ГЛУКОНЕОГЕНЕЗА: СТАДИЈУМИ (РЕАКЦИЈЕ) И РЕГУЛАЦИЈА - ХЕМИЈА - 2025

Гликонеогенези је метаболички процес који се одвија у скоро свим живим бићима, укључујући биљке, животиње и различите врсте микроорганизама. Састоји се од синтезе или стварања глукозе из једињења која садрже угљеник који нису угљени хидрати, попут аминокиселина, глукогена, глицерола и лактата.

То је један од путова метаболизма угљених хидрата који је анаболички. Синтетизира или формира молекуле глукозе присутне углавном у јетри и, у мањој мјери, у кортексу бубрега људи и животиња.

Метаболички пут глукогенезе. Имена плавом бојом означавају подлоге пута, стрелице црвено јединственим реакцијама овог пута, сломљене стрелице означавају реакције гликолизе, које иду насупрот том путу, а подебљане стрелице означавају смер путање. Аутор БиобуллетМ, из Викимедиа Цоммонс

Овај анаболички процес се одвија обратним смером катаболичког пута глукозе, који имају различите специфичне ензиме у неповратним тачкама гликолизе.

Глуконеогенеза је важна за повећање нивоа глукозе у крви и ткивима у хипогликемији. Такође смањује смањење концентрације угљених хидрата током дуготрајног поста или у другим неповољним ситуацијама.

карактеристике

То је анаболички процес

Глуконеогенеза је један од анаболичких процеса метаболизма угљених хидрата. Кроз свој механизам, глукоза се синтетише из прекурсора или супстрата сачињених од малих молекула.

Глукоза се може створити из једноставних биомолекула протеинског карактера, као што су глукогене аминокиселине и глицерол, које следе из липолизе триглицерида у масном ткиву.

Лактат такође делује као супстрат и, у мањој мери, непарне масне киселине.

Обезбедите залихе глукозе

Глуконеогенеза је од великог значаја за жива бића и посебно за људско тело. То је зато што служи за снабдевање у посебним случајевима велику потражњу глукозе коју мозак треба (отприлике 120 грама дневно).

Који делови тела захтевају глукозу? Нервни систем, бубрежна срж, између осталих ткива и ћелија, попут црвених крвних зрнаца, који користе глукозу као једини или главни извор енергије и угљеника.

Залихе глукозе попут гликогена похрањене у јетри и мишићима једва су довољне за један дан. То не узимајући у обзир дијету или интензивне вежбе. Из тог разлога, путем глуконеогенезе, тело се снабдева глукозом формираном из других не-угљених хидрата прекурсора или супстрата.

Такође, овај пут је укључен у хомеостазу глукозе. Тако направљена глукоза, осим што је извор енергије, супстрат је и за остале анаболичке реакције.

Пример за то је случај биосинтезе биомолекула. Укључују гликокоњугате, гликолипиде, гликопротеине и амино шећере и друге хетерополисахариде.

Фазе (реакције) глуконеогенезе

Аутор: АнгелХерраез, из Викимедиа Цоммонс

Синтетичка рута

Глуконеогенеза се одвија у цитосолу или цитоплазми ћелија, углавном јетре и у мањем обиму у цитоплазми ћелија бубрежне коре.

Његов синтетски пут чини велики део реакција гликолизе (катаболички пут глукозе), али у супротном смеру.

Међутим, важно је напоменути да ће 3 реакције гликолизе, које су термодинамички неповратне, катализирати специфични ензими у глуконеогенези различити од оних укључених у гликолизу, што омогућава да се реакције одвијају у супротном смеру.

То су посебно оне гликолитичке реакције које катализују ензими хексокиназа или глукокиназа, фосфруруктокиназа и пируват киназа.

Преиспитујући кључне кораке глуконеогенезе катализиране специфичним ензимима, претварање пирувата у фосфоенолпируват захтева низ реакција.

Прво се јавља у митохондријалном матриксу са конверзијом пирувата у оксалоацетат, катализираног пируват карбоксилазом.

Заузврат, да оксалоацетат учествује, мора се претворити у малат митохондријалном малат дехидрогеназом. Овај ензим се транспортује кроз митохондрије до цитосола, где се трансформише назад у оксалоацетат малат дехидрогеназом која се налази у ћелијској цитоплазми.

Деловање ензима фосфоенолпируват карбоксикиназа

Дејством ензима фосфоенолпируват карбоксикиназа (ПЕПЦК), оксалоацетат се претвара у фосфоенолпируват. Одговарајуће реакције сумиране су у наставку:

Сви ови догађаји омогућавају трансформацију пирувата у фосфоенолпируват без интервенције пируват киназе, што је специфично за гликолитички пут.

