- jellemzők
- Ez anabolikus folyamat
- Gondoskodjon a glükózkészletekről
- A glükoneogenezis stádiumai (reakciói)
- Szintetikus út
- A foszfoenolpiruvát-karboxi-kináz enzim hatása
- A fruktóz-1,6-biszfoszfatáz enzim hatása
- A glükóz-6-foszfatáz enzim hatása
- Glükoneogén prekurzorok
- Laktát
- A piruvát
- Glicerin és mások
- A glükoneogenezis szabályozása
- Irodalom
A glükoneogenezis metabolikus folyamat, amely szinte minden élőlényben előfordul, beleértve a növényeket, az állatokat és a különféle típusú mikroorganizmusokat. A glükóz szintéziséből vagy képződéséből áll, olyan széntartalmú vegyületekből, amelyek nem szénhidrátok, például aminosavakból, glükogénekből, glicerinből és laktátból.
Ez a szénhidrát-metabolizmus egyik útja, amely anabolikus. Szintetizálja vagy formál glükózmolekulákat, amelyek elsősorban a májban és kisebb mértékben az emberek és állatok vesékkéregében vannak jelen.
A glükogenezis metabolikus útja. A kék színű nevek jelzik az út szubsztrátjait, piros nyíllal az út egyedi reakcióit, a törött nyilak a glikolízis reakcióit jelzik, amelyek ellentétesek ezzel az útvonallal, félkövér nyilak jelzik az út irányát. A BiobulletM készítette, a Wikimedia Commons-tól
Ez az anabolikus folyamat a glükóz katabolikus útjának fordított irányát követi, amelynek különböző specifikus enzimei vannak a glikolízis irreverzibilis pontjain.
A glükoneogenezis fontos a vér és szövetek glükózszintjének emeléséhez hipoglikémia esetén. Csökkenti a szénhidrátkoncentráció csökkenését hosszabb ideig tartó böjt esetén vagy más káros helyzetekben is.
jellemzők
Ez anabolikus folyamat
A glükoneogenezis a szénhidrát-anyagcsere egyik anabolikus folyamata. Ennek mechanizmusa révén a glükózt kis molekulákból álló prekurzorokból vagy szubsztrátokból állítják elő.
A glükóz előállítható protein jellegű egyszerű biomolekulákból, például glükogén aminosavakból és glicerinből, amelyek utóbbi a zsírszövetben a trigliceridek lipolíziséből származnak.
A laktát szintén szubsztrátként és kisebb mértékben páratlan láncú zsírsavakként is funkcionál.
Gondoskodjon a glükózkészletekről
A glükoneogenezis nagy jelentőséggel bír az élőlények és különösen az emberi test számára. Ennek oka az, hogy különleges esetekben kielégíti az agy által igényelt nagy glükózigényt (napi körülbelül 120 gramm).
A test mely részei igényelnek glükózt? Az idegrendszer, a vesevelő, többek között olyan szövetek és sejtek, mint például a vörösvértestek, amelyek a glükózt használják az egyetlen vagy fő energiaforrásként és szénként.
A glükózraktárak, például a májban és az izmokban tárolt glükogén elegendő egy napig. Ez az étrend vagy az intenzív gyakorlatok figyelembevétele nélkül. Ezért a glükoneogenezis révén a test más nem szénhidrát prekurzorokból vagy szubsztrátokból képződő glükózzal látja el a testét.
Ez az út szintén részt vesz a glükóz homeosztázisban. Az így képződő glükóz az energiaforrás mellett az egyéb anabolikus reakciók szubsztrátja is.
Erre példa a biomolekulák bioszintézise. Ide tartoznak a glikokonjugátumok, glikolipidek, glikoproteinek és amino-cukrok, valamint más heteropoliszacharidok.
A glükoneogenezis stádiumai (reakciói)
Írta: AngelHerraez, a Wikimedia Commonsból
Szintetikus út
A glükoneogenezis a sejtek citoszoljában vagy citoplazmájában, elsősorban a májban, kisebb mértékben a vesekéreg sejtjeinek citoplazmájában zajlik.
Szintetikus útja képezi a glikolízis reakcióinak nagy részét (glükóz-katabolikus út), de ellentétes irányban.
Fontos azonban megjegyezni, hogy a 3 glikolízis termodinamikailag visszafordíthatatlan reakcióját a glükoneogenezis specifikus enzimei katalizálják, amelyek különböznek a glikolízisben részt vevőktől, ami lehetővé teszi, hogy a reakciók ellentétes irányban történjenek.
Ezek kifejezetten azok a glikolitikus reakciók, amelyeket a hexokináz vagy glükokináz, foszfofruktokináz és piruvát-kináz enzimek katalizálnak.
A speciális enzimek által katalizált glükoneogenezis kulcsfontosságú lépéseinek áttekintésével a piruvát foszfoenolpiruváttá történő átalakulása reakciók sorát igényli.
Az első a mitokondriális mátrixban fordul elő, amikor a piruvát oxaloacetáttá alakul, amelyet piruvát-karboxiláz katalizál.
Ahhoz, hogy az oxaloacetát részt vegyen, azt mitokondriális malát dehidrogenáz segítségével maláttá kell alakítani. Ezt az enzimet a mitokondriumokon keresztül a citoszolba szállítják, ahol a sejt citoplazmájában található malát dehidrogenáz segítségével az oxaloacetáttá alakul át.
A foszfoenolpiruvát-karboxi-kináz enzim hatása
A foszfoenolpiruvát-karboxi-kináz enzim (PEPCK) hatására az oxaloacetát foszfoenolpiruváttá alakul. A megfelelő reakciókat az alábbiakban foglaljuk össze:
Mindezek az események lehetővé teszik a piruvát foszfoenolpiruváttá történő transzformációját a pirukinát kináz beavatkozása nélkül, amely a glikolitikus útra specifikus.
