Tahap glukonogenesis (reaksi) dan peraturan



The glukoneogenesis Ia adalah proses metabolik yang berlaku di hampir semua makhluk hidup, termasuk tumbuhan, haiwan dan pelbagai jenis mikroorganisma. Ia terdiri daripada sintesis atau pembentukan glukosa dari sebatian karbon yang tidak karbohidrat, seperti asid amino, glikogen, gliserol dan laktat.

Ini adalah salah satu cara metabolisme karbohidrat yang jenis anabolik. Mengintensifkan atau membentuk molekul glukosa yang terdapat terutamanya dalam hati dan, pada tahap yang lebih rendah dalam korteks buah pinggang manusia dan haiwan.

Proses anabolik ini berlaku berikutan pengertian songsang laluan katabolik glukosa, yang mempunyai enzim spesifik yang berbeza di titik taklik yang tidak boleh diubah.

Glukoneogenesis penting untuk meningkatkan tahap glukosa dalam darah dan tisu dalam kes-kes hipoglisemia. Ia juga mengurangkan penurunan kepekatan karbohidrat dalam puasa yang berpanjangan atau dalam situasi lain aversas.

Indeks

  • 1 Ciri-ciri
    • 1.1 Ini adalah proses anabolik
    • 1.2 Menyediakan bekalan glukosa
  • 2 Tahap (tindak balas) glukoneogenesis
    • 2.1 Laluan sintetik
    • 2.2 Tindakan enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase
    • 2.3 Tindakan enzim fruktosa-1,6-bisphosphatase
    • 2.4 Tindakan enzim glukosa-6-phosphatase
  • 3 Precursors Glukoneogenic
    • 3.1 Lactate
    • 3.2 Pyruvate
    • 3.3 Glycerol dan lain-lain
  • 4 Peraturan glukoneogenesis
  • 5 Rujukan

Ciri-ciri

Ia adalah proses anabolik

Glukoneogenesis adalah salah satu proses anabolik metabolisme karbohidrat. Melalui mekanismenya, glukosa disintesis daripada prekursor atau substrat yang dibentuk oleh molekul kecil.

Ia boleh menjana glukosa daripada biomolekul mudah protin secara asid amino glucogenic dan gliserol, lipolisis kedua kedatangan trigliserida dalam tisu adipos.

Laktat juga berfungsi sebagai substrat dan, sedikit sebanyak, asid lemak rantaian ganjil.

Menyediakan bekalan glukosa

Glukoneogenesis sangat penting untuk makhluk hidup dan terutama untuk tubuh manusia. Ini kerana ia berfungsi untuk menyediakan dalam kes-kes khas permintaan yang tinggi untuk glukosa yang memerlukan otak (120 gram sehari, kira-kira).

Apakah bahagian badan yang memerlukan glukosa? Sistem saraf, medulla buah pinggang, antara tisu dan sel lain, seperti sel darah merah, yang menggunakan glukosa sebagai sumber tunggal dan utama tenaga dan karbon.

Kedai glukosa seperti glikogen yang tersimpan dalam hati dan otot hampir tidak mencukupi untuk satu hari. Ini tanpa mengambil kira diet atau latihan sengit. Atas sebab ini, melalui glukoneogenesis, badan dibekalkan dengan glukosa yang terbentuk daripada prekursor atau substrat bukan karbohidrat lain.

Begitu juga, laluan ini campur tangan dalam homeostasis glukosa. Glukosa yang dibentuk oleh laluan ini, selain sebagai sumber tenaga, adalah substrat reaksi anabolik yang lain.

Contohnya ialah kes biosintesis biomolekul. Antaranya glucoconjugates, glycolipids, glycoproteins dan aminoazucares dan heteropolysaccharides lain.

Tahap (tindak balas) glukoneogenesis

Laluan sintetik

Glukoneogenesis dijalankan dalam sitosol atau sitoplasma sel, terutamanya hati dan lebih rendah dalam sitoplasma sel-sel korteks buah pinggang..

