Gluconeogenese faser (reaktioner) og regulering

den glukoneogenese Det er en metabolisk proces, der forekommer i næsten alle levende væsener, herunder planter, dyr og forskellige typer mikroorganismer. Den består af syntese eller dannelse af glucose fra carbonholdige forbindelser, som ikke er kulhydrater, såsom aminosyrer, glycogener, glycerol og lactat.

Det er en af ​​måderne af metabolisme af kulhydrater, den af ​​den anabolske type. Syntetiserer eller danner glucosemolekyler, der hovedsagelig findes i leveren og i mindre grad i cortex hos nyrer hos mennesker og dyr.

Denne anabolske proces opstår som følge af den omvendte betydning af glukosekatabole vejen, idet der er forskellige specifikke enzymer i de irreversible punkter af glycolyse.

Gluconeogenese er vigtig for at øge glukoseniveauerne i blod og væv i tilfælde af hypoglykæmi. Det dæmper også faldet i kulhydratkoncentrationen i længerevarende fastgøring eller i andre situationer aversaer.

indeks

• 1 kendetegn
  • 1.1 Det er en anabolsk proces
  • 1.2 Giver glukoseforsyninger
• 2 trin (reaktioner) af gluconeogenese
  • 2.1 Syntetisk vej
  • 2.2 Virkning af enzymet phosphoenolpyruvatcarboxykinase
  • 2.3 Virkning af enzymet fructose-1,6-bisphosphatase
  • 2.4 Virkning af glucose-6-phosphatase enzymet
• 3 glukoneogene forstadier
  • 3.1 lactat
  • 3.2 pyruvat
  • 3.3 Glycerol og andre
• 4 Regulering af gluconeogenese
• 5 referencer

funktioner

Det er en anabolsk proces

Gluconeogenese er en af ​​de anabolske processer af kulhydratmetabolisme. Gennem sin mekanisme syntetiseres glucose fra precursorer eller substrater dannet af små molekyler.

Det kan generere glucose fra simple biomolekyler proteinholdigt som glucogene aminosyrer og glycerol, det andet kommer lipolyse af triglycerider i fedtvæv.

Lactat virker også som et substrat og i mindre grad ulige kæde fedtsyrer.

Giver glukoseforsyninger

Gluconeogenese er af stor betydning for levende væsener og især for menneskekroppen. Dette skyldes, at det tjener til i særlige tilfælde at give den store efterspørgsel efter glukose, som hjernen kræver (120 gram om dagen, ca.).

Hvilke dele af kroppen kræver glukose? Nervesystemet, renalmedulla, blandt andet væv og celler, såsom røde blodlegemer, der bruger glucose som eneste eller hovedkilde til energi og kulstof.

Glucoseforretninger som glykogen lagret i leveren og muskler er næppe nok til en dag. Dette uden at overveje kost eller intense øvelser. Af denne grund tilføres glukoneogenesen med glucose dannet af andre ikke-carbohydratprecursorer eller substrater.

På samme måde griber denne rute ind i glucoseens homeostase. Den glucose, der dannes ved denne rute, ud over at være en energikilde, er substratet for andre anabolske reaktioner.

Et eksempel på dette er tilfældet med biosyntese af biomolekyler. Herunder glycokonjugater, glycolipider, glycoproteiner og aminosukkere og andre heteropolysaccharider.

Stages (reaktioner) af gluconeogenese

Syntetisk vej

Gluconeogenese udføres i cytosol eller cytoplasma af celler, hovedsagelig i leveren og i mindre grad i cytoplasmaet i cellerne i renal cortex..

Sin syntetiske vej udgør en stor del af glykolysens reaktioner (glukose kataboliske vej), men i modsat retning.

Det er imidlertid vigtigt at bemærke, at de tre reaktioner er termodynamisk glycolyse irreversibel glukoneogenese katalyseres forskellige specifikke enzymer involveret i glycolyse, som gør det muligt reaktioner forekommer i omvendt.

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

Gennemgang af de afgørende trin i gluconeogenese katalyseret af specifikke enzymer kræver omdannelsen af ​​pyruvat til phosphoenolpyruvat en række reaktioner.

Det første sker i den mitokondrielle matrix med omdannelsen af ​​pyruvat til oxaloacetat, pyruvatcarboxylase katalyseret.

Til gengæld for oxaloacetatet at deltage, skal det omdannes til malat af mitochondriamalat dehydrogenase. Dette enzym transporteres af mitokondrier til cytosolen, hvor det igen transformeres til oxaloacetat ved malatdehydrogenasen, der findes i cellecytoplasmaet.

Virkning af enzymet phosphoenolpyruvatcarboxykinase

Gennem virkningen af ​​enzymet phosphoenolpyruvatcarboxykinase (PEPCK) omdannes oxaloacetatet til phosphoenolpyruvat. De respektive reaktioner er opsummeret nedenfor:

Pyruvat + CO₂ + H₂O + ATP => Oxaloacetat + ADP + P_jeg + 2H⁺

Oxaloacetat + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO₂ + BNP

Alle disse hændelser muliggør omdannelsen af ​​pyruvat til phosphoenolpyruvat uden intervention af pyruvatkinase, hvilket er specifikt for den glycolytiske vej.