A foszfoenolpiruvát azonban olyan glükolitikus enzimek hatására transzformálódik fruktóz-1,6-biszfoszfáttá, amely ezeket a reakciókat visszafordíthatóan katalizálja.
A fruktóz-1,6-biszfoszfatáz enzim hatása
A következő reakció, amely a foszfofruktokináz hatását biztosítja a glikolitikus úton, az az, amely a fruktóz-1,6-biszfoszfátot fruktóz-6-foszfáttá alakítja. A fruktóz-1,6-biszfoszfatáz enzim katalizálja ezt a reakciót a glükoneogenikus úton, amely hidrolitikus és az alábbiakban foglalható össze:
Ez a glükoneogenezis szabályozásának egyik pontja, mivel ennek az enzimnek Mg 2+ szükséges az aktivitásához. A fruktóz-6-foszfát izomerizációs reakción megy keresztül, amelyet a foszfoglikoizomeráz enzim katalizál, amely glükóz-6-foszfáttá alakítja azt.
A glükóz-6-foszfatáz enzim hatása
Végül, ezeknek a reakcióknak a harmadikja a glükóz-6-foszfát glükózzá történő átalakítása.
Ez a glükóz-6-foszfatáz hatására megy végbe, amely katalizálja a hidrolízis reakciót, és felváltja a hexokináz vagy a glükokináz visszafordíthatatlan hatását a glikolitikus úton.
Ez a glükóz-6-foszfatáz enzim kötődik a májsejtek endoplazmatikus retikulumához. Szüksége van az Mg 2+ kofaktorra is, hogy képes legyen katalitikus funkcióját ellátni.
Helyzete garantálja a máj glükózszintetizátorként való működését más szervek igényeinek kielégítésére.
Glükoneogén prekurzorok
Ha nincs elegendő oxigén a testben, amint az izmokban és az eritrocitákban meghosszabbodott testmozgás esetén megtörténhet, glükózerjedés következik be; vagyis a glükóz nem teljesen oxidálódik anaerob körülmények között, ezért laktát képződik.
Ugyanaz a termék átjuthat a vérbe, onnan a májba. Itt glükoneogén szubsztrátként fog működni, mivel a Cori-ciklusba való belépéskor a laktát piruváttá alakul. Ez az átalakulás a laktát-dehidrogenáz enzim hatásának köszönhető.
Laktát
A laktát fontos glükoneogén szubsztrát az emberi testben, és amint a glikogénkészletek kimerülnek, a laktát glükózmá történő átalakulása segít az izmok és a máj glikogénkészleteinek feltöltésében.
A piruvát
Másrészről, az úgynevezett glükóz-alanin ciklust alkotó reakciókon keresztül a piruvát-transzamináció történik.
Ez megtalálható az extrahepatikus szövetekben, átalakítva a piruvát alaninná, amely egy másik fontos glükoneogén szubsztrát.
A hosszan tartó böjt vagy más anyagcserezavarok szélsőséges körülményei között a fehérjekatabolizmus a glükogén aminosavak forrása, mint utolsó lehetőség. Ezek a Krebs-ciklus közbenső termékei és oxaloacetátot képeznek.
Glicerin és mások
A glicerin az egyetlen jelentős glükoneogén szubsztrát, amely a lipid anyagcseréből származik.
Felszabadul a zsírszövetben tárolt triacil-gliceridek hidrolízise során. Ezeket egymást követő foszforilációs és dehidrogénezési reakciók révén dihidroxi-aceton-foszfáttá alakítják át, amelyek glükoneogenikus úton követik a glükózt.
Másrészt kevés páratlan láncú zsírsav glükoneogén.
A glükoneogenezis szabályozása
A glükoneogenezis egyik első kontrollját alacsony szénhidráttartalmú ételek bevitelével hajtják végre, amelyek elősegítik a vér normál glükózszintjét.
Ezzel szemben, ha alacsony a szénhidrátbevitel, a glükoneogenezis útvonala fontos lesz a test glükózszükségletének teljesítéséhez.
A glikolízis és a glükoneogenezis közötti kölcsönös szabályozásban más tényezők is szerepelnek: ATP szintek. Amikor ezek magas, glikolízis gátolódik, míg a glükoneogenezis aktiválódik.
Az AMP szintekkel ellentétesen történik: ha ezek magasak, akkor aktiválódik a glikolízis, de a glükoneogenezis gátolt.
A glükoneogenezis specifikus enzim-katalizált reakciói között vannak bizonyos ellenőrző pontok. Melyik? Az enzimatikus szubsztrátok és a kofaktorok, például az Mg 2+ koncentrációja és az aktivátorok, például a foszfofruktokináz létezése.
A foszfofruktokinázt az AMP és a hasnyálmirigy-hormonok, az inzulin, a glükagon és még néhány glükokortikoid hatására aktiválják.
Irodalom
- Mathews, Holde és Ahern. (2002). Biokémia (3. kiadás). Madrid: PEARSON
- Wikikönyvek. (2018). A biokémia / glükoneogenezis és a glikogenezis alapelvei. Forrás: en.wikibooks.org
- Shashikant Ray. (2017. december). Glükoneogenezis szabályozása, mérések és rendellenességek. Forrás: researchgate.net
- Glükoneogenezis.. Forrás: imed.stanford.edu
- 3. előadás - Glikolízis és glükoneogenezis.. Forrás: chem.uwec.edu
- Glükoneogenezis.. Forrás: chemistry.creighton.edu