Glukoneogenéza (reakcie) a regulácia

glukoneogenézy Je to metabolický proces, ktorý sa vyskytuje takmer vo všetkých živých bytostiach, vrátane rastlín, zvierat a rôznych typov mikroorganizmov. Pozostáva zo syntézy alebo tvorby glukózy zo zlúčenín obsahujúcich uhlík, ktoré nie sú sacharidmi, ako sú aminokyseliny, glykogény, glycerol a laktát..

Je to jeden zo spôsobov metabolizmu sacharidov anabolického typu. Syntetizuje alebo tvorí molekuly glukózy prítomné hlavne v pečeni a v menšej miere v kôre obličiek ľudí a zvierat..

Tento anabolický proces nastáva po opačnom zmysle katabolickej dráhy glukózy, ktorý má v ireverzibilných bodoch glykolýzy rôzne špecifické enzýmy..

Glukoneogenéza je dôležitá na zvýšenie hladín glukózy v krvi a tkanivách v prípadoch hypoglykémie. To tiež tlmí pokles koncentrácie sacharidov v dlhodobom pôste alebo v iných situáciách aversas.

index

• 1 Charakteristiky
  • 1.1 Je to anabolický proces
  • 1.2 Poskytnúť zásoby glukózy
• 2 Fázy (reakcie) glukoneogenézy
  • 2.1 Syntetická trasa
  • 2.2. Účinok enzýmu fosfoenolpyruvátkarboxykinázy
  • 2.3. Účinok enzýmu fruktóza-1,6-bisfosfatáza
  • 2.4 Účinok enzýmu glukóza-6-fosfatáza
• 3 Glukoneogénne prekurzory
  • 3.1 Laktát
  • 3.2 Pyruvát
  • 3.3 Glycerol a iné
• 4 Regulácia glukoneogenézy
• 5 Referencie

rysy

Je to anabolický proces

Glukoneogenéza je jedným z anabolických procesov metabolizmu sacharidov. Prostredníctvom svojho mechanizmu sa glukóza syntetizuje z prekurzorov alebo substrátov tvorených malými molekulami.

Glukóza môže byť vytvorená z jednoduchých biomolekulov proteínovej povahy, ako sú napríklad glukogénne aminokyseliny a glycerol, druhá z lipolýzy triglyceridov v tukovom tkanive.

Laktát tiež funguje ako substrát a v menšej miere mastné kyseliny s nepárnym reťazcom.

Poskytnite zásoby glukózy

Glukoneogenéza má veľký význam pre živé bytosti a najmä pre ľudské telo. Je to preto, že slúži v špeciálnych prípadoch na vysoký dopyt po glukóze, ktorú potrebuje mozog (120 gramov denne, približne)..

Ktoré časti tela vyžadujú glukózu? Nervový systém, obličková dreň, medzi inými tkanivami a bunkami, ako sú červené krvinky, ktoré používajú glukózu ako jediný alebo hlavný zdroj energie a uhlíka.

Obchody s glukózou, ako je glykogén uložený v pečeni a svaloch, sú sotva dosť na jeden deň. To bez zváženia diéty alebo intenzívne cvičenia. Z tohto dôvodu je prostredníctvom glukoneogenézy telo zásobované glukózou vytvorenou z iných prekurzorov alebo substrátov bez sacharidov..

Podobne táto cesta zasahuje do homeostázy glukózy. Glukóza vytvorená touto cestou, okrem toho, že je zdrojom energie, je substrátom iných anabolických reakcií.

Príkladom je prípad biosyntézy biomolekúl. Medzi nimi sú glukokonjugáty, glykolipidy, glykoproteíny a aminoazuary a iné heteropolysacharidy.

Fázy (reakcie) glukoneogenézy

Syntetická cesta

Glukoneogenéza sa uskutočňuje v cytosóle alebo cytoplazme buniek, najmä v pečeni a v menšej miere v cytoplazme buniek obličkovej kôry..

