6-bisfosfataza katalizira ovu reakciju u glukoneogenom putu, koji je hidrolitički i sažeto je prikazan u nastavku:

Fruktoza-1,6-bisfosfat + H2O => Fruktoza-6-fosfat + Pja

To je jedna od točaka regulacije glukoneogeneze, budući da ovaj enzim zahtijeva Mg2+ za vašu aktivnost. Fruktoza-6-fosfat prolazi kroz reakciju izomerizacije koja se katalizira enzimom fosfoglukoizomeraza koji ga pretvara u glukozu-6-fosfat.

Djelovanje enzima glukoza-6-fosfataze

Konačno, treća od tih reakcija je konverzija glukoza-6-fosfata u glukozu.

To se odvija kroz djelovanje glukoza-6-fosfataze koja katalizira reakciju hidrolize i koja zamjenjuje ireverzibilno djelovanje heksokinaze ili glukokinaze u glikolitičkom putu.

Glukoza-6-fosfat + H2O => Glukoza + Pja

Ovaj enzim glukoza-6-fosfataza vezan je za endoplazmatski retikulum jetrenih stanica. Također je potreban Mg kofaktor2+ ostvariti svoju katalitičku funkciju.

Njegov položaj jamči funkciju jetre kao sintetizatora glukoze kako bi se zadovoljile potrebe drugih organa.

Glukoneogeni prekursori

Kada u tijelu nema dovoljno kisika, kao što se može dogoditi u mišićima i eritrocitima u slučaju duljeg vježbanja, dolazi do fermentacije glukoze; to jest, glukoza nije potpuno oksidirana u anaerobnim uvjetima i stoga se proizvodi laktat.

Isti proizvod može proći u krv i odatle u jetru. Tamo će djelovati kao glukoneogeni supstrat, jer će nakon ulaska u Cori ciklus laktat postati piruvat. Ova transformacija je posljedica djelovanja enzima laktat dehidrogenaze.

laktat

Laktat je važan glukoneogeni supstrat ljudskog tijela i kada se rezerve glikogena iscrpe, pretvaranje laktata u glukozu pomaže u obnavljanju glikogena u mišićima i jetri..

piruvat

S druge strane, kroz reakcije koje čine takozvani ciklus glukoza-alanin, javlja se transaminacija piruvata.

To se nalazi u ekstra hepatičkim tkivima, pretvarajući piruvat u alanin, što je još jedan od važnih glukoneogenih supstrata..

U ekstremnim uvjetima produljenog gladovanja ili drugih metaboličkih promjena, katabolizam bjelančevina bit će izvor glukogenskih aminokiselina kao posljednja opcija. To će biti posrednici Krebsovog ciklusa i generirati oksaloacetat.

Glicerol i drugi

Glicerol je jedini važan glukoneogeni supstrat koji proizlazi iz metabolizma lipida.

Otpušta se tijekom hidrolize triacilglicerida koji se pohranjuju u masno tkivo. Oni se transformiraju uzastopnim reakcijama fosforilacije i dehidrogenacije u dihidroksiaceton fosfat, koji prate glukoneogeni put do nastanka glukoze.

S druge strane, nekoliko neparnih masnih kiselina su glukoneogene.

Regulacija glukoneogeneze

Jedna od prvih kontrola glukoneogeneze provodi se unosom hrane s niskim sadržajem ugljikohidrata, što dovodi do normalne razine glukoze u krvi..

Nasuprot tome, ako je unos ugljikohidrata nizak, put glukoneogeneze bit će važan za zadovoljavanje potreba glukoze u organizmu..

Postoje i drugi čimbenici uključeni u recipročnu regulaciju između glikolize i glukoneogeneze: razine ATP-a. Kada su visoke, glikoliza je inhibirana, dok je glukoneogeneza aktivirana.

Suprotno se događa s razinama AMP-a: ako su visoke, aktivira se glikoliza, ali se glukoneogeneza inhibira.

U reakcijama kataliziranim specifičnim enzimima u glukoneogenezi postoje određene kontrolne točke. Što je? Koncentracija enzimskih supstrata i kofaktora kao što je Mg2+, i postojanje aktivatora kao što je fosfofruktokinaza.

Fosfofruktokinaza se aktivira AMP-om i utjecajem hormona gušterače inzulina, glukagona, pa čak i nekih glukokortikoida.

reference

  1. Mathews, Holde i Ahern. (2002). Biochemistry (3. izd.). Madrid: PEARSON
  2. Wikiknjige. (2018.). Principi biokemije / glukoneogeneze i glikogeneze. Preuzeto s: en.wikibooks.org
  3. Shashikant Ray. (Prosinac 2017.). Regulacija glukoneogeneze, mjerenja i poremećaji. Preuzeto iz: researchgate.net
  4. Glukoneogenezu. [PDF]. Preuzeto iz: imed.stanford.edu
  5. Predavanje 3 - Glikoliza i glukoneogeneza. [PDF]. Preuzeto iz: chem.uwec.edu
  6. Glukoneogenezu. [PDF]. Preuzeto iz: chemistry.creighton.edu