Imidlertid fructose 1,6-bisphosphat-phosphoenolpyruvat bliver ved indvirkning af glycolytiske enzymer katalyserer disse reaktioner reversibelt.

Virkning af enzymet fructose-1,6-bisphosphatase

Den følgende reaktion supplerer virkningen af ​​phosphofructokinase i den glycolytiske vej, er der konverterer fructose 1,6-bisphosphat i fructose-6-phosphat. Enzymet fructose-1,6-bisphosphatase katalyserer denne reaktion i den glukoneogene vej, som er hydrolytisk og er opsummeret nedenfor:

Fructose-1,6-bisphosphat + H₂O => Fructose-6-phosphate + P_jeg

Dette er en af ​​reguleringspunkterne for gluconeogenese, da dette enzym kræver Mg²⁺ til din aktivitet. Fructose-6-phosphat undergår en isomeriseringsreaktion katalyseret af enzymet phosphoglucoisomerase, der transformerer det til glucose-6-phosphat.

Virkning af glucose-6-phosphatase enzymet

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

Dette fortsætter ved virkningen af ​​glucose-6-phosphatase, som katalyserer en hydrolysereaktion og erstatte den irreversible action hexokinase eller glucokinase i den glycolytiske vej.

Glucose-6-phosphat + H₂O => Glucose + P_jeg

Dette enzym glucose-6-phosphatase er bundet til det endoplasmatiske retikulum af leverceller. Det har også brug for Mg cofactor²⁺ at udøve sin katalytiske funktion.

Dens placering garanterer leverfunktionen som glucosesynteseapparat for at imødekomme andre organers behov.

Glukoneogene forstadier

Når der ikke er nok ilt i kroppen, som det kan ske i muskler og erytrocytter i tilfælde af langvarig motion, finder gærningen af ​​glukosen sted; det vil sige, glukose er ikke fuldstændigt oxideret under anaerobe forhold og derfor produceres lactat.

Det samme produkt kan passere ind i blodet og derfra til leveren. Der vil det virke som et glukoneogent substrat, da laktatet bliver til pyruvat, når det kommer ind i Cori-cyklen. Denne transformation skyldes virkningen af ​​enzymet lactat dehydrogenase.

lactat

Lactat er et vigtigt gluconeogene substrat af det menneskelige legeme, og når glykogen butikker er opbrugt, omdannelsen af ​​glucose lactat hjælper genopbygge glykogen butikker i muskler og lever.

pyruvat

På den anden side forekommer transaminering af pyruvat gennem reaktioner, der udgør den såkaldte glucose-alanincyklus..

Dette findes i ekstra hepatiske væv, hvilket gør omdannelsen af ​​pyruvat til alanin, som er en anden af ​​de vigtige glukoneogene substrater.

Under ekstreme forhold med langvarig fastende eller andre metaboliske ændringer, vil katabolismen af ​​proteiner være en kilde til glukogene aminosyrer som en sidste mulighed. Disse vil danne formidlere af Krebs-cyklen og danne oxaloacetat.

Glycerol og andre

Glycerol er det eneste glukoneogene substrat af betydning som følge af lipidmetabolisme.

Det frigives under hydrolysen af ​​triacylglycerider, der opbevares i fedtvæv. Disse transformeres ved sammenhængende reaktioner af phosphorylering og dehydrogenering til dihydroxyacetonphosphat, som følger den glukoneogene vej til dannelse af glucose.

På den anden side er få ulige kæde fedtsyrer glukoneogene.

Regulering af gluconeogenese

En af de første kontroller af gluconeogenese udføres ved indtagelse af fødevarer med et lavt indhold af kulhydrater, hvilket fører til normale niveauer af glukose i blodet.

Omvendt, hvis kulhydratindtaget er lavt, vil gluconeogenese-ruten være vigtig for at imødekomme organismens glukosebehov..

Der er andre faktorer involveret i den gensidige regulering mellem glycolyse og gluconeogenese: 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.

I reaktionerne katalyseret af specifikke enzymer i glukoneogenese er der visse kontrolpunkter. Hvad? Koncentrationen af ​​enzymatiske substrater og cofaktorer, såsom Mg²⁺, og eksistensen af ​​aktivatorer såsom phosphofructokinase.

Fosfofructokinase aktiveres af AMP og indflydelsen af ​​pancreas hormoner insulin, glucagon og endda nogle glucocorticoider.

referencer

1. Mathews, Holde og Ahern. (2002). Biokemi (3. udgave). Madrid: PEARSON
2. Wikibooks. (2018). Principper for biokemi / gluconeogenese og glycogenese. Taget fra: en.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (December 2017). Gluconeogenese Regulering, Målinger og Disorders. Modtaget fra: researchgate.net
4. Glukoneogenese. [PDF]. Modtaget fra: imed.stanford.edu
5. Forelæsning 3-glycolyse og gluconeogenese. [PDF]. Modtaget fra: chem.uwec.edu
6. Glukoneogenese. [PDF]. Modtaget fra: chemistry.creighton.edu