Етапи (реакции) на глюконеогенезата и регулация

на глюконеогенезата Това е метаболитен процес, който се среща в почти всички живи същества, включително растения, животни и различни видове микроорганизми. Състои се от синтез или образуване на глюкоза от въглерод-съдържащи съединения, които не са въглехидрати, като аминокиселини, гликогени, глицерол и лактат..

Той е един от начините за метаболизма на въглехидратите, който е от анаболен тип. Синтезира или образува глюкозни молекули, присъстващи главно в черния дроб и в по-малка степен в кортекса на бъбреците на хора и животни.

Този анаболен процес настъпва след инверсното усещане на катаболитния път на глюкозата, като има различни специфични ензими в необратимите точки на гликолизата..

Глюконеогенезата е важна за повишаване на нивата на глюкоза в кръвта и тъканите при хипогликемия. Той също така омекотява намаляването на концентрацията на въглехидрати при продължително пост или в други ситуации.

индекс

• 1 Характеристики
  • 1.1 Това е анаболен процес
  • 1.2 Осигурете доставки на глюкоза
• 2 Етапи (реакции) на глюконеогенезата
  • 2.1 Синтетичен път
  • 2.2 Действие на ензима фосфоенолпируват карбоксикиназа
  • 2.3 Действие на ензима фруктоза-1,6-бисфосфатаза
  • 2.4 Действие на ензима глюкоза-6-фосфатаза
• 3 Глюконеогенни прекурсори
  • 3.1. Лактат
  • 3.2 Пируват
  • 3.3 Глицерол и др
• 4 Регулиране на глюконеогенезата
• 5 Препратки

функции

Това е анаболен процес

Глюконеогенезата е един от анаболните процеси на въглехидратния метаболизъм. Чрез неговия механизъм глюкозата се синтезира от прекурсори или субстрати, образувани от малки молекули.

Глюкозата може да се генерира от прости биомолекули с протеинова природа, като например глюкогенни аминокиселини и глицерол, второто идва от липолизата на триглицеридите в мастната тъкан..

Лактатът функционира също като субстрат и в по-малка степен с нечетни вериги на мастни киселини.

Осигурете доставки на глюкоза

Глюконеогенезата е от голямо значение за живите същества и особено за човешкото тяло. Това е така, защото в специални случаи служи за осигуряване на голямо търсене на глюкоза, която мозъкът изисква (120 грама на ден, приблизително)..

Кои части от тялото изискват глюкоза? Нервната система, бъбречната мозък, между другите тъкани и клетки, като червените кръвни клетки, които използват глюкозата като единствен или основен източник на енергия и въглерод.

Глюкозните запаси като гликоген, съхранявани в черния дроб и мускулите, са едва достатъчни за един ден. Това без да се обмисля диети или интензивни упражнения. Поради тази причина, чрез глюконеогенеза, тялото се снабдява с глюкоза, образувана от други невъглехидратни прекурсори или субстрати..

По същия начин, този път се намесва в хомеостазата на глюкозата. Глюкозата, образувана по този път, освен че е източник на енергия, е субстрат на други анаболни реакции.

Пример за това е случаят с биосинтеза на биомолекули. Сред тях глюкоконюгати, гликолипиди, гликопротеини и аминоазукари и други хетерополисахариди.

Етапи (реакции) на глюконеогенезата

Синтетичен път

Глюконеогенезата се извършва в цитозола или цитоплазмата на клетките, главно на черния дроб и в по-малка степен в цитоплазмата на клетките на бъбречната кора..

Неговият синтетичен път представлява голяма част от реакциите на гликолизата (глюкозен катаболен път), но в обратна посока.

Въпреки това е важно да се отбележи, че трите реакции на гликолиза, които са термодинамично необратими, ще бъдат в глюконеогенеза, катализирана от специфични ензими, различни от тези, участващи в гликолизата, което прави възможно реакциите да се появят в обратна посока..

Те са именно тези гликолитични реакции, катализирани от ензимите хексокиназа или глюкокиназа, фосфофруктокиназа и пируват киназа.

Преглеждайки решаващите етапи на глюконеогенезата, катализирана от специфични ензими, превръщането на пируват в фосфоенолпируват изисква серия от реакции.

Първият се среща в митохондриалната матрица с превръщането на пируват в оксалоацетат, катализиран от пируват карбоксилаза.

На свой ред, за да участва оксалоацетатът, той трябва да се превърне в малат чрез митохондриална малат дехидрогеназа. Този ензим се транспортира от митохондриите до цитозола, където отново се трансформира в оксалоацетат чрез малата дехидрогеназа, намерена в клетъчната цитоплазма..

Действие на ензима фосфоенолпируват карбоксикиназа

Чрез действието на ензима фосфоенолпируват карбоксикиназа (PEPCK) оксалоацетатът се превръща в фосфоенолпируват. Съответните реакции са обобщени по-долу:

Пируват + СО₂ + Н₂О + АТР => Оксалоацетат + ADP + P_аз + 2H⁺

Оксалоацетат + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO₂ + БВП

Всички тези събития правят възможно превръщането на пируват в фосфоенолпируват без намесата на пируват киназа, която е специфична за гликолитичния път.