Jeho syntetická cesta predstavuje veľkú časť reakcií glykolýzy (katabolická dráha glukózy), ale v opačnom smere.

Je však dôležité poznamenať, že 3 reakcie glykolýzy, ktoré sú termodynamicky ireverzibilné, budú v glukoneogenéze katalyzované špecifickými enzýmami odlišnými od tých, ktoré sa podieľajú na glykolýze, čo umožňuje reakcie v opačnom smere.

Ide konkrétne o glykolytické reakcie katalyzované enzýmami hexokinázou alebo glukokinázou, fosfofruktokinázou a pyruvátkinázou.

Pri preskúmaní kľúčových krokov glukoneogenézy katalyzovanej špecifickými enzýmami si konverzia pyruvátu na fosfoenolpyruvát vyžaduje rad reakcií..

Prvá sa vyskytuje v mitochondriálnej matrici s konverziou pyruvátu na oxaloacetát, ktorý je katalyzovaný pyruvátkarboxylázou..

Na druhej strane, aby sa oxaloacetát zúčastnil, musí sa premeniť na malát mitochondriálnou malátovou dehydrogenázou. Tento enzým je transportovaný mitochondriami do cytozolu, kde je znovu transformovaný na oxaloacetát pomocou dehydrogenázy malátu, ktorá sa nachádza v cytoplazme buniek..

Pôsobenie enzýmu fosfoenolpyruvátkarboxykinázy

Pôsobením enzýmu fosfoenolpyruvátkarboxykinázy (PEPCK) sa oxaloacetát konvertuje na fosfoenolpyruvát. Príslušné reakcie sú zhrnuté nižšie:

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

Oxaloacetát + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO₂ + HDP

Všetky tieto udalosti umožňujú transformáciu pyruvátu na fosfoenolpyruvát bez zásahu pyruvátkinázy, ktorá je špecifická pre glykolytickú dráhu..

Fosfoenolpyruvát sa však transformuje na fruktóza-1,6-bisfosfát pôsobením glykolytických enzýmov, ktoré katalyzujú tieto reakcie reverzibilným spôsobom..

Účinok enzýmu fruktóza-1,6-bisfosfatáza

Ďalšia reakcia, ktorá nahrádza pôsobenie fosfofruktokinázy v glykolytickej dráhe, je tá, ktorá transformuje fruktóza-l, 6-bisfosfát na fruktóza-6-fosfát. Enzým fruktóza-1,6-bisfosfatáza katalyzuje túto reakciu v glukoneogénnej dráhe, ktorá je hydrolytická a je zhrnutá nižšie:

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

To je jeden z regulačných bodov glukoneogenézy, pretože tento enzým vyžaduje Mg²⁺ pre vašu činnosť. Fruktóza-6-fosfát podlieha izomerizačnej reakcii katalyzovanej enzýmom fosfoglukozizomeráza, ktorá ho transformuje na glukóza-6-fosfát..

Pôsobenie enzýmu glukóza-6-fosfatáza

Nakoniec tretia z týchto reakcií je konverzia glukóza-6-fosfátu na glukózu.

To prebieha pôsobením glukóza-6-fosfatázy, ktorá katalyzuje hydrolytickú reakciu a ktorá nahrádza ireverzibilný účinok hexokinázy alebo glukokinázy v glykolytickej ceste.

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

Tento enzým glukóza-6-fosfatáza je naviazaný na endoplazmatické retikulum pečeňových buniek. Tiež potrebuje Mg kofaktor²⁺ vykonávať svoju katalytickú funkciu.

Jeho poloha zaručuje funkciu pečene ako syntetizátora glukózy na uspokojenie potrieb iných orgánov.

