Glükoneogeneesi etapid (reaktsioonid) ja regulatsioon



The glükoneogenees See on ainevahetusprotsess, mis toimub peaaegu kõigis elusolendites, sealhulgas taimedes, loomades ja mitmesugustes mikroorganismides. See koosneb glükoosi sünteesist või moodustumisest süsinikku sisaldavatest ühenditest, mis ei ole süsivesikud, nagu aminohapped, glükogeenid, glütserool ja laktaat.

See on üks anaboolse süsivesikute metabolismi viise. Sünteesib või moodustab glükoosimolekule, mis esinevad peamiselt maksas ja vähemal määral ka inimeste ja loomade neerude ajukoores..

See anaboolne protsess toimub pärast glükoosi kataboolse tee vastupidist tunnet, millel on erinevad spetsiifilised ensüümid glükolüüsi pöördumatutes punktides..

Glükoneogenees on oluline veres ja kudedes glükoosisisalduse suurendamiseks hüpoglükeemia korral. Samuti pehmendab see süsivesikute kontsentratsiooni vähenemist pikemates paastudes või muudes olukordades.

Indeks

  • 1 Omadused
    • 1.1 See on anaboolne protsess
    • 1.2 Pakkuda glükoosi
  • 2 Glükoneogeneesi etapid (reaktsioonid)
    • 2.1 Sünteetiline marsruut
    • 2.2 Fenofenoolpüruvaadi karboksükinaasi ensüümi toime
    • 2.3 Fuktoosi-1,6-bisfosfataasi ensüümi toime
    • 2.4 Glükoosi-6-fosfataasi ensüümi toime
  • 3 Glükoogeensed prekursorid
    • 3.1 Laktaat
    • 3.2 Püruvaat
    • 3.3 Glütserool ja teised
  • 4 Glükoneogeneesi reguleerimine
  • 5 Viited

Omadused

See on anaboolne protsess

Glükoneogenees on üks süsivesikute metabolismi anaboolseid protsesse. Selle mehhanismi abil sünteesitakse glükoos väikeste molekulide poolt moodustatud lähteainetest või substraatidest.

Glükoosi saab genereerida valkudega lihtsatest biomolekulidest, nagu glükoogeensed aminohapped ja glütserool, teine ​​rasvkoes sisalduva triglütseriidide lipolüüsist..

Laktaat toimib ka substraadina ja vähemal määral ka paaritu ahelaga rasvhapetena.

Pakkuda glükoosi

Glükoneogenees on elusolendite ja eriti inimkeha jaoks väga oluline. Seda seetõttu, et see annab erijuhtudel suure nõudluse glükoosi järele, mida aju vajab (umbes 120 grammi päevas).

Millised kehaosad vajavad glükoosi? Närvisüsteem, neerupuudulikkus teiste kudede ja rakkude, näiteks punaste vereliblede hulgas, mis kasutavad glükoosi ainsa või peamise energiaallikana..

Glükoosipoodid, nagu glükogeen, mida hoitakse maksas ja lihastes, on vaevu ühe päeva jooksul. Seda ilma toitumise või intensiivsete treeninguteta. Sel põhjusel varustatakse keha glükoneogeneesi kaudu glükoosiga, mis on moodustunud muudest süsivesinike prekursoritest või substraatidest..

Samuti sekkub see tee glükoosi homöostaasi. Selle tee poolt moodustunud glükoos on lisaks energiaallikale ka teiste anaboolsete reaktsioonide substraat.

Selle näiteks on biomolekulide biosünteesi juhtum. Nende hulgas on glükokonjugaadid, glükolipiidid, glükoproteiinid ja aminoasukariidid ning teised heteropolüsahhariidid.

Glükoneogeneesi etapid (reaktsioonid)

Sünteetiline marsruut

Glükoneogeneesi viiakse läbi rakkude tsütosoolis või tsütoplasmas, peamiselt maksas ja vähemal määral neerukoorme rakkude tsütoplasmas..

