GLIKONEOĢENĒZE: POSMI (REAKCIJAS) UN REGULĒŠANA - ĶĪMIJA - 2025

Glikoneoģenēzi ir vielmaiņas process, kas notiek gandrīz visas dzīves lietām, tai skaitā augu, dzīvnieku un dažādu veidu mikroorganismu. Tas sastāv no glikozes sintēzes vai veidošanās no savienojumiem, kas satur oglekli, kas nav ogļhidrāti, piemēram, aminoskābes, glikogēni, glicerīns un laktāts.

Tas ir viens no anabolisko ogļhidrātu metabolisma ceļiem. Tas sintezē vai veido glikozes molekulas, kas galvenokārt atrodas aknās un mazākā mērā cilvēku un dzīvnieku nieru garozā.

Metaboliskais glikoģenēzes ceļš. Nosaukumi zilā krāsā norāda ceļa substrātus, bultiņas sarkanā krāsā - šī ceļa unikālās reakcijas, salauztas bultiņas norāda uz glikolīzes reakcijām, kas iet pret šo ceļu, treknrakstā norādītās bultiņas norāda ceļa virzienu. Autors BiobulletM, no Wikimedia Commons

Šis anaboliskais process notiek glikozes kataboliskā ceļa pretējā virzienā, un glikolīzes neatgriezeniskajos punktos ir dažādi specifiski enzīmi.

Glikoneoģenēze ir svarīga, lai paaugstinātu glikozes līmeni asinīs un audos hipoglikēmijas gadījumā. Tas arī kavē ogļhidrātu koncentrācijas samazināšanos ilgstošā badošanās laikā vai citās nelabvēlīgās situācijās.

raksturojums

Tas ir anabolisks process

Glikoneoģenēze ir viens no anaboliskajiem ogļhidrātu metabolisma procesiem. Caur savu mehānismu glikoze tiek sintezēta no prekursoriem vai substrātiem, kas sastāv no mazām molekulām.

Glikozi var iegūt no vienkāršām olbaltumvielu biomolekulēm, piemēram, no glikogēnajām aminoskābēm un glicerīna, pēdējās iegūstot no triglicerīdu lipolīzes taukaudos.

Laktāts darbojas arī kā substrāts un mazākā mērā nepāra ķēdes taukskābes.

Nodrošiniet glikozes piegādi

Glikoneoģenēzei ir liela nozīme dzīvām būtnēm un it īpaši cilvēka ķermenim. Tas notiek tāpēc, ka īpašos gadījumos tas kalpo smadzenēm nepieciešamā lielā glikozes pieprasījuma nodrošināšanai (aptuveni 120 grami dienā).

Kādas ķermeņa daļas pieprasa glikozi? Nervu sistēma, nieru smadzenes, starp citiem audiem un šūnām, piemēram, sarkano asins šūnu, kuras kā vienīgo vai galveno enerģijas un oglekļa avotu izmanto glikozi.

Glikozes, piemēram, glikogēna, krājumi, kas tiek glabāti aknās un muskuļos, tik tikko ir pietiekami vienas dienas. Tas nav jāņem vērā diētas vai intensīvi vingrinājumi. Šī iemesla dēļ, izmantojot glikoneoģenēzi, ķermenis tiek piegādāts ar glikozi, kas veidojas no citiem preohidriem vai substrātiem, kas nav ogļhidrāti.

Arī šis ceļš ir iesaistīts glikozes homeostāzē. Šādā veidā izveidotā glikoze papildus enerģijas avotam ir arī citu anabolisko reakciju substrāts.

Tā piemērs ir biomolekulu biosintēze. Tajos ietilpst glikokonjugāti, glikolipīdi, glikoproteīni un aminos cukuri un citi heteropolisaharīdi.

Glikoneoģenēzes posmi (reakcijas)

Autors: AngelHerraez, no Wikimedia Commons

Sintētiskais ceļš

Glikoneoģenēze notiek šūnu, galvenokārt aknu, citosolā vai citoplazmā un mazākā mērā nieru garozas šūnu citoplazmā.

