GLIUKONEOGENEZĖ: STADIJOS (REAKCIJOS) IR REGULIAVIMAS - CHEMIJA - 2025

Gliukoneogenezės yra medžiagų apykaitos procesas, vykstantis beveik visų gyvų dalykų, įskaitant augalų, gyvūnų ir įvairių rūšių mikroorganizmų. Tai susideda iš gliukozės sintezės arba susidarymo iš junginių, kuriuose yra angliavandenių, kurie nėra angliavandeniai, tokių kaip amino rūgštys, gliukogenai, glicerolis ir laktatas.

Tai yra vienas anabolinių angliavandenių apykaitos būdų. Jis sintezuoja arba formuoja gliukozės molekules, esančias daugiausia kepenyse ir, mažesniu mastu, žmonių ir gyvūnų inkstų žievėje.

Metabolinis gliukogenezės kelias. Pavadinimai mėlynai žymi kelio pagrindą, raudonos rodyklės - unikalias šio kelio reakcijas, sulaužytos strėlės rodo glikolizės reakcijas, einančias prieš šį kelią, paryškintos rodyklės - kelio kryptį. Autorius: „BiobulletM“, iš „Wikimedia Commons“

Šis anabolinis procesas vyksta keičiant gliukozės katabolinį kelią atvirkštine kryptimi, negrįžtamuose glikolizės taškuose veikiant skirtingiems specifiniams fermentams.

Gliukoneogenezė yra svarbi norint padidinti gliukozės kiekį kraujyje ir audiniuose esant hipoglikemijai. Tai taip pat slopina angliavandenių koncentracijos sumažėjimą ilgą laiką nevalgius ar esant kitoms nepalankioms situacijoms.

charakteristikos

Tai yra anabolinis procesas

Gliukoneogenezė yra vienas iš anabolinių angliavandenių apykaitos procesų. Per savo mechanizmą gliukozė sintetinama iš pirmtakų arba substratų, sudarytų iš mažų molekulių.

Gliukozė gali būti gaunama iš paprastų baltymų biomolekulių, tokių kaip gliukogeninės aminorūgštys ir glicerolis, pastarosios gaunamos iš trigliceridų lipolizės riebaliniame audinyje.

Laktatas taip pat veikia kaip substratas ir, mažesniu mastu, nelyginės grandinės riebiosios rūgštys.

Pasirūpinkite gliukozės atsargomis

Gliukoneogenezė turi didelę reikšmę gyvoms būtybėms ir ypač žmogaus kūnui. Taip yra todėl, kad ypatingais atvejais jis patenkina didelę gliukozės paklausą, kurios reikia smegenims (maždaug 120 gramų per dieną).

Kokios kūno dalys reikalauja gliukozės? Nervų sistema, inkstų čiulpai, tarp kitų audinių ir ląstelių, tokių kaip raudonieji kraujo kūneliai, kurie naudoja gliukozę kaip vienintelį ar pagrindinį energijos ir anglies šaltinį.

Kepenyse ir raumenyse kaupiamos gliukozės atsargos, tokios kaip glikogenas, vos užtenka vienos dienos. Tai negalvojant apie dietas ar intensyvius pratimus. Dėl šios priežasties per gliukoneogenezę kūnas aprūpinamas gliukoze, suformuota iš kitų ne angliavandenių pirmtakų ar substratų.

Šis būdas taip pat susijęs su gliukozės homeostaze. Tokiu būdu suformuota gliukozė yra ne tik energijos šaltinis, bet ir kitų anabolinių reakcijų substratas.

To pavyzdys yra biomolekulių biosintezės atvejis. Tai apima glikokonjugatus, glikolipidus, glikoproteinus ir amino cukrų bei kitus heteropolisaharidus.

Gliukoneogenezės etapai (reakcijos)

Autorius: AngelHerraez, iš „Wikimedia Commons“

Sintetinis kelias

Gliukoneogenezė vyksta ląstelių citozolyje arba citoplazmoje, daugiausia kepenyse, o mažesniu mastu - inkstų žievės ląstelių citoplazmoje.

