Стадії (реакції) глюконеогенезу та регуляція

The глюконеогенез Це метаболічний процес, який відбувається майже у всіх живих істотах, включаючи рослини, тварин і різні типи мікроорганізмів. Він складається з синтезу або утворення глюкози з вуглецевмісних сполук, які не є вуглеводами, такими як амінокислоти, глікогени, гліцерин і лактат.

Це один із способів метаболізму вуглеводів анаболічного типу. Синтезує або утворює молекули глюкози, присутні в основному в печінці і, в меншій мірі, в корі нирок людини і тварин.

Цей анаболічний процес відбувається після зворотного сенсу катаболічного шляху глюкози, що має різні специфічні ферменти в необоротних точках гліколізу.

Глюконеогенез важливий для підвищення рівня глюкози в крові і тканинах у випадках гіпоглікемії. Вона також пом'якшує зниження концентрації вуглеводів при тривалому пості або в інших ситуаціях.

Індекс

• 1 Характеристики
  • 1.1 Це анаболічний процес
  • 1.2 Забезпечення запасами глюкози
• 2 Етапи (реакції) глюконеогенезу
  • 2.1 Синтетичний маршрут
  • 2.2 Дія ферменту фосфоенолпіруват карбоксикинази
  • 2.3 Дія ферменту фруктозо-1,6-бісфосфатази
  • 2.4 Дія ферменту глюкозо-6-фосфатази
• 3 Глюконеогенні прекурсори
  • 3.1. Лактат
  • 3.2 Піруват
  • 3.3 Гліцерин та ін
• 4 Регулювання глюконеогенезу
• 5 Посилання

Особливості

Це анаболічний процес

Глюконеогенез є одним з анаболічних процесів вуглеводного обміну. Через свій механізм глюкоза синтезується з прекурсорів або субстратів, утворених малими молекулами.

Глюкоза може генеруватися з простих біомолекул білкової природи, таких як глюкогенні амінокислоти і гліцерин, другий виходить з ліполізу тригліцеридів жирової тканини.

Лактат також функціонує як субстрат і, меншою мірою, непарні ланцюги жирних кислот.

Забезпечте запаси глюкози

Глюконеогенез має велике значення для живих істот і особливо для людського тіла. Це пояснюється тим, що він служить для забезпечення в особливих випадках підвищеного попиту на глюкозу, яку вимагає мозок (120 грам на день, приблизно)..

Які частини організму потребують глюкози? Нервова система, мозкова речовина нирок, серед інших тканин і клітин, таких як еритроцити, які використовують глюкозу як єдине або основне джерело енергії і вуглецю.

Запаси глюкози, такі як глікоген, що зберігаються в печінці і м'язах, ледве вистачає на один день. Це без урахування дієт або інтенсивних вправ. З цієї причини через глюконеогенез організм отримує глюкозу, утворену з інших невуглеводних попередників або субстратів..

Аналогічно, цей шлях втручається в гомеостаз глюкози. Глюкоза, утворена цим шляхом, крім того, що є джерелом енергії, є субстратом інших анаболічних реакцій.

Прикладом цього є випадок біосинтезу біомолекул. Серед них глюкокон'югати, гліколіпіди, глікопротеїни та аміноазуки та інші гетерополісахариди \ t.

Етапи (реакції) глюконеогенезу

Синтетичний шлях

Глюконеогенез здійснюється в цитозолі або цитоплазмі клітин, переважно печінки і в меншій мірі в цитоплазмі клітин ниркової кори..

Його синтетичний шлях становить значну частину реакцій гліколізу (катаболічний шлях глюкози), але в протилежному напрямку.

Однак важливо відзначити, що 3 реакції гліколізу, які є термодинамічно незворотними, будуть перебувати в глюконеогенезі, що каталізується специфічними ферментами, відмінними від тих, які беруть участь у гліколізі, що дає можливість реакціям відбуватися в протилежному напрямку..

Це конкретно ті гліколітичні реакції, які каталізуються ферментами гексокіназа або глюкокіназа, фосфофруктокіназа і піруваткіназа.

Розглядаючи найважливіші етапи глюконеогенезу, каталізованого специфічними ферментами, перетворення пірувату в фосфоенолпіруват вимагає серії реакцій.

Перша зустрічається в мітохондріальній матриці з перетворенням пірувату в оксалоацетат, каталізується піруватом карбоксилази.

У свою чергу, для участі оксалоацетату, він повинен бути перетворений в малат за допомогою мітохондріальної дегідрогенази малату. Цей фермент транспортується мітохондріями до цитозолю, де він знову перетворюється в оксалоацетат за допомогою дельта-дегідрогенази, виявленої в цитоплазмі клітин.

Дія ферменту фосфоенолпируват карбоксикиназа

Завдяки дії ферменту фосфоенолпіруват карбоксикиназа (PEPCK) оксалоацетат перетворюється в фосфоенолпіруват. Відповідні реакції наведені нижче:

Піруват + CO₂ + H₂O + АТФ => Оксалоацетат + ADP + P_i + 2H⁺

Оксалоацетат + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO₂ + ВВП

Всі ці події роблять можливим перетворення пірувату в фосфоенолпіруват без втручання піруваткінази, яка специфічна для гликолитического шляху.

