GLUKONEOGENESE: STADIER (REAKTIONER) OG REGULERING - KEMI - 2025

Den glukoneogenese er en metabolisk proces, der forekommer i næsten alle levende ting, herunder planter, dyr og forskellige typer af mikroorganismer. Det består af syntese eller dannelse af glukose fra forbindelser, der indeholder kulstof, der ikke er kulhydrater, såsom aminosyrer, glukogener, glycerol og laktat.

Det er en af ​​veje til kulhydratmetabolisme, der er anabol. Det syntetiserer eller danner glukosemolekyler, der hovedsageligt findes i leveren og i mindre grad i cortex i nyrerne hos mennesker og dyr.

Metabolisk vej for glukogenese. Navne i blåt angiver underlagene til stien, pile med rød de unikke reaktioner på denne sti, knækkede pile angiver glykolysereaktioner, der går imod denne sti, dristige pile angiver retningen af ​​stien. Af BiobulletM, fra Wikimedia Commons

Denne anabolske proces forekommer i den modsatte retning af glukosens kataboliske vej med forskellige specifikke enzymer på de irreversible glycolysepunkter.

Gluconeogenese er vigtig for at øge glukoseniveauet i blodet og vævene under hypoglykæmi. Det dæmper også faldet i kulhydratkoncentration i langvarige faste eller i andre uheldige situationer.

egenskaber

Det er en anabol proces

Gluconeogenese er en af ​​de anabolske processer med kulhydratmetabolisme. Gennem dens mekanisme syntetiseres glukose fra forstadier eller underlag, der består af små molekyler.

Glukose kan frembringes fra enkle biomolekyler af proteinkarakter, såsom glucogene aminosyrer og glycerol, hvor sidstnævnte kommer fra lipolyse af triglycerider i fedtvæv.

Laktat fungerer også som et underlag og i mindre grad ulige kædede fedtsyrer.

Sørg for glukoseforsyninger

Glukoneogenese er af stor betydning for levende væsener og især for den menneskelige krop. Dette skyldes, at det i særlige tilfælde leverer den store efterspørgsel efter glukose, som hjernen kræver (ca. 120 gram pr. Dag).

Hvilke dele af kroppen kræver glukose? Nervesystemet, nyremarven, blandt andet væv og celler, såsom røde blodlegemer, der bruger glukose som den eneste eller vigtigste kilde til energi og kulstof.

Opbevaring af glukose, såsom glykogen, der er opbevaret i leveren og musklerne, er næppe nok i en dag. Dette uden at overveje diæter eller intense øvelser. Af denne grund forsynes kroppen gennem glukoneogenese med glukose dannet af andre ikke-kulhydratforstadier eller -underlag.

Denne rute er også involveret i glukosehomeostase. Glukosen, der dannes på denne måde, ud over at være en energikilde, er underlaget til andre anabolske reaktioner.

Et eksempel på dette er tilfældet med biomolekyle-biosyntese. Disse inkluderer glycoconjugater, glycolipider, glycoproteiner og aminosukkere og andre heteropolysaccharider.

Stadier (reaktioner) af glukoneogenese

Af AngelHerraez fra Wikimedia Commons

Syntetisk rute

Gluconeogenese finder sted i cytosol eller cytoplasma af celler, hovedsageligt i leveren og i mindre grad i cytoplasmaet i celler i nyrecortex.

Dens syntetiske vej udgør en stor del af reaktionerne ved glykolyse (katabolisk glukosevej), men i modsat retning.

Det er imidlertid vigtigt at fremhæve, at de 3 reaktioner med glykolyse, der er termodynamisk irreversible, vil blive katalyseret af specifikke enzymer i glukoneogenese forskellig fra dem, der er involveret i glykolyse, hvilket gør det muligt for reaktionerne at forekomme i den modsatte retning.

De er specifikt de glycolytiske reaktioner katalyseret af enzymerne hexokinase eller glucokinase, phosphofructokinase og pyruvatkinase.

Gennemgang af de afgørende trin i glukoneogenese katalyseret af specifikke enzymer kræver omdannelse af pyruvat til phosphoenolpyruvat en række reaktioner.

Den første forekommer i mitochondrial matrix med omdannelse af pyruvat til oxaloacetat, katalyseret af pyruvatcarboxylase.

For at oxaloacetat skal deltage, skal det igen omdannes til malat af mitokondrial malatdehydrogenase. Dette enzym transporteres gennem mitokondrierne til cytosol, hvor det omdannes tilbage til oxaloacetat ved malatdehydrogenase, der findes i cellecytoplasmaet.

Virkning af enzymet phosphoenolpyruvat carboxykinase

Gennem virkningen af ​​enzymet phosphoenolpyruvat carboxykinase (PEPCK) omdannes oxaloacetat til phosphoenolpyruvat. De respektive reaktioner opsummeres nedenfor:

Alle disse begivenheder muliggør omdannelse af pyruvat til phosphoenolpyruvat uden indgriben af ​​pyruvatkinase, som er specifik for den glykolytiske vej.