Jo sintetinis kelias sudaro didelę glikolizės (gliukozės katabolinio kelio) reakcijų dalį, tačiau priešinga kryptimi.

Tačiau svarbu pabrėžti, kad 3 termodinamiškai negrįžtamas glikolizės reakcijas katalizuos specifiniai gliukoneogenezės fermentai, kitokie nei tie, kurie dalyvauja glikolizėje, todėl reakcijos gali vykti priešinga linkme.

Tai konkrečiai tos glikolitinės reakcijos, kurias katalizuoja fermentai heksokinazė arba gliukokinazė, fosfofruktokinazė ir piruvato kinazė.

Peržiūrint svarbiausius specifinių fermentų katalizuojamos gliukoneogenezės etapus, piruvato pavertimas fosfoenolpiruvatu reikalauja daugybės reakcijų.

Pirmasis įvyksta mitochondrijų matricoje, kai piruvatas virsta oksaloacetatu, katalizuojamas piruvato karboksilazės.

Savo ruožtu, kad oksaloacetatas galėtų dalyvauti, jis turi būti paverstas malatu mitochondrijų malato dehidrogenazės būdu. Šis fermentas per mitochondrijas gabenamas į citozolį, kur malatų dehidrogenazė, randama ląstelių citoplazmoje, yra paverčiama atgal į oksaloacetatą.

Fermento fosfoenolpiruvato karboksikinazės veikimas

Veikiant fermentui fosfoenolpiruvato karboksikinazei (PEPCK), oksalacetatas virsta fosfoenolpiruvatu. Toliau apibendrinamos atitinkamos reakcijos:

Visi šie įvykiai įgalina piruvato virsmą fosfoenolpiruvatu neįsikišant piruvato kinazės, būdingos glikolitiniam keliui.

Tačiau veikiant glikolitiniams fermentams, kurie grįžtamai katalizuoja šias reakcijas, fosfoenolpiruvatas virsta fruktozės-1,6-bisfosfatu.

Fermento fruktozės-1,6-bisfosfatazės veikimas

Kita reakcija, sukelianti fosfofruktokinazės veikimą glikolitiniame kelyje, yra tokia, kuri paverčia fruktozės-1,6-bisfosfatą į fruktozės-6-fosfatą. Fermentas fruktozė-1,6-bisfosfatazė katalizuoja šią reakciją gliukoneogeniniu keliu, kuris yra hidrolizinis ir apibendrinamas žemiau:

Tai yra vienas iš gliukoneogenezės reguliavimo taškų, nes šio fermento veiklai reikalingas Mg ²⁺ . Fruktozės-6-fosfatas patiria izomerizacijos reakciją, katalizuojamą fermento fosfoglikoizomerazės, kuris ją paverčia gliukozės-6-fosfatu.

Fermento gliukozės-6-fosfatazės veikimas

Galiausiai trečioji iš šių reakcijų yra gliukozės-6-fosfato pavertimas gliukoze.

Tai vyksta veikiant gliukozės-6-fosfatazei, kuri katalizuoja hidrolizės reakciją ir pakeičia negrįžtamą heksokinazės ar gliukokinazės poveikį glikolitiniame kelyje.

Šis gliukozės-6-fosfatazės fermentas prisijungia prie kepenų ląstelių endoplazminio retikulumo. Tam, kad galėtų atlikti savo katalizinę funkciją, jam reikia kofaktoriaus Mg ²⁺ .

Jo vieta garantuoja kepenų, kaip gliukozės sintezatoriaus, funkciją patenkinti kitų organų poreikius.

Gliukoneogeniniai pirmtakai

Kai kūne nėra pakankamai deguonies, kaip gali nutikti raumenyse ir eritrocituose ilgo mankštos metu, vyksta gliukozės fermentacija; T. y., gliukozė nėra visiškai oksiduojama anaerobinėmis sąlygomis, todėl susidaro laktatas.