Tās sintētiskais ceļš veido lielu daļu no glikolīzes (glikozes kataboliskais ceļš) reakcijām, bet pretējā virzienā.

Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka 3 glikolīzes reakcijas, kas ir termodinamiski neatgriezeniskas, katalizēs specifiski glikoneoģenēzes fermenti, kas atšķiras no glikolīzē iesaistītajiem, kas ļauj reakcijām notikt pretējā virzienā.

Tās ir īpaši tās glikolītiskās reakcijas, kuras katalizē fermenti heksokināze vai glikokināze, fosfofruktokināze un piruvāta kināze.

Pārskatot kritiskos glikoneoģenēzes posmus, ko katalizē specifiski fermenti, piruvata pārvēršanai par fosfoenolpiruvātu nepieciešama virkne reakciju.

Pirmais notiek mitohondriju matricā ar piruvāta pārvēršanu oksaloacetātā, ko katalizē piruvāta karboksilāze.

Savukārt, lai piedalītos oksaloacetāts, tas mitohondriju malāta dehidrogenāzes dēļ jāpārvērš malātā. Šis enzīms caur mitohondrijiem tiek nogādāts citosolā, kur ar malātu dehidrogenāzi, kas atrodams šūnu citoplazmā, tas tiek pārveidots par oksaloacetātu.

Enzīma fosfoenolpiruvāta karboksikināzes darbība

Darbinot enzīmu fosfoenolpiruvāta karboksikināzi (PEPCK), oksaloacetāts tiek pārveidots par fosfoenolpiruvātu. Attiecīgās reakcijas ir apkopotas zemāk:

Visi šie notikumi padara iespējamu piruvāta pārveidošanu par fosfoenolpiruvātu bez piruvāta kināzes iejaukšanās, kas ir raksturīga glikolītiskajam ceļam.

Tomēr fosfoenolpiruvāts tiek pārveidots par fruktozes-1,6-bisfosfātu, veicot glikolītisko enzīmu darbību, kas atgriezeniski katalizē šīs reakcijas.

Fermenta fruktozes-1,6-bisfosfatāzes darbība

Nākamā reakcija, kas nodrošina fosfofruktokināzes darbību glikolītiskajā ceļā, ir tāda, kas pārveido fruktozi-1,6-bifosfātu fruktozes-6-fosfātā. Ferments fruktoze-1,6-bifosfatāze katalizē šo reakciju glikoneogēnajā ceļā, kas ir hidrolītisks un apkopots turpmāk:

Šis ir viens no glikoneoģenēzes regulēšanas punktiem, jo ​​šī enzīma darbībai ir nepieciešams Mg ²⁺ . Fruktoze-6-fosfātā notiek izomerizācijas reakcija, ko katalizē ferments fosfoglikoizomerāzes, kas to pārveido par glikozes-6-fosfātu.

Fermenta glikozes-6-fosfatāzes darbība

Visbeidzot, trešā no šīm reakcijām ir glikozes-6-fosfāta pārvēršana glikozē.

Tas notiek, rīkojoties ar glikozes-6-fosfatāzi, kas katalizē hidrolīzes reakciju un kas aizstāj heksokināzes vai glikokināzes neatgriezenisko darbību glikolītiskajā ceļā.

Šis glikozes-6-fosfatāzes enzīms ir saistīts ar aknu šūnu endoplazmatisko retikulumu. Tam ir nepieciešams arī kofaktors Mg ^2+, lai veiktu savu katalītisko funkciju.

Tās atrašanās vieta garantē aknu darbību kā glikozes sintezatoru, kas nodrošina citu orgānu vajadzības.

Glikoneogēnie prekursori

Kad ķermenī nav pietiekami daudz skābekļa, kā tas var notikt muskuļos un eritrocītos ilgstošas ​​fiziskās slodzes gadījumā, notiek glikozes fermentācija; tas ir, glikoze nav pilnībā oksidēta anaerobos apstākļos, un tāpēc rodas laktāts.