Laluan sintetiknya merupakan sebahagian besar daripada tindak balas glikolisis (laluan katabolik glukosa), tetapi dalam arah yang bertentangan.

Walau bagaimanapun, adalah penting untuk ambil perhatian bahawa tiga reaksi adalah termodinamik gluconeogenesis glikolisis tidak dapat dipulihkan dapat menjadi pemangkin enzim tertentu yang berbeza yang terlibat dalam glikolisis, yang memungkinkan tindak balas berlaku secara terbalik.

Mereka secara khusus adalah tindak balas glikolitik yang dikatalisasi oleh enzim hexokinase atau glucokinase, phosphofructokinase dan piruvat kinase.

Mengkaji langkah-langkah penting glukoneogenesis yang dipangkin oleh enzim tertentu, penukaran pyruvate kepada phosphoenolpyruvate memerlukan satu siri tindak balas.

Yang pertama berlaku dalam matriks mitokondria dengan penukaran pyruvate kepada oxaloacetate, yang dikatalisis oleh pyruvate carboxylase.

Sebaliknya, untuk oxaloacetate untuk mengambil bahagian, ia mesti ditukar kepada malate oleh dehydrogenase malito mitokondria. Enzim ini diangkut oleh mitokondria ke sitosol, di mana ia diubah lagi menjadi oksaloasetat oleh dehidrogenase malat yang terdapat dalam sitoplasma sel.

Tindakan enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase

Melalui tindakan enzim phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK), oxaloacetate ditukar kepada phosphoenolpyruvate. Reaksi masing-masing diringkaskan di bawah:

Pyruvate + CO2 + H2O + ATP => Oxaloacetate + ADP + Pi + 2H+

Oxaloacetate + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO2 + KDNK

Kesemua kejadian ini memungkinkan transformasi piruvat kepada phosphoenolpyruvate tanpa campur tangan pyruvate kinase, yang khusus untuk laluan glikolitik.

Walau bagaimanapun, phosphoenolpyruvate diubah menjadi fruktosa-1,6-bisfosfat oleh tindakan enzim glikolitik yang memangkinkan tindak balas ini dengan cara yang boleh diterbalikkan.

Tindakan enzim fruktosa-1,6-bisphosphatase

Reaksi seterusnya yang menggantikan tindakan phosphofructokinase dalam laluan glikolitik adalah yang mengubah fruktosa-1,6-bisphosphate menjadi fruktosa-6-fosfat. Enzim fruktosa-1,6-bisphosphatase mengatalisis tindak balas ini dalam laluan gluconeogenic, yang adalah hidrolitik dan diringkaskan di bawah:

Fruktosa-1,6-bisphosphate + H2O => Fruktosa-6-fosfat + Pi

Ini adalah salah satu titik peraturan glukoneogenesis, kerana enzim ini memerlukan Mg2+ untuk aktiviti anda. Fruktosa-6-fosfat menjalani reaksi isomerisasi yang dikatalisasi oleh enzim phosphoglucoisomerase yang mengubahnya menjadi glukosa-6-fosfat.

Tindakan enzim glukosa-6-phosphatase

Akhir sekali, ketiga tindak balas ini ialah penukaran glukosa-6-fosfat ke dalam glukosa.

Ini terpaksa oleh tindakan glukosa 6-phosphatase yang memangkinkan tindak balas hidrolisis dan menggantikan hexokinase tindakan yang tidak dapat dipulihkan atau glucokinase di jalan glycolytic.

Glukosa-6-fosfat + H2O => Glukosa + Pi

Enzim ini glukosa-6-phosphatase dilampirkan pada retikulum endoplasma sel-sel hati. Ia juga memerlukan cofactor Mg2+ untuk menjalankan fungsi pemangkinnya.

Lokasinya menjamin fungsi hati sebagai glukosa sintesis untuk memenuhi keperluan organ-organ lain.

