Faze glukokoneogeneze (reakcije) in regulacija



The glukoneogenezo Gre za presnovni proces, ki se pojavlja v skoraj vseh živih bitjih, vključno z rastlinami, živalmi in različnimi vrstami mikroorganizmov. Sestoji iz sinteze ali tvorbe glukoze iz spojin, ki vsebujejo ogljik in ki niso ogljikovi hidrati, kot so aminokisline, glikogeni, glicerol in laktat..

Je eden izmed načinov presnove ogljikovih hidratov, ki je anaboličnega tipa. Sintetizira ali tvori molekule glukoze, ki so prisotne predvsem v jetrih in v manjši meri v možganih možganov ledvic ljudi in živali.

Ta anabolični proces se pojavi po inverznem pomenu katabolne poti glukoze, ki ima različne specifične encime v ireverzibilnih točkah glikolize..

Glukoneogeneza je pomembna za povečanje ravni glukoze v krvi in ​​tkivih v primerih hipoglikemije. Prav tako ublaži zmanjšanje koncentracije ogljikovih hidratov pri dolgotrajnih postih ali v drugih situacijah.

Indeks

  • 1 Značilnosti
    • 1.1 To je anabolični proces
    • 1.2 Zagotovite zaloge glukoze
  • 2 Faze (reakcije) glukoneogeneze
    • 2.1 Sintetična pot
    • 2.2 Delovanje encima fosfoenolpiruvat karboksikinaze
    • 2.3 Ukrep encima fruktoza-1,6-bisfosfataze
    • 2.4 Delovanje encima glukoza-6-fosfataze
  • 3 Glukoneogeni prekurzorji
    • 3.1 Laktat
    • 3.2 Piruvat
    • 3.3 Glicerol in drugi
  • 4 Regulacija glukoneogeneze
  • 5 Reference

Funkcije

To je anabolični proces

Glukoneogeneza je eden od anaboličnih procesov presnove ogljikovih hidratov. Skozi njegov mehanizem se glukoza sintetizira iz prekurzorjev ali substratov, ki jih tvorijo majhne molekule.

Glukozo lahko ustvarimo iz preprostih biomolekul proteinske narave, kot so glukozne aminokisline in glicerol, druga pa iz lipolize trigliceridov v maščobnem tkivu..

Laktat deluje tudi kot substrat in, v manjši meri, na neparne verige maščobnih kislin.

Zagotovite zaloge glukoze

Glukoneogeneza je zelo pomembna za živa bitja in še posebej za človeško telo. Razlog za to je, da v posebnih primerih zagotavlja veliko povpraševanje po glukozi, ki jo potrebujejo možgani (približno 120 gramov na dan)..

Kateri deli telesa zahtevajo glukozo? Živčni sistem, ledvična veja, med drugimi tkivi in ​​celicami, kot so rdeče krvne celice, ki uporabljajo glukozo kot edini ali glavni vir energije in ogljika.

Shranjevanje glukoze, kot je glikogen v jetrih in mišicah, je komaj dovolj za en dan. To brez upoštevanja prehrane ali intenzivnih vaj. Iz tega razloga se skozi glukoneogenezo telo oskrbuje z glukozo, ki nastane iz drugih predhodnih sestavin ali substratov, ki niso ogljikovi hidrati..

Tudi ta pot poseže v homeostazo glukoze. Glukoza, ki jo tvori ta pot, poleg tega, da je vir energije, je substrat drugih anaboličnih reakcij.

Primer tega je primer biosinteze biomolekul. Med njimi so glukokonjugati, glikolipidi, glikoproteini in aminoazuciri ter drugi heteropolisaharidi..

Faze (reakcije) glukoneogeneze

Sintetična pot

Glukoneogeneza se izvaja v citosolu ali citoplazmi celic, predvsem jeter in v manjši meri v citoplazmi celic ledvične skorje..

Njegova sintetična pot predstavlja velik del reakcij glikolize (katabolne poti glukoze), vendar v nasprotni smeri..

Vendar je pomembno omeniti, da bodo 3 reakcije glikolize, ki so termodinamično ireverzibilne, v glukoneogenezi katalizirane s specifičnimi encimi, ki se razlikujejo od tistih, ki sodelujejo pri glikolizi, kar omogoča, da se reakcije pojavijo v nasprotni smeri..

To so predvsem glikolitične reakcije, ki jih katalizirajo encimi heksokinaza ali glukokinaza, fosfofruktokinaza in piruvat kinaza.

Pregled ključnih korakov glukoneogeneze, ki jo katalizirajo specifični encimi, zahteva pretvorbo piruvata v fosfoenolpiruvat..

Prvi se pojavi v mitohondrijskem matriksu s pretvorbo piruvata v oksaloacetat, ki ga katalizira piruvat karboksilaza..

Za sodelovanje pri oksaloacetatu ga je treba pretvoriti v malat z mitohondrijsko malat dehidrogenazo. Ta encim prenaša mitohondriji v citosol, kjer se z malat dehidrogenazo, ki jo najdemo v celični citoplazmi, znova pretvori v oksaloacetat..

Delovanje encima fosfoenolpiruvat karboksikinaze

Z delovanjem encima fosfoenolpiruvat karboksikinaze (PEPCK) se oksaloacetat pretvori v fosfoenolpiruvat. Posamezne reakcije so povzete v nadaljevanju:

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

Oksaloacetat + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO2 + BDP

Vsi ti dogodki omogočajo pretvorbo piruvata v fosfoenolpiruvat brez intervencije piruvat kinaze, ki je specifična za glikolitično pot..