Tas pats produkts var nonākt asinīs un no turienes nokļūt aknās. Tur tas darbosies kā glikoneogēns substrāts, jo, ieejot Kori ciklā, laktāts tiks pārveidots par piruvātu. Šī transformācija notiek fermenta laktāta dehidrogenāzes darbības rezultātā.

Laktāts

Laktāts ir svarīgs glikoneogēnais substrāts cilvēka ķermenī, un, tiklīdz glikogēna krājumi ir noplicināti, laktāta pārvēršana glikozē palīdz papildināt glikogēna krājumus muskuļos un aknās.

Piruvāts

No otras puses, ar reakciju palīdzību, kas veido tā saukto glikozes-alanīna ciklu, notiek piruvāta transaminācija.

Tas ir atrodams ārpusaknu audos, pārveidojot piruvatu par alanīnu, kas ir vēl viens no svarīgiem glikoneogēniem substrātiem.

Ekstremālos ilgstošas ​​badošanās vai citu metabolisma traucējumu apstākļos olbaltumvielu katabolisms kā pēdējais līdzeklis būs glikogēno aminoskābju avots. Tie veidos Krebsa cikla starpproduktus un veidos oksaloacetātu.

Glicerīns un citi

Glicerīns ir vienīgais nozīmīgais glikoneogēnais substrāts, kas rodas lipīdu metabolisma rezultātā.

Tas izdalās triacilglicerīdu hidrolīzes laikā, kas tiek uzkrāti taukaudos. Tos secīgās fosforilēšanas un dehidrogenēšanas reakcijās pārveido par dihidroksiacetona fosfātu, kas veidojas pēc glikoneogēnā ceļa, veidojot glikozi.

No otras puses, dažas nepāra ķēdes taukskābes ir glikoneogēnas.

Glikoneoģenēzes regulēšana

Vienu no pirmajām glikoneoģenēzes kontrolēm veic ar pārtikas produktiem ar zemu ogļhidrātu saturu, kas veicina normālu glikozes līmeni asinīs.

Turpretī, ja ogļhidrātu uzņemšana ir zema, glikoneoģenēzes ceļš būs svarīgs, lai izpildītu ķermeņa glikozes vajadzības.

Starp glikolīzes un glikoneoģenēzes savstarpējo regulēšanu ir iesaistīti arī citi faktori: ATP līmeņi. Kad to līmenis ir augsts, tiek kavēta glikolīze, bet tiek aktivizēta glikoneoģenēze.

Ar AMP līmeni notiek pretēji: ja tie ir augsti, tiek aktivizēta glikolīze, bet tiek kavēta glikoneoģenēze.

Glikoneoģenēzē īpašos enzīmu katalizētās reakcijās ir noteikti kontrolpunkti. Kura? Fermentatīvo substrātu un kofaktoru, piemēram, Mg ²⁺ , koncentrācija un tādu aktivatoru kā fosfofruktokināze esamība.

Fosfofruktokināzi aktivizē AMP un aizkuņģa dziedzera hormonu insulīna, glikagona un pat dažu glikokortikoīdu ietekme.

Atsauces

1. Matjūss, Holde un Aherns. (2002). Bioķīmija (3. izd.). Madride: PEARSON
2. Wikibooks. (2018). Bioķīmijas / glikoneoģenēzes un glikoģenēzes principi. Iegūts no: en.wikibooks.org
3. Šašikants Rejs. (2017. gada decembris). Glikoneoģenēzes regulēšana, mērījumi un traucējumi. Paņemts no: researchgate.net
4. Glikoneoģenēze. . Paņemts no: imed.stanford.edu
5. Lekcija 3-Glikolīze un glikoneoģenēze. . Iegūts no: chem.uwec.edu
6. Glikoneoģenēze. . Paņemts no: chemics.creighton.edu