Selle sünteetiline tee moodustab suure osa glükolüüsi reaktsioonidest (glükoosi kataboolne rada), kuid vastupidises suunas.

Siiski on oluline märkida, et kolm glükolüüsi reaktsiooni, mis on termodünaamiliselt pöördumatud, on glükoneogeneesis, mida katalüüsivad spetsiifilised ensüümid, mis erinevad glükolüüsis osalenud ensüümidest, mis võimaldab reaktsioonid toimuda vastupidises suunas.

Need on konkreetselt need glükolüütilised reaktsioonid, mida katalüüsib ensüümide heksokinaas või glükokinaas, fosfofruktokinaas ja püruvaadi kinaas.

Vaadeldes glükoogeneesi olulisi etappe, mida katalüüsivad spetsiifilised ensüümid, nõuab püruvaadi muundumine fosfoenolpüruvaadiks rea reaktsioone..

Esimene toimub mitokondrite maatriksis püruvaadi muundamisega oksaloatsetaadiks, mida katalüüsib püruvaadi karboksülaas.

Oksaloatsetaadi osalemiseks omakorda tuleb mitokondriaalse malaatdehüdrogenaasi abil muuta see malaadiks. See ensüüm transporditakse mitokondrite poolt tsütosoolile, kus see transformeerub uuesti tsütoplasmas leiduva malaadi dehüdrogenaasi abil oksaloatsetaadiks..

Fenofenoolpüruvaadi karboksükinaasi ensüümi toime

Fenofenoolpüruvaadi karboksükinaasi (PEPCK) ensüümi toimel muundatakse oksaloatsetaat fosfoenolpüruvaadiks. Vastavad reaktsioonid on kokku võetud allpool:

Püruvaat + CO2 + H2O + ATP => Oksaloatsetaat + ADP + Pi + 2H+

Oksaloatsetaat + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO2 + SKP

Kõik need sündmused võimaldavad püruvaadi muundumist fosfoenolpüruvaadiks ilma püruvaadi kinaasi sekkumiseta, mis on spetsiifiline glükolüütilise raja jaoks..

Siiski transformeeritakse fosfoloolpüruvaat fruktoos-1,6-bisfosfaadiks glükolüütiliste ensüümide toimel, mis katalüüsivad neid reaktsioone pöörduval viisil.

Fruktoosi-1,6-bisfosfataasi ensüümi toime

Järgmine reaktsioon, mis asendab fosfofruktokinaasi toimet glükolüütilises rada, on see, mis muundab fruktoos-1,6-bisfosfaadi fruktoos-6-fosfaadiks. Fruktoos-1,6-bisfosfataasi ensüüm katalüüsib seda reaktsiooni glükoonogeensel teel, mis on hüdrolüütiline ja mis on kokku võetud allpool:

Fruktoos-1,6-bisfosfaat + H2O => Fruktoos-6-fosfaat + Pi

See on üks glükoneogeneesi regulatsioonipunktidest, kuna see ensüüm vajab Mg-i2+ oma tegevuse jaoks. Fruktoos-6-fosfaat läbib isomerisatsioonireaktsiooni, mida katalüüsib ensüüm fosfoglükoisomeraas, mis muundab selle glükoos-6-fosfaadiks.

Glükoosi-6-fosfataasi ensüümi toime

Lõpuks on kolmandik nendest reaktsioonidest glükoosi-6-fosfaadi muutmine glükoosiks.

See toimub glükoosi-6-fosfataasi toimel, mis katalüüsib hüdrolüüsi reaktsiooni ja mis asendab heksokinaasi või glükokinaasi pöördumatu toime glükolüütilises rajal.

Glükoos-6-fosfaat + H2O => Glükoos + Pi

See ensüüm glükoos-6-fosfataas on seotud maksa rakkude endoplasmaatilise retikulumiga. Samuti vajab see Mg-kofaktorit2+ kasutada oma katalüütilist funktsiooni.

Selle asukoht tagab maksa kui glükoosi süntesaatori funktsiooni teiste elundite vajaduste rahuldamiseks.