Въпреки това, фосфоенолпируватът се трансформира в фруктозо-1,6-бисфосфат чрез действието на гликолитични ензими, които катализират тези реакции по обратим начин.

Действие на ензима фруктоза-1,6-бисфосфатаза

Следващата реакция, която замества действието на фосфофруктокиназата в гликолитичния път, е тази, която трансформира фруктоза-1,6-бисфосфат в фруктоза-6-фосфат. Ензимът фруктоза-1,6-бисфосфатаза катализира тази реакция в глюконеогенния път, който е хидролитичен и е обобщен по-долу:

Фруктоза-1,6-бисфосфат + Н₂О => Фруктоза-6-фосфат + Р_аз

Това е една от точките на регулиране на глюконеогенезата, тъй като този ензим изисква Mg²⁺ за вашата дейност. Фруктоза-6-фосфат претърпява реакция на изомеризация, катализирана от ензима фосфоглюкоизомераза, който го превръща в глюкозо-6-фосфат.

Действие на ензима глюкозо-6-фосфатаза

Накрая, третата от тези реакции е превръщането на глюкозо-6-фосфата в глюкоза.

Това преминава през действието на глюкозо-6-фосфатаза, която катализира реакция на хидролиза и която замества необратимото действие на хексокиназа или глюкокиназа в гликолитичния път.

Глюкозо-6-фосфат + Н₂О => Глюкоза + Р_аз

Този ензим глюкозо-6-фосфатаза е прикрепен към ендоплазмения ретикулум на чернодробните клетки. Той също се нуждае от Mg кофактор²⁺ да изпълнява своята каталитична функция.

Местоположението му гарантира функцията на черния дроб като синтезатор на глюкоза, за да отговори на нуждите на други органи.

Глюконеогенни прекурсори

Когато в организма няма достатъчно кислород, както може да се случи в мускулите и еритроцитите в случай на продължително упражнение, става ферментацията на глюкозата; глюкозата не е напълно окислена при анаеробни условия и следователно се произвежда лактат.

Същият продукт може да премине в кръвта и оттам към черния дроб. Там той ще действа като глюконеогенен субстрат, тъй като при влизане в цикъла на Кори, лактатът ще се превърне в пируват. Тази трансформация се дължи на действието на ензима лактат дехидрогеназа.

лактат

Лактатът е важен глюконеогенен субстрат на човешкото тяло и след като запасите от гликоген са изчерпани, превръщането на лактат в глюкоза помага за попълване на съхранението на гликоген в мускулите и черния дроб..

пируват

От друга страна, чрез реакции, които съставят така наречения глюкозо-аланинов цикъл, се получава трансаминиране на пируват..

Това се открива в допълнителни чернодробни тъкани, превръщайки пирувата в аланин, който е друг от важните глюконеогенни субстрати..

В екстремни условия на продължително гладуване или други метаболитни промени, катаболизмът на протеините ще бъде източник на глюкогенни аминокиселини като последен вариант. Те ще образуват посредници на цикъла на Кребс и ще генерират оксалоацетат.

Глицерол и други

Глицеролът е единственият важен глюконеогенен субстрат, произтичащ от липидния метаболизъм.

Освобождава се по време на хидролизата на триацилглицеридите, които се съхраняват в мастната тъкан. Те се трансформират чрез последователни реакции на фосфорилиране и дехидрогениране до дихидроксиацетон фосфат, които следват глюконеогенния път до образуване на глюкоза.

От друга страна, няколко мастни киселини с нечетна верига са глюконеогенни.

Регулиране на глюконеогенезата

Един от първите контроли на глюконеогенезата се извършва чрез прием на храни с ниско съдържание на въглехидрати, които водят до нормални нива на глюкоза в кръвта..

Обратно, ако приемът на въглехидрати е нисък, пътят на глюконеогенеза ще бъде важен, за да се отговори на изискванията на глюкозата в организма..

Има и други фактори, свързани с реципрочната регулация между гликолизата и глюконеогенезата: нивата на АТР. Когато са високи, гликолизата се инхибира, а глюконеогенезата се активира.

Обратното се случва с нивата на АМР: ако те са високи, гликолизата се активира, но глюконеогенезата се инхибира.

В реакциите, катализирани от специфични ензими в глюконеогенезата, има определени контролни точки. Какво? Концентрацията на ензимни субстрати и кофактори като Mg²⁺, и наличието на активатори като фосфофруктокиназа.

Фосфофруктокиназата се активира от AMP и влиянието на панкреатичните хормони инсулин, глюкагон и дори някои глюкокортикоиди.

препратки

1. Матюс, Холд и Ахерн. (2002 г.). Biochemistry (3-то изд.). Мадрид: PEARSON
2. Уикикниги. (2018). Принципи на биохимията / глюконеогенезата и гликогенезата. Взето от: en.wikibooks.org
3. Шашикант Рей. (Декември 2017 г.). Регулация, измервания и нарушения на глюконеогенезата. Взето от: researchgate.net
4. Глюконеогенезата. [PDF]. Взето от: imed.stanford.edu
5. Лекция 3 - Гликолиза и глюконеогенеза. [PDF]. Взето от: chem.uwec.edu
6. Глюконеогенезата. [PDF]. Взето от: chemistry.creighton.edu