Glukoneogeneze (reakce) a regulace

glukoneogeneze Jedná se o metabolický proces, který se vyskytuje téměř ve všech živých bytostech, včetně rostlin, zvířat a různých druhů mikroorganismů. Obsahuje syntézu nebo tvorbu glukózy ze sloučenin obsahujících uhlík, které nejsou sacharidy, jako jsou aminokyseliny, glykogeny, glycerol a laktát..

Je to jeden ze způsobů metabolismu sacharidů anabolického typu. Syntetizuje nebo tvoří molekuly glukózy přítomné hlavně v játrech a v menší míře v kůře ledvin člověka a zvířat..

Tento anabolický proces nastává po inverzním smyslu katabolické dráhy glukózy, který má v ireverzibilních bodech glykolýzy různé specifické enzymy..

Glukoneogeneze je důležitá pro zvýšení hladin glukózy v krvi a tkáních v případech hypoglykémie. To také zmírňuje pokles koncentrace sacharidů v prodloužených půstech nebo v jiných situacích aversas.

Index

• 1 Charakteristika
  • 1.1 Jedná se o anabolický proces
  • 1.2 Zajistěte dodávky glukózy
• 2 Fáze (reakce) glukoneogeneze
  • 2.1 Syntetická trasa
  • 2.2 Působení enzymu fosfoenolpyruvát karboxykinázy
  • 2.3 Účinek enzymu fruktóza-1,6-bisfosfatáza
  • 2.4 Účinek enzymu glukóza-6-fosfatáza
• 3 Glukoneogenní prekurzory
  • 3.1
  • 3.2 Pyruvát
  • 3.3 Glycerol a další
• 4 Regulace glukoneogeneze
• 5 Odkazy

Vlastnosti

Je to anabolický proces

Glukoneogeneze je jedním z anabolických procesů metabolismu sacharidů. Prostřednictvím svého mechanismu se glukóza syntetizuje z prekurzorů nebo substrátů tvořených malými molekulami.

Glukóza může být generována z jednoduchých biomolekul proteinové povahy, jako jsou glukogenní aminokyseliny a glycerol, druhá z lipolýzy triglyceridů v tukové tkáni.

Laktát také funguje jako substrát a v menší míře i mastné kyseliny s lichým řetězcem.

Zajistěte dodávky glukózy

Glukoneogeneze má velký význam pro živé bytosti a zejména pro lidské tělo. Je to proto, že slouží ve zvláštních případech k vysoké poptávce po glukóze, kterou mozek vyžaduje (120 gramů denně, přibližně).

Jaké části těla vyžadují glukózu? Nervový systém, ledvina, mezi jinými tkáněmi a buňkami, jako jsou červené krvinky, které používají glukózu jako jediný nebo hlavní zdroj energie a uhlíku.

Obchody s glukózou, jako je glykogen uložený v játrech a svalech, jsou sotva dost na jeden den. To bez ohledu na diety nebo intenzivní cvičení. Z tohoto důvodu je prostřednictvím glukoneogeneze tělo dodáváno glukózou vytvořenou z jiných prekurzorů sacharidů nebo substrátů bez sacharidů..

Podobně tato cesta zasahuje do homeostázy glukózy. Glukóza vytvořená touto cestou, kromě toho, že je zdrojem energie, je substrátem jiných anabolických reakcí.

Příkladem je případ biosyntézy biomolekul. Mezi nimi jsou glukokonjugáty, glykolipidy, glykoproteiny a aminoazuary a další heteropolysacharidy.

Fáze (reakce) glukoneogeneze

Syntetická cesta

Glukoneogeneze se provádí v cytosolu nebo cytoplazmě buněk, především jater a v menší míře v cytoplazmě buněk ledvinové kůry..

Jeho syntetická cesta představuje velkou část reakcí glykolýzy (katabolická dráha glukózy), ale v opačném směru.

Je však důležité poznamenat, že 3 reakce glykolýzy, které jsou termodynamicky ireverzibilní, budou v glukoneogenezi katalyzované specifickými enzymy odlišnými od těch, které se účastní glykolýzy, což umožňuje, aby reakce probíhaly v opačném směru..

Jedná se konkrétně o glykolytické reakce katalyzované enzymy hexokináza nebo glukokináza, fosfofruktokináza a pyruvát kináza.

Při přezkoumání klíčových kroků glukoneogeneze katalyzovaných specifickými enzymy vyžaduje konverze pyruvátu na fosfoenolpyruvát řadu reakcí.

První se vyskytuje v mitochondriální matrici s přeměnou pyruvátu na oxaloacetát, katalyzovanou pyruvátkarboxylázou..

Aby se oxaloacetát mohl zúčastnit, musí být převeden na malát mitochondriální malátovou dehydrogenázou. Tento enzym je transportován mitochondriemi do cytosolu, kde je opět transformován na oxaloacetát pomocí dehydrogenázy malátu nalezené v buněčné cytoplazmě..

Působení enzymu fosfoenolpyruvát karboxykinázy

Působením enzymu fosfoenolpyruvát karboxykinázy (PEPCK) se oxaloacetát převede na fosfoenolpyruvát. Příslušné reakce jsou shrnuty níže:

Pyruvát + CO₂ + H₂O + ATP => Oxaloacetát + ADP + P_i + 2H⁺

Oxaloacetát + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO₂ + HDP

Všechny tyto události umožňují transformaci pyruvátu na fosfoenolpyruvát bez zásahu pyruvátkinázy, která je specifická pro glykolytickou dráhu..