Glükoogeensed lähteained

Kui kehas ei ole piisavalt hapnikku, kuna see võib toimuda lihastes ja erütrotsüütides pikaajalise kasutamise korral, toimub glükoosi kääritamine; see tähendab, et glükoos ei ole anaeroobsetes tingimustes täielikult oksüdeeritud ja seetõttu toodetakse laktaati.

Sama toode võib sattuda vere ja sealt maksasse. Seal toimib see glükoneogeense substraadina, kuna Cori tsüklisse sisenemisel muutub laktaat püruvaadiks. See transformatsioon on tingitud ensüümi laktaadi dehüdrogenaasi toimest.

Laktaat

Laktaat on inimkeha oluline glükoneogeenne substraat ja pärast glükogeeni reservide ammendumist aitab laktaadi muundumine glükoosiks täiendada glükogeeni kaupa lihastes ja maksas..

Püruvaat

Teisest küljest toimub reaktsioonid, mis moodustavad nn glükoosi-alaniini tsükli, püruvaadi transaminaat.

See on leitud ekstra maksakudedes, muutes püruvaadi transformeerumise alaniiniks, mis on teine ​​oluline glükoneogeensed substraadid..

Pikaajalise paastumise või muude metaboolsete muutuste äärmuslikes tingimustes on valkude katabolism viimane võimalus glükogeensete aminohapete allikaks. Need moodustavad Krebsi tsükli vahendajad ja tekitavad oksaloatsetaati.

Glütserool ja teised

Glütserool on ainus lipiidide ainevahetusest tingitud glükoneogeenne substraat.

See vabaneb rasvkoes säilitatavate triatsüülglütseriidide hüdrolüüsi käigus. Need transformeeritakse fosforüülimise ja dehüdrogeenimise järjestikuste reaktsioonidena dihüdroksüatsetoonfosfaadiks, mis järgivad glükoosogeenset rada glükoosi moodustamiseks..

Teisest küljest on mõned paaritu ahelaga rasvhapped glükoneogeensed.

Glükoneogeneesi reguleerimine

Üks esimesi glükoneogeneesi kontrollimisi viiakse läbi madala süsivesikute sisaldusega toiduainete omastamisega, mis põhjustab veres normaalse glükoosisisalduse..

Seevastu, kui süsivesikute tarbimine on madal, on glükoneogeneesi tee oluline organismi glükoosinõuete täitmiseks..

Glükolüüsi ja glükoneogeneesi vahelises vastastikuses regulatsioonis on ka teisi tegureid: ATP tasemed. Kui need on kõrged, inhibeeritakse glükolüüsi, samas kui glükoneogenees on aktiveeritud.

Vastupidine juhtub AMP tasemetega: kui need on kõrged, aktiveerub glükolüüs, kuid glükoneogenees on pärsitud.

Glükoneogeneesi spetsiifiliste ensüümide poolt katalüüsitud reaktsioonides on teatud kontrollpunktid. Mis? Ensümaatiliste substraatide ja kofaktorite nagu Mg kontsentratsioon2+, ja aktivaatorite nagu fosfofrukokinaasi olemasolu.

Fosfofruktokinaas aktiveerub AMP poolt ja pankrease hormoonide insuliini, glükagooni ja isegi mõnede glükokortikoidide mõjul.

Viited

  1. Mathews, Holde ja Ahern. (2002). Biokeemia (kolmas väljaanne). Madrid: PEARSON
  2. Wikibooks. (2018). Biokeemia / glükoneogeneesi ja glükoogeneesi põhimõtted. Võetud: en.wikibooks.org
  3. Shashikant Ray. (Detsember 2017). Glükoneogeneesi reguleerimine, mõõtmised ja häired. Välja võetud: researchgate.net
  4. Glükoneogenees [PDF] Vastu võetud: imed.stanford.edu
  5. Loeng 3-glükolüüs ja glükoneogenees. [PDF] Välja võetud: chem.uwec.edu
  6. Glükoneogenees [PDF] Toodud: chemistry.creighton.edu