Међутим, фосфоенолпируват се трансформише у фруктозу-1,6-бисфосфат дејством гликолитичких ензима који реверзибилно катализују ове реакције.

Деловање ензима фруктоза-1,6-бисфосфатаза

Следећа реакција која обезбеђује дејство фосхофруктокиназе на гликолитичком путу је она која трансформише фруктозу-1,6-бисфосфат у фруктозу-6-фосфат. Ензим фруктоза-1,6-бисфосфатаза катализује ову реакцију у глуконеогеној стази, која је хидролизна и приказана је у наставку:

Ово је једна од тачака регулисања глуконеогенезе, јер овом ензиму је потребно Мг ²⁺ за своју активност. Фруктоза-6-фосфат се подвргава реакцији изомеризације коју катализује ензим фосфогликокоизомераза и претвара га у глукоза-6-фосфат.

Деловање ензима глукоза-6-фосфатаза

Коначно, трећа од ових реакција је конверзија глукозе-6-фосфата у глукозу.

Ово се одвија дејством глукозе-6-фосфатазе која катализује реакцију хидролизе и која замењује неповратно дејство хекокиназе или глукокиназе на гликолитичком путу.

Овај ензим глукоза-6-фосфатаза везан је за ендоплазматски ретикулум ћелија јетре. Такође му је потребан кофактор Мг ²⁺ за вршење каталитичке функције.

Његова локација гарантује функцију јетре као синтисајзера глукозе како би обезбедио потребе других органа.

Глуконеогени прекурсори

Када у организму нема довољно кисеоника, као што се може догодити у мишићима и еритроцитима у случају дужег вежбања, долази до ферментације глукозе; то јест, глукоза није потпуно оксидована у анаеробним условима и зато настаје лактат.

Тај исти производ може проћи у крв и одатле доспети у јетру. Тамо ће деловати као глуконеогени супстрат, пошто ће уласком у Цори циклус лактат бити претворен у пируват. Ова трансформација је последица деловања ензима лактат дехидрогеназа.

Лактат

Лактат је важан глуконеогени супстрат у људском телу и након што се залихе гликогена испразне, конверзија лактата у глукозу помаже да се поново напуни гликоген у мишићима и јетри.

Пирувате

С друге стране, путем реакција које чине такозвани циклус глукозе-аланина, долази до пируватне трансаминације.

Ово се налази у ванхепатичким ткивима, претварајући пируват у аланин који представља још једну од важних глуконеогених супстрата.

У екстремним условима дужег поста или других поремећаја метаболизма, катаболизам протеина биће извор глукогених аминокиселина као крајње средство. Они ће формирати интермедијаре Кребсовог циклуса и стварати оксалоацетат.

Глицерол и други

Глицерол је једини значајан глуконеогени супстрат који потиче из метаболизма липида.

Ослобађа се током хидролизе триакилглицерида који се чувају у масном ткиву. Оне се трансформишу узастопним реакцијама фосфорилације и дехидрогенације на дихидроксиацетон фосфат, који следе глуконеогени пут да би формирали глукозу.

С друге стране, мало масних киселина необичних ланаца је глуконеогено.

Регулација глуконеогенезе

Једна од првих контрола глуконеогенезе врши се уносом хране са ниским садржајем угљених хидрата, који поспешују нормалан ниво глукозе у крви.

Супротно томе, ако је унос угљених хидрата низак, пут глуконеогенезе биће важан за испуњавање телесних потреба за глукозом.

Постоје и други фактори који су укључени у реципрочну регулацију између гликолизе и глуконеогенезе: нивоа АТП-а. Када су високе, гликолиза се инхибира, док се глуконеогенеза активира.

Супротно се дешава са нивоима АМП: ако су високи, активира се гликолиза, али се глуконеогенеза инхибира.

Постоје одређене контролне тачке у специфичним реакцијама које катализују ензим у глуконеогенези. Која? Концентрација ензимских супстрата и кофактора као што је Мг ²⁺ и постојање активатора као што је фосхофруктокиназа.

Фосхофруктокиназа се активира АМП и утицајем хормона панкреаса инзулина, глукагона, па чак и неких глукокортикоида.

Референце

1. Матхевс, Холде и Ахерн. (2002). Биохемија (3. изд.). Мадрид: ПЕАРСОН
2. Викибоокс. (2018). Принципи биохемије / глуконеогенеза и гликогенеза. Преузето са: ен.викибоокс.орг
3. Схасхикант Раи. (Децембар 2017). Регулација, мерење и поремећаји глуконеогенезе. Преузето из: ресеарцхгате.нет
4. Глуконеогенеза. . Преузето са: имед.станфорд.еду
5. Предавање 3-Гликолиза и глуконеогенеза. . Преузето са: цхем.увец.еду
6. Глуконеогенеза. . Преузето са: цхемистри.цреигхтон.еду