Стадии (реакции) и регуляция глюконеогенеза

глюконеогенез Это метаболический процесс, который происходит практически у всех живых существ, включая растения, животных и различные виды микроорганизмов. Он состоит из синтеза или образования глюкозы из углеродсодержащих соединений, которые не являются углеводами, таких как аминокислоты, гликогены, глицерин и лактат.

Это один из способов метаболизма углеводов анаболического типа. Синтезирует или образует молекулы глюкозы, присутствующие в основном в печени и, в меньшей степени, в коре почек человека и животных..

Этот анаболический процесс происходит в обратном смысле катаболического пути глюкозы, с различными специфическими ферментами в необратимых точках гликолиза.

Глюконеогенез важен для повышения уровня глюкозы в крови и тканях в случаях гипогликемии. Это также смягчает снижение концентрации углеводов при длительном голодании или в других ситуациях..

индекс

• 1 Характеристики
  • 1.1 Это анаболический процесс
  • 1.2 Обеспечить поставки глюкозы
• 2 Стадии (реакции) глюконеогенеза
  • 2.1 Синтетический маршрут
  • 2.2 Действие фермента фосфоенолпирувата карбоксикиназы
  • 2.3 Действие фермента фруктоза-1,6-бисфосфатазы
  • 2.4 Действие фермента глюкозо-6-фосфатазы
• 3 глюконеогенных предшественника
  • 3.1 Лактат
  • 3.2 Пируват
  • 3.3 Глицерин и другие
• 4 Регуляция глюконеогенеза
• 5 ссылок

черты

Это анаболический процесс

Глюконеогенез является одним из анаболических процессов углеводного обмена. По своему механизму глюкоза синтезируется из предшественников или субстратов, образованных небольшими молекулами.

Глюкоза может быть получена из простых биомолекул белковой природы, таких как глюкогенные аминокислоты и глицерин, вторые из липолиза триглицеридов в жировой ткани.

Лактат также функционирует как субстрат и, в меньшей степени, жирные кислоты с нечетной цепью.

Обеспечить поставки глюкозы

Глюконеогенез имеет большое значение для живых существ и особенно для человеческого организма. Это потому, что он служит для обеспечения в особых случаях высокого спроса на глюкозу, которая требуется мозгу (приблизительно 120 граммов в день, приблизительно).

Какие части тела требуют глюкозы? Нервная система, мозговое вещество почки, среди других тканей и клеток, таких как эритроциты, которые используют глюкозу в качестве единственного или основного источника энергии и углерода.

Накопления глюкозы, такие как гликоген, хранящиеся в печени и мышцах, едва хватает на один день. Это без учета диет или интенсивных упражнений. По этой причине в результате глюконеогенеза в организм поступает глюкоза, образованная из других неуглеводных предшественников или субстратов..

Аналогичным образом, этот путь вмешивается в гомеостаз глюкозы. Глюкоза, образованная этим путем, помимо того, что является источником энергии, является субстратом других анаболических реакций..

Примером этого является случай биосинтеза биомолекул. Среди них глюкоконъюгаты, гликолипиды, гликопротеины и аминоазацины и другие гетерополисахариды.

Стадии (реакции) глюконеогенеза

Синтетический маршрут

Глюконеогенез осуществляется в цитозоле или цитоплазме клеток, главным образом печени, и в меньшей степени в цитоплазме клеток коры почек..

Его синтетический путь составляет большую часть реакций гликолиза (катаболический путь глюкозы), но в противоположном направлении.

Однако важно отметить, что 3 реакции гликолиза, которые являются термодинамически необратимыми, будут в глюконеогенезе катализироваться специфическими ферментами, отличными от тех, которые участвуют в гликолизе, что делает возможным протекание реакций в противоположном направлении..

В частности, это те гликолитические реакции, которые катализируются ферментами гексокиназой или глюкокиназой, фосфофруктокиназой и пируваткиназой..

Рассматривая основные этапы глюконеогенеза, катализируемого специфическими ферментами, превращение пирувата в фосфоенолпируват требует ряда реакций.

Первый происходит в митохондриальном матриксе с превращением пирувата в оксалоацетат, катализируемый пируваткарбоксилазой.

В свою очередь, для участия оксалоацетата он должен быть превращен в малат с помощью митохондриальной малатдегидрогеназы. Этот фермент транспортируется митохондриями в цитозоль, где он снова превращается в оксалоацетат малатдегидрогеназой, обнаруженной в цитоплазме клетки..

Действие фермента фосфоенолпирувата карбоксикиназы

Под действием фермента фосфоенолпируваткарбоксикиназы (PEPCK) оксалоацетат превращается в фосфоенолпируват. Соответствующие реакции суммированы ниже:

Пируват + СО₂ + H₂O + ATP => Оксалоацетат + АДФ + П_Я + 2H⁺

Оксалоацетат + ГТФ <=> Фосфоенолпируват + СО₂ + ВВП

Все эти события делают возможным превращение пирувата в фосфоенолпируват без вмешательства пируваткиназы, которая специфична для гликолитического пути..