Vendar se fosfoenolpiruvat transformira v fruktozo-1,6-bisfosfat z delovanjem glikolitičnih encimov, ki katalizirajo te reakcije reverzibilno..

Delovanje encima fruktoza-1,6-bisfosfataze

Naslednja reakcija, ki nadomešča delovanje fosfofruktokinaze v glikolitični poti, je tista, ki spremeni fruktozo-1,6-bisfosfat v fruktozo-6-fosfat. Encim fruktoza-1,6-bisfosfataza katalizira to reakcijo v glukoneogeni poti, ki je hidrolitična in je povzeta spodaj:

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

To je ena od regulacijskih točk glukoneogeneze, ker ta encim zahteva Mg2+ za vašo dejavnost. Fruktoza-6-fosfat je podvržen reakciji izomerizacije, ki jo katalizira encim fosfoglukoizomeraza, ki ga spremeni v glukozo-6-fosfat.

Delovanje encima glukoza-6-fosfataze

Tretji od teh reakcij je pretvorba glukoze-6-fosfata v glukozo.

To poteka skozi delovanje glukoze-6-fosfataze, ki katalizira reakcijo hidrolize in nadomešča nepovratno delovanje heksokinaze ali glukokinaze v glikolitični poti.

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

Ta encim glukoza-6-fosfataza je vezan na endoplazmatski retikulum jetrnih celic. Potreben je tudi kofaktor Mg2+ katalitično funkcijo.

Njegov položaj zagotavlja delovanje jeter kot sintetizatorja glukoze za zadovoljevanje potreb drugih organov.

Glukoneogeni prekurzorji

Ko v telesu ni dovolj kisika, kot se lahko zgodi v mišicah in eritrocitih v primeru daljše vadbe, pride do fermentacije glukoze; to pomeni, da glukoza ni popolnoma oksidirana v anaerobnih pogojih in zato nastaja laktat.

Isti izdelek lahko preide v kri in od tam v jetra. Tam bo deloval kot glukoneogeni substrat, saj se bo ob vstopu v Cori cikel laktat spremenil v piruvat. Ta transformacija je posledica delovanja encima laktat dehidrogenaze.

Laktat

Laktat je pomemben glukoneogeni substrat človeškega telesa in ko so zaloge glikogena izčrpane, pretvorba laktata v glukozo pomaga pri obnovi glikogena v mišicah in jetrih..

Piruvat

Po drugi strani pa se po reakcijah, ki sestavljajo tako imenovani cikel glukoza-alanin, pojavi transaminacija piruvata..

To najdemo v dodatnih jetrnih tkivih, zaradi česar preoblikovanje piruvata v alanin, ki je še eden od pomembnih glukoneogenih substratov..

V ekstremnih pogojih dolgotrajnega gladovanja ali drugih presnovnih sprememb bo katabolizem beljakovin vir glukogenskih aminokislin kot zadnja možnost. To bodo posredniki Krebsovega cikla in tvorijo oksaloacetat.

Glicerol in drugi

Glicerol je edini pomembni glukoneogeni substrat, ki izhaja iz presnove lipidov.

Izpusti se med hidrolizo triacilgliceridov, ki so shranjeni v maščobnem tkivu. Te se pretvorijo z zaporednimi reakcijami fosforilacije in dehidrogenacije v dihidroksiaceton fosfat, ki sledijo glukoneogeni poti do tvorbe glukoze.

Po drugi strani pa je malo ligaških maščobnih kislin glukoneogen.

Regulacija glukoneogeneze

Ena od prvih kontrol glukoneogeneze se izvaja z vnosom živil z nizko vsebnostjo ogljikovih hidratov, ki vodijo do normalne ravni glukoze v krvi..

Nasprotno, če je vnos ogljikovih hidratov nizek, bo pot glukoneogeneze pomembna za zadovoljevanje potreb glukoze v organizmu..

Obstajajo drugi dejavniki, ki sodelujejo pri vzajemni regulaciji med glikolizo in glukoneogenezo: ravni ATP. Ko so visoki, se glikoliza zavira, aktivira pa se glukoneogeneza.

Nasprotno se zgodi z ravnmi AMP: če so visoke, se aktivira glikoliza, vendar se glukoneogeneza zavira.

V reakcijah, ki jih katalizirajo specifični encimi v glukoneogenezi, obstajajo določene kontrolne točke. Kateri? Koncentracija encimskih substratov in kofaktorjev, kot je Mg2+, in obstoj aktivatorjev, kot je fosfofruktokinaza.

Fosforfruktokinazo aktivira AMP in vpliv hormonov trebušne slinavke insulina, glukagona in celo nekaterih glukokortikoidov.

Reference

  1. Mathews, Holde in Ahern. (2002). Biokemija (3. izd.). Madrid: PEARSON
  2. Wikiknjige. (2018). Principi biokemije / glukoneogeneze in glikogeneze. Vzeto iz: en.wikibooks.org
  3. Shashikant Ray. (December 2017). Glukoneogeneza, meritve in motnje. Vzeto iz: researchgate.net
  4. Glukoneogeneza [PDF] Vzeto iz: imed.stanford.edu
  5. Predavanje 3 - Glikoliza in glukoneogeneza. [PDF] Vzeto iz: chem.uwec.edu
  6. Glukoneogeneza [PDF] Vzeto iz: chemistry.creighton.edu