Prekursor glukonogenik

Apabila tidak ada oksigen yang cukup dalam tubuh, kerana ia boleh berlaku pada otot dan eritrosit dalam kes senaman yang berpanjangan, penapaian glukosa berlaku; iaitu, glukosa tidak sepenuhnya teroksidasi di bawah keadaan anaerobik dan oleh itu, laktat dihasilkan.

Produk yang sama boleh masuk ke dalam darah dan dari sana ke hati. Di sana, ia akan bertindak sebagai substrat gluconeogenic, kerana apabila memasuki kitaran Cori, laktat akan berubah menjadi piruvat. Perubahan ini disebabkan oleh tindakan enzim laktat dehidrogenase.

Lactate

Laktat adalah substrat gluconeogenic penting dalam badan manusia dan sekali kedai glikogen habis, penukaran lactate glukosa membantu menambah kedai glikogen dalam otot dan hati.

Pyruvate

Sebaliknya, melalui tindak balas yang membentuk kitaran glukosa-alanine yang dipanggil, perintis piruvat berlaku.

Ini terdapat dalam tisu heksatik tambahan, menjadikan transformasi pyruvate menjadi alanine, yang lain adalah substrat gluconeogenic yang penting.

Dalam keadaan melampau yang berpanjangan berpuasa atau perubahan metabolik lain, katabolisme protein akan menjadi sumber asid amino glukogenik sebagai pilihan terakhir. Ini akan membentuk pengantara kitar Krebs dan menjana oksaloasetat.

Glycerol dan lain-lain

Glycerol adalah satu-satunya substrat gluconeogenic yang penting yang timbul daripada metabolisme lipid.

Ia dikeluarkan semasa hidrolisis triacylglycerides, yang disimpan dalam tisu adipose. Ini diubah dengan tindak balas tindak balas fosforilasi dan dehidrogenasi kepada dihydroxyacetone fosfat, yang mengikuti laluan glukoneogenik untuk membentuk glukosa.

Sebaliknya, beberapa asid lemak rantai ganjil adalah glukoneogenik.

Peraturan glukoneogenesis

Salah satu kawalan pertama glukoneogenesis dilakukan oleh pengambilan makanan dengan kandungan karbohidrat yang rendah, yang mengakibatkan kadar glukosa normal dalam darah.

Sebaliknya, jika pengambilan karbohidrat adalah rendah, laluan glukoneogenesis akan menjadi penting untuk memenuhi keperluan glukosa organisma..

Terdapat faktor lain yang terlibat dalam peraturan timbal balik antara glikolisis dan glukoneogenesis: tahap ATP. Apabila mereka tinggi, glikolisis dihalang, sementara glukoneogenesis diaktifkan.

Sebaliknya berlaku dengan tahap AMP: jika mereka tinggi, glikolisis diaktifkan, tetapi glukoneogenesis dihalang.

Dalam tindak balas yang dipangkin oleh enzim tertentu dalam glukoneogenesis terdapat titik kawalan tertentu. Yang mana? Kepekatan substrat dan cofactor enzim seperti Mg2+, dan kewujudan aktivator seperti phosphofructokinase.

Phosphofructokinase diaktifkan oleh AMP dan pengaruh hormon pankreas insulin, glukagon dan juga beberapa glucocorticoids.

Rujukan

  1. Mathews, Holde dan Ahern. (2002). Biokimia (edisi ke-3). Madrid: PEARSON
  2. Wikibooks. (2018). Prinsip-prinsip Biokimia / Glukoneogenesis dan Glikogenesis. Diambil dari: en.wikibooks.org
  3. Shashikant Ray. (Disember 2017). Peraturan Gluconeogenesis, Pengukuran, dan Gangguan. Diambil dari: researchgate.net
  4. Glukoneogenesis [PDF] Diambil dari: imed.stanford.edu
  5. Kuliah 3-Glikolisis dan Glukoneogenesis. [PDF] Diambil dari: chem.uwec.edu
  6. Glukoneogenesis [PDF] Diambil daripada: chemistry.creighton.edu