Однак фосфоенолпіруват трансформується в фруктозо-1,6-бісфосфат дією гліколітичних ферментів, які каталізують ці реакції оборотним чином.

Дія ферменту фруктозо-1,6-бісфосфатази

Наступною реакцією, яка замінює дію фосфофруктокінази в гликолитическом шляху, є та, яка перетворює фруктозо-1,6-бісфосфат у фруктозо-6-фосфат. Фермент фруктозо-1,6-бісфосфатаза каталізує цю реакцію в глюконеогенном шляху, який є гідролітичним і підсумовується нижче:

Фруктоза-1,6-бісфосфат + Н₂O => Фруктоза-6-фосфат + P_i

Це одна з точок регуляції глюконеогенезу, оскільки для цього ферменту необхідний Mg²⁺ для вашої діяльності. Фруктоза-6-фосфат піддається реакції ізомеризації, що каталізується ферментом фосфоглюкоізомерази, що перетворює його в глюкозо-6-фосфат.

Дія ферменту глюкозо-6-фосфатази

Нарешті, третій з цих реакцій є перетворення глюкозо-6-фосфату в глюкозу.

Це протікає через дію глюкозо-6-фосфатази, яка каталізує реакцію гідролізу і яка замінює незворотну дію гексокінази або глюкокінази в гліколітичному шляху.

Глюкозо-6-фосфат + Н₂O => Глюкоза + P_i

Цей фермент глюкозо-6-фосфатаза приєднується до ендоплазматичного ретикулуму клітин печінки. Вона також потребує кофактора Mg²⁺ здійснювати свою каталітичну функцію.

Його розташування гарантує функцію печінки як синтезатора глюкози для задоволення потреб інших органів.

Глюконеогенні попередники

Коли в організмі недостатньо кисню, як це може статися в м'язах і еритроцитах у випадку тривалого фізичного навантаження, відбувається ферментація глюкози; тобто глюкоза не повністю окислюється в анаеробних умовах і тому виробляється лактат.

Цей же продукт може переходити в кров і звідти в печінку. Там він буде діяти як глюконеогенний субстрат, так як при вступі в цикл Кори, лактат перетвориться на піруват. Ця трансформація обумовлена ​​дією ферменту лактатдегідрогенази.

Лактат

Лактат є важливим глюконеогенним субстратом людського організму і після виснаження запасів глікогену перетворення лактату в глюкозу допомагає поповнювати запас глікогену в м'язах і печінці..

Піруват

З іншого боку, завдяки реакціям, що становлять так званий цикл глюкозо-аланіну, відбувається трансамінування пірувату.

Це виявляється в додаткових печінкових тканинах, перетворюючи піруват в аланін, який є ще одним з важливих глюконеогенних субстратів..

В екстремальних умовах тривалого голодування або інших метаболічних змін катаболізм білків буде джерелом глюкогенних амінокислот, як останній варіант. Вони утворюють посередники циклу Кребса і генерують оксалоацетат.

Гліцерин та інші

Гліцерин є єдиним важливим глюконеогенним субстратом, що виникає при обміні ліпідів.

Вона виділяється при гідролізі триацилглицеридов, які зберігаються в жировій тканині. Вони трансформуються послідовними реакціями фосфорилювання та дегідрування до фосфату дигидроксиацетона, які слідують глюконеогенному шляху до утворення глюкози.

З іншого боку, кілька непарних ланцюжків жирних кислот є глюконеогенними.

Регуляція глюконеогенезу

Один з перших контролів глюконеогенезу здійснюється шляхом прийому продуктів з низьким вмістом вуглеводів, які призводять до нормального рівня глюкози в крові..

І навпаки, якщо споживання вуглеводів є низьким, шлях глюконеогенезу буде важливим для задоволення потреб організму в глюкозі..

Існують і інші фактори, що впливають на взаємне регулювання між гліколізом і глюконеогенезом: рівнями АТФ. Коли вони високі, гліколіз гальмується, а глюконеогенез активується.

З рівнями АМП відбувається протилежне: якщо вони високі, активується гліколіз, але глюконеогенез гальмується.

У реакціях, що каталізуються специфічними ферментами в глюконеогенезі, є певні контрольні точки. Які? Концентрація ферментативних субстратів і кофакторів, таких як Mg²⁺, і існування активаторів, таких як фосфофруктокіназа.

Фосфофруктокіназа активується АМФ і впливом гормонів підшлункової залози інсуліну, глюкагону і навіть деяких глюкокортикоїдів.

Список літератури

1. Mathews, Holde і Ahern. (2002). Біохімія (3-е изд.). Мадрид: PEARSON
2. ВікіНовини. (2018). Принципи біохімії / глюконеогенезу та глікогенезу. Взяті з: en.wikibooks.org
3. Шашікант Рей. (Грудень 2017 року). Регулювання, вимірювання та порушення глюконеогенезу. Взяті з: researchgate.net
4. Глюконеогенез [PDF] Взяті з: imed.stanford.edu
5. Лекція 3-Гліколіз і глюконеогенез. [PDF] Взяті з: chem.uwec.edu
6. Глюконеогенез [PDF] Взяті з: chemistry.creighton.edu