Однако фосфоенолпируват превращается во фруктозо-1,6-бисфосфат под действием гликолитических ферментов, которые катализируют эти реакции обратимым образом..

Действие фермента фруктоза-1,6-бисфосфатазы

Следующая реакция, которая заменяет действие фосфофруктокиназы в гликолитическом пути, - это та, которая превращает фруктозо-1,6-бисфосфат в фруктозо-6-фосфат. Фермент фруктоза-1,6-бисфосфатаза катализирует эту реакцию в глюконеогенном пути, который является гидролитическим и обобщен ниже:

Фруктоза-1,6-бисфосфат + Н₂О => Фруктоза-6-фосфат + P_Я

Это одна из точек регуляции глюконеогенеза, так как этот фермент требует Mg²⁺ для вашей деятельности. Фруктоза-6-фосфат подвергается реакции изомеризации, катализируемой ферментом фосфоглюкоизомеразой, которая превращает его в глюкозо-6-фосфат.

Действие фермента глюкозо-6-фосфатазы

Наконец, третья из этих реакций - превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу..

Это происходит благодаря действию глюкозо-6-фосфатазы, которая катализирует реакцию гидролиза и заменяет необратимое действие гексокиназы или глюкокиназы в гликолитическом пути..

Глюкоза-6-фосфат + Н₂О => Глюкоза + П_Я

Этот фермент глюкозо-6-фосфатаза присоединяется к эндоплазматической сети клеток печени. Также необходим кофактор Mg²⁺ осуществлять свою каталитическую функцию.

Его расположение гарантирует функции печени как синтезатора глюкозы для удовлетворения потребностей других органов..

Глюконеогенные предшественники

Когда в организме недостаточно кислорода, как это может происходить в мышцах и эритроцитах в случае длительных упражнений, происходит ферментация глюкозы; то есть глюкоза не полностью окисляется в анаэробных условиях и, следовательно, образуется лактат.

Этот же продукт может попасть в кровь и оттуда в печень. Там он будет действовать как глюконеогенный субстрат, поскольку при вступлении в цикл Кори лактат превратится в пируват. Это превращение обусловлено действием фермента лактатдегидрогеназы.

лактат

Лактат является важным глюконеогенным субстратом человеческого организма, и как только запасы гликогена истощаются, превращение лактата в глюкозу помогает пополнить запас гликогена в мышцах и печени..

пируват

С другой стороны, благодаря реакциям, составляющим так называемый глюкозо-аланиновый цикл, происходит переаминирование пирувата..

Это обнаруживается во внепеченочных тканях, что превращает пируват в аланин, который является еще одним важным глюконеогенным субстратом..

В экстремальных условиях длительного голодания или других метаболических изменений катаболизм белков будет источником глюкогенных аминокислот в качестве последнего варианта. Они образуют посредников цикла Кребса и генерируют оксалоацетат.

Глицерин и другие

Глицерин является единственным важным глюконеогенным субстратом, возникающим в результате липидного обмена..

Он выделяется при гидролизе триацилглицеридов, которые хранятся в жировой ткани. Они трансформируются последовательными реакциями фосфорилирования и дегидрирования в дигидроксиацетонфосфат, которые следуют глюконеогенным путем с образованием глюкозы..

С другой стороны, немногие жирные кислоты с нечетной цепью являются глюконеогенными.

Регуляция глюконеогенеза

Одним из первых контролей глюконеогенеза является прием пищи с низким содержанием углеводов, что приводит к нормальному уровню глюкозы в крови..

И наоборот, если потребление углеводов низкое, путь глюконеогенеза будет важен для удовлетворения потребностей организма в глюкозе..

Есть и другие факторы, участвующие в обратной регуляции между гликолизом и глюконеогенезом: уровни АТФ. Когда они высокие, гликолиз ингибируется, а глюконеогенез активируется.

С уровнями AMP происходит обратное: если они высокие, гликолиз активируется, но глюконеогенез ингибируется.

В реакциях, катализируемых специфическими ферментами в глюконеогенезе, существуют определенные контрольные точки. Что? Концентрация ферментативных субстратов и кофакторов, таких как Mg²⁺, и наличие активаторов, таких как фосфофруктокиназа.

Фосфофруктокиназа активируется AMP и под действием панкреатических гормонов инсулина, глюкагона и даже некоторых глюкокортикоидов.

ссылки

1. Мэтьюз, Холде и Ахерн. (2002). Биохимия (3-е изд.). Мадрид: Пирсон
2. Wikibooks. (2018). Основы биохимии / глюконеогенез и гликогенез. Взято из: en.wikibooks.org
3. Шашикант Рэй. (Декабрь 2017 г.) Регуляция, измерения и нарушения глюконеогенеза. Взято из: researchgate.net
4. Глюконеогенез. [PDF]. Взято из: imed.stanford.edu
5. Лекция 3-Гликолиз и глюконеогенез. [PDF]. Взято из: chem.uwec.edu
6. Глюконеогенез. [PDF]. Взято из: chem.creighton.edu