Fosfoenolpyruvát je však transformován na fruktosa-1,6-bisfosfát působením glykolytických enzymů, které tyto reakce katalyzují reverzibilním způsobem..

Účinek enzymu fruktosa-1,6-bisfosfatázy

Další reakce, která nahrazuje působení fosfofruktokinázy v glykolytické dráze, je ta, která transformuje fruktosa-1,6-bisfosfát na fruktóza-6-fosfát. Enzym fruktosa-1,6-bisfosfatáza katalyzuje tuto reakci v glukoneogenní dráze, která je hydrolytická a je shrnuta níže:

Fruktóza-l, 6-bisfosfát + H₂O => Fruktóza-6-fosfát + P_i

To je jeden z regulačních bodů glukoneogeneze, protože tento enzym vyžaduje Mg²⁺ pro vaši činnost. Fruktosa-6-fosfát podléhá izomerační reakci katalyzované enzymem fosfoglukoisomeráza, která ho transformuje na glukóza-6-fosfát..

Působení enzymu glukóza-6-fosfatáza

Třetí z těchto reakcí je nakonec konverze glukóza-6-fosfátu na glukózu.

To probíhá působením glukóza-6-fosfatázy, která katalyzuje hydrolytickou reakci a která nahrazuje ireverzibilní působení hexokinázy nebo glukokinázy v glykolytické dráze..

Glukóza-6-fosfát + H₂O => Glukóza + P_i

Tento enzym glukóza-6-fosfatáza je navázán na endoplazmatické retikulum jaterních buněk. Potřebuje také Mg kofaktor²⁺ vykonávat svou katalytickou funkci.

Jeho poloha zaručuje funkci jater jako syntetizátoru glukózy, aby vyhovovala potřebám jiných orgánů.

Glukoneogenní prekurzory

Když v těle není dostatek kyslíku, jak se to může stát ve svalech a erytrocytech v případě dlouhodobého cvičení, dochází ke kvašení glukózy; to znamená, že glukóza není zcela oxidována za anaerobních podmínek, a proto je produkován laktát.

Tento stejný produkt může projít do krve a odtud do jater. Tam bude působit jako glukoneogenní substrát, protože při vstupu do Coriho cyklu se laktát změní na pyruvát. Tato transformace je způsobena působením enzymu laktát dehydrogenázy.

Laktát

Laktát je důležitým glukoneogenním substrátem lidského těla a jakmile jsou zásoby glykogenu vyčerpány, přeměna laktátu na glukózu pomáhá doplnit zásobu glykogenu ve svalech a játrech..

Pyruvát

Na druhé straně, přes reakce, které tvoří tzv. Glukózo-alaninový cyklus, dochází k transaminaci pyruvátu.

Toto je nalezené v extra jaterních tkáních, dělat přeměnu pyruvate na alanin, který je další z důležitých glukoneogenních substrátů..

V extrémních podmínkách dlouhodobého půstu nebo jiných metabolických změn bude katabolismus proteinů jako poslední možnost zdrojem glukogenních aminokyselin. Ty budou tvořit prostředníky Krebsova cyklu a generovat oxaloacetát.

Glycerol a další

Glycerol je jediný glukoneogenní substrát, který je důležitý z metabolismu lipidů.

Je uvolňován při hydrolýze triacylglyceridů, které jsou skladovány v tukové tkáni. Ty jsou transformovány následnými reakcemi fosforylace a dehydrogenace na dihydroxyaceton fosfát, který následuje glukoneogenní cestu k tvorbě glukózy..

Na druhou stranu, několik mastných kyselin s lichým řetězcem je glukoneogenní.

Regulace glukoneogeneze

Jedna z prvních kontrol glukoneogeneze se provádí příjemem potravin s nízkým obsahem sacharidů, což vede k normální hladině glukózy v krvi..

Naopak, pokud je příjem sacharidů nízký, bude cesta glukoneogeneze důležitá pro splnění požadavků glukózy na organismus..

Mezi reciproční regulací mezi glykolýzou a glukoneogenezí patří i další faktory: hladiny ATP. Když jsou vysoké, glykolýza je inhibována, zatímco glukoneogeneze je aktivována.

Opak je s hladinami AMP: pokud jsou vysoké, je aktivována glykolýza, ale glukoneogeneze je inhibována.

V reakcích katalyzovaných specifickými enzymy v glukoneogenezi existují určité kontrolní body. Co? Koncentrace enzymatických substrátů a kofaktorů, jako je Mg²⁺, a existenci aktivátorů, jako je fosfofruktokináza.

Fosfofruktokináza je aktivována AMP a vliv pankreatických hormonů inzulínu, glukagonu a dokonce i některých glukokortikoidů..

Odkazy

1. Mathews, Holde a Ahern. (2002). Biochemie (3. vydání). Madrid: PEARSON
2. Wikibooks. (2018). Principy biochemie / Glukoneogeneze a glykogeneze. Převzato z: en.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (Prosinec 2017). Regulace glukoneogeneze, měření a poruchy. Převzato z: researchgate.net
4. Glukoneogeneze [PDF] Převzato z: imed.stanford.edu
5. Přednáška 3-Glykolýza a Glukoneogeneze. [PDF] Převzato z: chem.uwec.edu
6. Glukoneogeneze [PDF] Převzato z: chemistry.creighton.edu