GLUKONEOGENEZA: STADIJI (REAKCIJE) IN REGULACIJA - KEMIJA - 2026

Glukoneogenezo je presnovni proces, ki se pojavlja v skoraj vseh živih bitij, rastlin, živali in različne vrste mikroorganizmov. Sestavljen je iz sinteze ali tvorbe glukoze iz spojin, ki vsebujejo ogljik, ki niso ogljikovi hidrati, kot so aminokisline, glukogeni, glicerol in laktat.

Je ena od poti presnove ogljikovih hidratov, ki je anabolična. Sintetizira ali tvori molekule glukoze, ki so prisotne predvsem v jetrih in v manjši meri v skorji ledvic ljudi in živali.

Presnovna pot glukogeneze. Imena v modri barvi označujejo podlage poti, puščice v rdeči barvi edinstvene reakcije te poti, zdrobljene puščice kažejo reakcije glikolize, ki gredo proti tej poti, krepke puščice kažejo smer poti. Avtor BiobulletM, Wikimedia Commons

Ta anabolični postopek poteka po obratni smeri katabolične poti glukoze, ki ima na nepovratnih točkah glikolize različne specifične encime.

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

značilnosti

Gre za anabolični proces

Glukoneogeneza je eden izmed anaboličnih procesov metabolizma ogljikovih hidratov. S svojim mehanizmom se glukoza sintetizira iz predhodnih sestavin ali substratov, sestavljenih iz majhnih molekul.

Glukoza se lahko ustvari iz preprostih biomolekul beljakovinske narave, na primer glukogenih aminokislin in glicerola, ki izhajajo iz lipolize trigliceridov v maščobnem tkivu.

Laktat deluje tudi kot substrat in v manjši meri maščobne kisline z nenavadnimi verigami.

Zagotovite zaloge glukoze

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

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

Zaloge glukoze, kot je glikogen, shranjen v jetrih in mišicah, so komaj dovolj za en dan. To brez upoštevanja diete ali intenzivnih vaj. Zaradi tega se s pomočjo glukoneogeneze telo oskrbuje s glukozo, ki je nastala iz drugih predhodnih sestavin ali ogljikovih hidratov.

Tudi ta pot je vključena v homeostazo glukoze. Tako ustvarjena glukoza je poleg tega, da je vir energije, substrat za druge anabolične reakcije.

Primer tega je primer biosinteze biomolekule. Sem spadajo glikokonjugati, glikolipidi, glikoproteini in aminokisri ter drugi heteropolisaharidi.

Stopnje (reakcije) glukoneogeneze

Avtor AngelHerraez iz Wikimedia Commons

Sintetična pot

Glukoneogeneza poteka v citosolu ali citoplazmi celic, večinoma jeter in v manjši meri v citoplazmi celic ledvične skorje.

Njegova sintetična pot predstavlja velik del reakcij glikolize (glukozna katabolična pot), vendar v obratni smeri.

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

Gre za natančno tiste glikolitične reakcije, ki jih katalizirajo encimi hekokinaza ali glukokinaza, foshofruktokinaza in piruvat kinaza.

Ob pregledu ključnih korakov glukoneogeneze, kataliziranih s specifičnimi encimi, je za pretvorbo piruvata v fosfoenolpiruvat potrebnih več reakcij.

Prva se pojavi v mitohondrijskem matriksu s pretvorbo piruvata v oksaloacetat, kataliziran s piruvat karboksilazo.

Da bi oksaloacetat sodeloval, ga je treba pretvoriti v malat z mitohondrijsko malat dehidrogenazo. Ta encim se skozi mitohondrije transportira do citosola, kjer se z malat dehidrogenazo, ki jo najdemo v celični citoplazmi, transformira nazaj v oksaloacetat.

Delovanje encima fosfoenolpiruvat karboksikinaza

Z delovanjem encima fosfoenolpiruvat karboksikinaza (PEPCK) se oksaloacetat pretvori v fosfoenolpiruvat. Spodnje reakcije so povzete spodaj:

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

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

Delovanje encima fruktoza-1,6-bisfosfataza

Naslednja reakcija, ki zagotavlja delovanje foshofruktokinaze na glikolitični poti, je tista, ki fruktozo-1,6-bisfosfat pretvori v fruktozo-6-fosfat. Encim fruktoza-1,6-bisfosfataza katalizira to reakcijo na glukoneogeni poti, ki je hidrolizna in je povzeta spodaj:

To je ena od točk uravnavanja glukoneogeneze, saj ta encim za svojo aktivnost potrebuje Mg ²⁺ . Fruktoza-6-fosfat je podvržen reakciji izomerizacije, ki jo katalizira encim fosfoglikokoizomeraza, ki ga pretvori v glukozo-6-fosfat.