Glukoneogénne prekurzory

Keď v tele nie je dostatok kyslíka, ako sa to môže stať vo svaloch a erytrocytoch v prípade dlhodobého cvičenia, dochádza ku fermentácii glukózy; to znamená, že glukóza nie je úplne oxidovaná za anaeróbnych podmienok, a preto sa produkuje laktát.

Tento rovnaký produkt môže prejsť do krvi a odtiaľ do pečene. Tam bude pôsobiť ako glukoneogénny substrát, pretože po vstupe do cyklu Cori sa laktát zmení na pyruvát. Táto transformácia je spôsobená pôsobením enzýmu laktátdehydrogenázy.

laktát

Laktát je dôležitým glukoneogénnym substrátom ľudského tela a akonáhle sú zásoby glykogénu vyčerpané, premena laktátu na glukózu pomáha dopĺňať zásoby glykogénu vo svaloch a pečeni..

pyruvát

Na druhej strane prostredníctvom reakcií, ktoré tvoria tzv. Cyklus glukóza-alanín, dochádza k transaminácii pyruvátu.

Toto sa nachádza v extra hepatických tkanivách, čím dochádza k transformácii pyruvátu na alanín, ktorý je ďalším z dôležitých glukoneogénnych substrátov..

V extrémnych podmienkach dlhodobého hladovania alebo iných metabolických zmien bude katabolizmus proteínov ako posledná možnosť zdrojom glukogénnych aminokyselín. Tieto budú tvoriť sprostredkovatelia Krebsovho cyklu a generovať oxaloacetát.

Glycerol a ďalšie

Glycerol je jediný glukoneogénny substrát, ktorý je dôležitý pre metabolizmus lipidov.

Uvoľňuje sa pri hydrolýze triacylglyceridov, ktoré sa skladujú v tukovom tkanive. Tieto sa transformujú postupnými reakciami fosforylácie a dehydrogenácie na dihydroxyacetón fosfát, ktorý nasleduje po glukoneogénnom spôsobe tvorby glukózy..

Na druhej strane, niekoľko mastných kyselín s nepárnym reťazcom je glukoneogénnych.

Regulácia glukoneogenézy

Jedna z prvých kontrol glukoneogenézy sa vykonáva príjmom potravín s nízkym obsahom sacharidov, čo vedie k normálnym hladinám glukózy v krvi..

Naopak, ak je príjem sacharidov nízky, cesta glukoneogenézy bude dôležitá na splnenie požiadaviek glukózy na organizmus..

Existujú aj iné faktory, ktoré sa podieľajú na recipročnej regulácii medzi glykolýzou a glukoneogenézou: hladiny ATP. Keď sú vysoké, glykolýza je inhibovaná, zatiaľ čo glukoneogenéza je aktivovaná.

Opak je s hladinami AMP: ak sú vysoké, je aktivovaná glykolýza, ale glukoneogenéza je inhibovaná.

V reakciách katalyzovaných špecifickými enzýmami v glukoneogenéze existujú určité kontrolné body. Čo? Koncentrácia enzymatických substrátov a kofaktorov, ako je Mg²⁺, a existencia aktivátorov, ako je napríklad fosfofruktokináza.

Fosfofruktokináza je aktivovaná AMP a vplyv pankreatických hormónov inzulínu, glukagónu a dokonca aj niektorých glukokortikoidov..

referencie

1. Mathews, Holde a Ahern. (2002). Biochemistry (3. vydanie). Madrid: PEARSON
2. Wikibooks. (2018). Princípy biochémie / Glukoneogenéza a glykogenéza. Prevzaté z: en.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (December 2017). Regulácia glukoneogenézy, merania a poruchy. Prevzaté z: researchgate.net
4. Glukoneogenézy. [PDF]. Prevzaté z: imed.stanford.edu
5. Prednáška 3-Glykolýza a Glukoneogenéza. [PDF]. Prevzaté z: chem.uwec.edu
6. Glukoneogenézy. [PDF]. Prevzaté z: chemistry.creighton.edu