GLUKONEOGENESE: STADIER (REAKSJONER) OG REGULERING - KJEMI - 2026

Den glukoneogenesen er en metabolsk prosess som skjer i nesten alle levende ting, inkludert planter, dyr og ulike typer mikroorganismer. Det består av syntese eller dannelse av glukose fra forbindelser som inneholder karbon som ikke er karbohydrater, for eksempel aminosyrer, glukogener, glyserol og laktat.

Det er en av veiene for karbohydratmetabolisme som er anabole. Den syntetiserer eller danner glukosemolekyler som hovedsakelig er til stede i leveren og i mindre grad i cortex i nyrene til mennesker og dyr.

Metabolsk vei for glukogenese. Navn i blått indikerer underlagene til stien, piler i rødt de unike reaksjonene på denne stien, ødelagte piler indikerer reaksjoner av glykolyse, som går mot denne stien, dristige piler indikerer retningen på banen. Av BiobulletM, fra Wikimedia Commons

Denne anabole prosessen skjer ved å følge den omvendte retningen av den katabolske banen til glukose, med forskjellige spesifikke enzymer på de irreversible punktene for glykolyse.

Glukoneogenese er viktig for å øke glukosenivået i blod og vev ved hypoglykemi. Det demper også nedgangen i karbohydratkonsentrasjonen ved langvarige faste eller i andre uheldige situasjoner.

kjennetegn

Det er en anabole prosess

Glukoneogenese er en av de anabole prosessene for karbohydratmetabolisme. Gjennom mekanismen syntetiseres glukose fra forløpere eller underlag sammensatt av små molekyler.

Glukose kan genereres fra enkle biomolekyler av proteinart, slik som glukogene aminosyrer og glyserol, hvor sistnevnte kommer fra lipolyse av triglyserider i fettvev.

Laktat fungerer også som et underlag og i mindre grad odde fettsyrer.

Gi glukoseforsyninger

Glukoneogenese er av stor betydning for levende vesener og spesielt for menneskekroppen. Dette skyldes at det i spesielle tilfeller leverer den store etterspørselen etter glukose som hjernen trenger (omtrent 120 gram per dag).

Hvilke deler av kroppen krever glukose? Nervesystemet, nyregen, blant annet vev og celler, for eksempel røde blodlegemer, som bruker glukose som eneste eller viktigste energikilde og karbon.

Lagringene av glukose som glykogen lagret i leveren og musklene er knapt nok i en dag. Dette uten å vurdere dietter eller intense øvelser. Av denne grunn tilføres kroppen gjennom glukoneogenese glukose dannet fra andre ikke-karbohydratforløpere eller -underlag.

Denne ruten er også involvert i glukosehomeostase. Glukosen som dannes på denne måten, i tillegg til å være en energikilde, er underlaget for andre anabole reaksjoner.

Et eksempel på dette er tilfellet med biomolekylbiosyntese. Disse inkluderer glykokonjugater, glykolipider, glykoproteiner og aminosukkere og andre heteropolysakkarider.

Stadier (reaksjoner) av glukoneogenese

Av AngelHerraez, fra Wikimedia Commons

Syntetisk rute

Glukoneogenese foregår i cytosol eller cytoplasma av celler, hovedsakelig i leveren og i mindre grad i cytoplasma av celler i nyrebarken.

Den syntetiske veien utgjør en stor del av reaksjonene ved glykolyse (katabolisk glukosevei), men i motsatt retning.

Det er imidlertid viktig å fremheve at de 3 reaksjonene med glykolyse som er termodynamisk irreversible, vil bli katalysert av spesifikke enzymer i glukoneogenese forskjellig fra de som er involvert i glykolyse, noe som gjør det mulig for reaksjonene å skje i motsatt retning.

De er spesifikt de glykolytiske reaksjonene katalysert av enzymer heksokinase eller glukokinase, fosfofruktokinase og pyruvatkinase.

Gjennomgang av de viktige trinnene i glukoneogenese katalysert av spesifikke enzymer, og omdannelsen av pyruvat til fosfoenolpyruvat krever en rekke reaksjoner.

Den første forekommer i mitokondriell matrise med omdannelse av pyruvat til oksaloacetat, katalysert av pyruvatkarboksylase.

For at oksaloacetat skal delta, må det konverteres til malat ved mitokondriell malatdehydrogenase. Dette enzymet blir transportert gjennom mitokondriene til cytosol, hvor det transformeres tilbake til oksaloacetat av malatdehydrogenase som finnes i cytoplasma.

Virkning av enzymet fosfoenolpyruvat karboksykinase

Gjennom virkningen av enzymet fosfoenolpyruvat karboksykinase (PEPCK) omdannes oksaloacetat til fosfoenolpyruvat. De respektive reaksjonene er oppsummert nedenfor:

Alle disse hendelsene gjør transformasjonen av pyruvat til fosfoenolpyruvat mulig uten inngripen av pyruvatkinase, som er spesifikk for den glykolytiske banen.