Delovanje encima glukoza-6-fosfataza

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

To poteka z delovanjem glukoza-6-fosfataze, ki katalizira reakcijo hidrolize in nadomešča nepovratno delovanje hekokinaze ali glukokinaze na glikolitični poti.

Ta encim glukoza-6-fosfataza je vezan na endoplazemski retikulum jetrnih celic. Kofaktor Mg ²⁺ potrebuje tudi katalitično funkcijo.

Njegova lokacija zagotavlja delovanje jeter kot sintetizatorja glukoze za oskrbo potreb drugih organov.

Glukoneogeni predhodniki

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

Ta isti izdelek lahko preide v kri in od tam doseže jetra. Tam bo deloval kot glukoneogeni substrat, saj se po vstopu v Cori cikel laktat pretvori v piruvat. Ta transformacija je posledica delovanja encima laktat dehidrogenaza.

Laktat

Laktat je pomemben glukoneogeni substrat v človeškem telesu in ko se zaloge glikogena izčrpajo, pretvorba laktata v glukozo pomaga obnoviti zaloge glikogena v mišicah in jetrih.

Piruvat

Po drugi strani pa skozi reakcije, ki sestavljajo tako imenovani glukozno-alaninski cikel, pride do piruvatne transaminacije.

To najdemo v zunaj jetrnih tkivih, ki piruvat pretvorijo v alanin, ki je še en pomemben glukoneogeni substrat.

V ekstremnih pogojih dolgotrajnega posta ali drugih presnovnih motenj bo katabolizem beljakovin vir glukogenih aminokislin kot zadnja možnost. Ti tvorijo vmesne snovi Krebsovega cikla in tvorijo oksaloacetat.

Glicerol in drugi

Glicerol je edini pomemben glukoneogeni substrat, ki izvira iz presnove lipidov.

Sprošča se med hidrolizo triakilgliceridov, ki so shranjeni v maščobnem tkivu. Te se transformirajo z zaporednimi reakcijami fosforilacije in dehidrogeniranja na dihidroksiaceton fosfat, ki sledijo glukoneogeni poti, da tvorijo glukozo.

Po drugi strani je malo maščobnih kislin z nenamernimi verigami glukoneogeno.

Uravnavanje glukoneogeneze

Eden prvih kontrol glukoneogeneze se izvaja z vnosom hrane z nizko vsebnostjo ogljikovih hidratov, ki spodbujajo normalno raven glukoze v krvi.

Če pa je vnos ogljikovih hidratov nizek, bo pot glukoneogeneze pomembna za izpolnjevanje telesnih potreb po glukozi.

Pri vzajemni ureditvi med glikolizo in glukoneogenezo obstajajo še drugi dejavniki: ravni ATP. Ko so visoke, glikoliza zavira, glukoneogeneza pa se aktivira.

Z ravnjo AMP se dogaja ravno obratno: če so visoke, se glikoliza aktivira, glukoneogeneza pa je zavirana.

V glukoneogenezi obstajajo določene kontrolne točke za specifične encimske reakcije. Kateri? Koncentracija encimskih substratov in kofaktorjev, kot je Mg ²⁺ , in obstoj aktivatorjev, kot je foshofruktokinaza.

Foshofruktokinaza se aktivira z AMP in vplivom hormonov trebušne slinavke inzulina, glukagona in celo nekaterih glukokortikoidov.

Reference

1. Mathews, Holde in Ahern. (2002). Biokemija (3. izd.). Madrid: PEARSON
2. Wikibooks. (2018). Načela biokemije / glukoneogeneza in glikogeneza. Izvedeno iz: en.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (December 2017). Uredba, meritve in motnje glukoneogeneze. Izvedeno iz: researchgate.net
4. Glukoneogeneza. . Vzeto iz: imed.stanford.edu
5. Predavanje 3-glikoliza in glukoneogeneza. . Vzeto iz: chem.uwec.edu
6. Glukoneogeneza. . Vzeto iz: chemistry.creighton.edu