Imidlertid omdannes phosphoenolpyruvat til fructose-1,6-bisphosphat ved virkning af glykolytiske enzymer, der reversibelt katalyserer disse reaktioner.

Virkning af enzymet fructose-1,6-bisphosphatase

Den næste reaktion, der leverer virkningen af ​​phosphofructokinase i den glykolytiske bane, er den, der omdanner fruktose-1,6-bisphosphat til fructose-6-phosphat. Enzymet fructose-1,6-bisphosphatase katalyserer denne reaktion i den glukoneogene vej, som er hydrolytisk og opsummeres nedenfor:

Dette er et af punkterne for regulering af glukoneogenese, da dette enzym kræver Mg ²⁺ for dets aktivitet. Fruktose-6-phosphat gennemgår en isomeriseringsreaktion katalyseret af enzymet phosphoglycoisomerase, der omdanner den til glucose-6-phosphat.

Virkning af enzymet glucose-6-phosphatase

Endelig er den tredje af disse reaktioner omdannelsen af ​​glucose-6-phosphat til glucose.

Dette fortsætter gennem virkningen af ​​glucose-6-phosphatase, der katalyserer en hydrolysereaktion, og som erstatter den irreversible virkning af hexokinase eller glucokinase i den glykolytiske vej.

Dette glucose-6-phosphataseenzym er bundet til levercellernes endoplasmatiske retikulum. Den har også brug for kofaktoren Mg ^{2+ for} at udøve sin katalytiske funktion.

Dens placering garanterer leverens funktion som en glukosesynthesizer til at imødekomme andre organs behov.

Glukoneogene forstadier

Når der ikke er nok ilt i kroppen, som det kan ske i muskler og erytrocytter i tilfælde af langvarig træning, forekommer glukosegæring; dvs. glukose oxideres ikke fuldstændigt under anaerobe betingelser, og derfor produceres lactat.

Det samme produkt kan passere i blodet og derfra nå leveren. Der vil det fungere som et glukoneogent substrat, da lactatet ved indtræden i Cori-cyklussen omdannes til pyruvat. Denne transformation skyldes virkningen af ​​enzymet lactatdehydrogenase.

Laktat

Laktat er et vigtigt glukoneogent substrat i den menneskelige krop, og når glycogenlagre er udtømt, hjælper omdannelsen af ​​lactat til glukose med at genopfylde glycogenlagre i muskler og lever.

pyruvat

På den anden side sker der gennem reaktioner, der udgør den såkaldte glukose-alanin-cyklus, pyruvattransaminering.

Dette findes i ekstra-levervæv, hvilket omdanner pyruvat til alanin, som udgør et andet af de vigtige glukoneogene underlag.

Under ekstreme forhold med langvarig faste eller andre metaboliske forstyrrelser vil proteinkatabolisme være en kilde til glukogene aminosyrer som en sidste udvej. Disse vil danne mellemprodukter i Krebs-cyklussen og generere oxaloacetat.

Glycerol og andre

Glycerol er det eneste markante glukoneogene underlag, der stammer fra lipidmetabolismen.

Det frigøres under hydrolyse af triacylglycerider, der opbevares i fedtvæv. Disse transformeres ved fortløbende phosphorylering og dehydrogeneringsreaktioner til dihydroxyacetonphosphat, der følger den glukoneogene vej til dannelse af glukose.

På den anden side er nogle få ulige kæde fedtsyrer glukoneogene.

Regulering af glukoneogenese

En af de første kontroller af glukoneogenese udføres ved et indtag af fødevarer med lavt kulhydratindhold, som fremmer normale niveauer af glukose i blodet.

I modsætning hertil, hvis kulhydratindtagelse er lavt, vil glukoneogenesevejen være vigtig for at imødekomme kroppens glukosebehov.

Der er andre faktorer involveret i den gensidige regulering mellem glykolyse og glukoneogenese: ATP-niveauer. Når de er høje, hæmmes glykolyse, mens glukoneogenese aktiveres.

Det modsatte sker med AMP-niveauer: hvis de er høje, aktiveres glycolyse, men glukoneogenese hæmmes.

Der er visse kontrolpunkter i specifikke enzymkatalyserede reaktioner ved glukoneogenese. Hvilken? Koncentrationen af ​​enzymatiske underlag og cofaktorer, såsom Mg ²⁺, og eksistensen af ​​aktivatorer, såsom phosphofructokinase.

Phosphofructokinase aktiveres af AMP og påvirkningen af ​​bugspytkirtelhormonerne insulin, glukagon og endda nogle glukokortikoider.

Referencer

1. Mathews, Holde og Ahern. (2002). Biokemi (3. udg.). Madrid: PEARSON
2. Wikibooks. (2018). Principper for biokemi / glukoneogenese og glykogenese. Taget fra: en.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (December 2017). Gluconeogenesis-regulering, målinger og forstyrrelser. Taget fra: researchgate.net
4. Glukoneogenese.. Taget fra: imed.stanford.edu
5. Forelæsning 3-glykolyse og glukoneogenese.. Taget fra: chem.uwec.edu
6. Glukoneogenese.. Taget fra: chemistry.creighton.edu