Imidlertid blir fosfoenolpyruvat omdannet til fruktose-1,6-bisfosfat ved virkning av glykolytiske enzymer som reversibelt katalyserer disse reaksjonene.

Virkning av enzymet fruktose-1,6-bisfosfatase

Den neste reaksjonen som gir virkningen av fosfofruktokinase i den glykolytiske banen er den som omdanner fruktose-1,6-bisfosfat til fruktose-6-fosfat. Enzymet fruktose-1,6-bisfosfatase katalyserer denne reaksjonen i den glukoneogene banen, som er hydrolytisk og er oppsummert nedenfor:

Dette er et av punktene for regulering av glukoneogenese, siden dette enzymet krever Mg ²⁺ for sin aktivitet. Fruktose-6-fosfat gjennomgår en isomeriseringsreaksjon katalysert av enzymet fosfoglykosomerase som omdanner det til glukose-6-fosfat.

Virkning av enzymet glukose-6-fosfatase

Endelig er den tredje av disse reaksjonene omdannelsen av glukose-6-fosfat til glukose.

Dette fortsetter gjennom virkningen av glukose-6-fosfatase som katalyserer en hydrolysereaksjon og som erstatter den irreversible virkningen av heksokinase eller glukokinase i den glykolytiske banen.

Dette glukose-6-fosfatase-enzymet er bundet til endoplasmatisk retikulum i leverceller. Den trenger også kofaktoren Mg ^{2+ for} å utøve sin katalytiske funksjon.

Beliggenheten garanterer leverens funksjon som en glukosesyntetisator for å tilfredsstille andre organers behov.

Glukoneogene forløpere

Når det ikke er nok oksygen i kroppen, som det kan skje i muskler og erytrocytter ved langvarig trening, oppstår glukosegjæring; det vil si at glukose ikke oksideres fullstendig under anaerobe forhold og derfor produseres laktat.

Det samme produktet kan passere i blodet og derfra nå leveren. Der vil det fungere som et glukoneogent underlag, siden laktatet ved inntreden i Cori-syklusen blir pyruvat. Denne transformasjonen skyldes virkningen av enzymet laktatdehydrogenase.

laktat

Laktat er et viktig glukoneogent underlag i menneskekroppen, og når glykogenlagrene er tømt, hjelper konvertering av laktat til glukose å fylle opp glykogenlagrene i muskler og lever.

pyruvat

På den annen side, gjennom reaksjoner som utgjør den såkalte glukose-alanin-syklusen, oppstår pyruvattransaminering.

Dette finnes i ekstra-levervev, og omdanner pyruvat til alanin, som utgjør et annet av de viktige glukoneogene underlagene.

Under ekstreme forhold med langvarig faste eller andre metabolske forstyrrelser, vil proteinkatabolisme være en kilde til glukogene aminosyrer som en siste utvei. Disse vil danne mellomprodukter i Krebs-syklusen og generere oksaloacetat.

Glyserol og andre

Glyserol er det eneste betydelige glukoneogene underlaget som stammer fra lipidmetabolismen.

Det frigjøres under hydrolysen av triacylglyserider, som er lagret i fettvev. Disse transformeres ved påfølgende fosforylering og dehydrogeneringsreaksjoner til dihydroksyacetonfosfat, som følger den glukoneogene banen for å danne glukose.

På den annen side er det få odde-fettsyrer som er glukoneogene.

Regulering av glukoneogenese

En av de første kontrollene av glukoneogenese utføres ved inntak av matvarer med lavt karbohydratinnhold, som fremmer normale nivåer av glukose i blodet.

I motsetning til det, hvis karbohydratinntaket er lite, vil glukoneogenesebanen være viktig for å oppfylle kroppens glukosebehov.

Det er andre faktorer involvert i den gjensidige reguleringen mellom glykolyse og glukoneogenese: ATP-nivåer. Når de er høye, hemmes glykolyse, mens glukoneogenese aktiveres.

Det motsatte skjer med AMP-nivåer: hvis de er høye, aktiveres glykolyse, men glukoneogenese blir hemmet.

Det er visse kontrollpunkter i spesifikke enzymkatalyserte reaksjoner ved glukoneogenese. Hvilken? Konsentrasjonen av enzymatiske underlag og kofaktorer som Mg ²⁺ , og eksistensen av aktivatorer som fosfofruktokinase.

Fosfofruktokinase aktiveres av AMP og påvirkningen av bukspyttkjertelhormonene insulin, glukagon og til og med noen glukokortikoider.

referanser

1. Mathews, Holde og Ahern. (2002). Biokjemi (3. utg.). Madrid: PEARSON
2. Wikibooks. (2018). Prinsipper for biokjemi / glukoneogenese og glykogenese. Hentet fra: en.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (Desember 2017). Glukoneogenese regulering, målinger og lidelser. Hentet fra: researchgate.net
4. Glukoneogenesen. . Hentet fra: imed.stanford.edu
5. Forelesning 3-glykolyse og glukoneogenese. . Hentet fra: chem.uwec.edu
6. Glukoneogenesen. . Hentet fra: chemistry.creighton.edu