Tas pats produktas gali patekti į kraują ir iš ten patekti į kepenis. Ten jis veiks kaip gliukoneogeninis substratas, nes, patekęs į Cori ciklą, laktatas bus paverstas piruvatu. Šis virsmas vyksta dėl fermento laktato dehidrogenazės veikimo.

Laktatas

Laktatas yra svarbus gliukoneogeninis substratas žmogaus kūne, o kai glikogeno atsargos išeikvojamos, laktato pavertimas gliukoze padeda papildyti glikogeno atsargas raumenyse ir kepenyse.

Piruvato

Kita vertus, vykstant reakcijoms, sudarančioms vadinamąjį gliukozės-alanino ciklą, vyksta piruvato transaminacija.

Tai randama extra-kepenų audiniuose, paverčiant piruvatą į alaniną, kuris yra dar vienas svarbus gliukoneogeninis substratas.

Esant ekstremalioms ilgalaikio badavimo ar kitokių medžiagų apykaitos sutrikimų sąlygoms, baltymų katabolizmas bus paskutinė priemonė gliukogeninių aminorūgščių šaltinis. Tai sudarys tarpinius Krebso ciklo produktus ir sukurs oksaloacetatą.

Glicerolis ir kiti

Glicerolis yra vienintelis reikšmingas gliukoneogeninis substratas, susidarantis dėl lipidų apykaitos.

Jis išsiskiria hidrolizuojant triacilgliceridus, kurie laikomi riebaliniame audinyje. Jie paeiliui vykstant fosforilinimo ir dehidrogenavimo reakcijoms, virsta dihidroksiacetono fosfatu, kuris eina gliukoneogeniniu keliu ir sudaro gliukozę.

Kita vertus, nedaugelis keistų riebalų rūgščių yra gliukoneogeninės.

Gliukoneogenezės reguliavimas

Viena iš pirmųjų gliukoneogenezės kontrolės priemonių vykdoma vartojant mažai angliavandenių turinčius maisto produktus, kurie skatina normalų gliukozės kiekį kraujyje.

Jei angliavandenių vartojama mažai, gliukoneogenezės kelias bus svarbus norint patenkinti organizmo gliukozės poreikius.

Tarp glikolizės ir gliukoneogenezės abipusio reguliavimo yra ir kitų veiksnių: ATP lygiai. Kai jų yra daug, glikolizė slopinama, o gliukoneogenezė aktyvuojama.

Su AMP lygiais atsitinka priešingai: jei jie yra aukšti, aktyvuojama glikolizė, tačiau slopinama gliukoneogenezė.

Gliukoneogenezėje yra tam tikrų fermentų katalizuotų reakcijų kontrolės punktų. Kuris? Fermentinių substratų ir kofaktorių, tokių kaip Mg ²⁺ , koncentracija ir aktyvatorių, tokių kaip fosfofruktokinazė, buvimas.

Fosfofruktokinazę suaktyvina AMP ir kasos hormonų insulino, gliukagono ir net kai kurių gliukokortikoidų įtaka.

Nuorodos

1. Mathewsas, Holde ir Ahernas. (2002). Biochemija (3-asis leidimas). Madridas: PEARSON
2. Wikibooks. (2018 m.). Biochemijos / glikoneogenezės ir glikogenezės principai. Paimta iš: en.wikibooks.org
3. Šašikantas Ray. (2017 m. Gruodis). Gliukoneogenezės reguliavimas, matavimai ir sutrikimai. Paimta iš: researchgate.net
4. Gliukoneogenezė. . Paimta iš: imed.stanford.edu
5. 3 paskaita. Glikolizė ir gliukoneogenezė. . Paimta iš: chem.uwec.edu
6. Gliukoneogenezė. . Paimta iš: chemija.creighton.edu