Gluconeogenese stadia (reacties) en regulatie

de gluconeogenese Het is een metabolisch proces dat voorkomt in bijna alle levende wezens, inclusief planten, dieren en verschillende soorten micro-organismen. Het bestaat uit de synthese of de vorming van glucose uit koolstofhoudende verbindingen die geen koolhydraten zijn, zoals aminozuren, glycogenen, glycerol en lactaat.

Het is een van de manieren van het metabolisme van koolhydraten die van het anabolische type zijn. Gesynthetiseerde vorm of glucosemoleculen in hoofdzaak aanwezig in de lever en in mindere mate in de cortex van de nier van mens en dier.

Dit anabolische proces vindt plaats na de inverse richting van de glucose-katabole route, met verschillende specifieke enzymen in de onomkeerbare glycolyspunten.

Gluconeogenese is belangrijk om de glucosespiegels in bloed en weefsels te verhogen in geval van hypoglykemie. Het zorgt ook voor een vermindering van de concentratie van koolhydraten bij langdurige vasten of in andere situaties aversas.

index

• 1 Kenmerken
  • 1.1 Het is een anabool proces
  • 1.2 Zorg voor glucosetoevoer
• 2 stadia (reacties) van gluconeogenese
  • 2.1 Synthetische route
  • 2.2 Werking van het enzym fosfoenolpyruvaat carboxykinase
  • 2.3 Werking van het enzym fructose-1,6-bisfosfatase
  • 2.4 Werking van het glucose-6-fosfatase-enzym
• 3 Gluconeogene voorlopers
  • 3.1 Lactaat
  • 3.2 Pyruvaat
  • 3.3 Glycerol en anderen
• 4 Regulatie van gluconeogenese
• 5 Referenties

features

Het is een anabool proces

Gluconeogenese is een van de anabole processen van koolhydraatmetabolisme. Door zijn mechanisme wordt glucose gesynthetiseerd uit precursors of substraten gevormd door kleine moleculen.

Glucose kan worden gegenereerd op basis van eenvoudige biomoleculen van de aard van een eiwit, zoals glucogene aminozuren en glycerol, de tweede komt van de lipolyse van triglyceriden in vetweefsel.

Lactaat functioneert ook als een substraat en, in mindere mate, oneven-ketenige vetzuren.

Lever glucosetoevoer

Gluconeogenese is van groot belang voor levende wezens en vooral voor het menselijk lichaam. Dit komt omdat het dient om in speciale gevallen te voorzien in de grote vraag naar glucose die de hersenen nodig hebben (ongeveer 120 gram per dag).

Welke delen van het lichaam vragen om glucose? Het zenuwstelsel, de renulata, andere weefsels en cellen, zoals rode bloedcellen, die glucose gebruiken als de enige of belangrijkste bron van energie en koolstof.

Glucose-winkels zoals glycogeen opgeslagen in de lever en spieren zijn amper genoeg voor één dag. Dit zonder rekening te houden met diëten of intense oefeningen. Om deze reden wordt het lichaam via gluconeogenese voorzien van glucose dat is gevormd uit andere niet-koolhydraatvoorlopers of substraten.

Evenzo komt deze route tussen in de homeostase van glucose. De glucose die door deze route wordt gevormd, is niet alleen een energiebron, maar het substraat van andere anabole reacties.

Een voorbeeld hiervan is het geval van biosynthese van biomoleculen. Onder hen glucoconjugaten, glycolipiden, glycoproteïnen en aminoazucares en andere heteropolysacchariden.

Stadia (reacties) van gluconeogenese

Synthetische route

Gluconeogenese wordt uitgevoerd in het cytosol of cytoplasma van cellen, voornamelijk van de lever en in mindere mate in het cytoplasma van de cellen van de renale cortex..

De synthetische route vormt een groot deel van de reacties van glycolyse (katabole route van glucose), maar in de tegenovergestelde richting.

Het is echter belangrijk op te merken dat de 3 reacties van glycolyse die thermodynamisch onomkeerbaar zijn, in gluconeogenese zijn gekatalyseerd door specifieke enzymen anders dan die betrokken zijn bij glycolyse, wat het mogelijk maakt dat reacties in de tegenovergestelde richting plaatsvinden.

Het zijn in het bijzonder die glycolytische reacties die worden gekatalyseerd door de enzymen hexokinase of glucokinase, fosfofructokinase en pyruvaatkinase.

Het beoordelen van de cruciale stappen van gluconeogenese enzymen gekatalyseerd, moet de omzetting van pyruvaat om het fosfoenolpyruvaat vereist een reeks reacties.

De eerste komt voor in de mitochondriale matrix met de omzetting van pyruvaat in oxaalacetaat, gekatalyseerd door pyruvaatcarboxylase.

Om aan het oxaalacetaat deel te nemen, moet het op zijn beurt worden omgezet in malaat door mitochondriaal malaatdehydrogenase. Dit enzym wordt getransporteerd door de mitochondriën in het cytosol, waar het opnieuw wordt omgezet in oxaalacetaat met malaatdehydrogenase is het in het cytoplasma.

Werking van het enzym fosfoenolpyruvaat carboxykinase

Door de werking van het enzym fosfoenolpyruvaat carboxykinase (PEPCK) wordt het oxaalacetaat omgezet in fosfoenolpyruvaat. De respectieve reacties zijn hieronder samengevat:

Pyruvate + CO₂ + H₂O + ATP => Oxaalacetaat + ADP + P_ik + 2H⁺

Oxaloacetaat + GTP <=> Fosfoenolpiruvato + CO₂ + BBP

Al deze gebeurtenissen maken de transformatie van pyruvaat naar fosfoënolpyruvaat mogelijk zonder de interventie van pyruvaatkinase, wat specifiek is voor de glycolytische route.

Echter, fructose 1,6-bisfosfaat-fosfoenolpyruvaat wordt door de werking van glycolytische enzymen katalyseren deze reacties reversibel.

Werking van het enzym fructose-1,6-bisfosfatase

De volgende reactie die de werking van fosfofructokinase in de glycolytische route vervangt, is degene die fructose-1,6-bisfosfaat omzet in fructose-6-fosfaat. Het enzym fructose-1,6-bisfosfatase katalyseert deze reactie in de gluconeogene route, die hydrolytisch is en hieronder wordt samengevat:

Fructose-1,6-bisfosfaat + H₂O => Fructose-6-fosfaat + P_ik

Dit is een van de regulatiepunten van gluconeogenese, omdat dit enzym Mg vereist²⁺ voor je activiteit. Het fructose-6-fosfaat ondergaat een isomerisatiereactie gekatalyseerd door het enzym fosfoglucoisomerase transformeert in glucose-6-fosfaat.

Werking van het glucose-6-fosfatase-enzym

Ten slotte is de derde van deze reacties de omzetting van glucose-6-fosfaat in glucose.

Dit gebeurt door de werking van glucose-6-fosfatase dat een hydrolysereactie katalyseert en dat de onomkeerbare werking van hexokinase of glucokinase in de glycolytische route vervangt.

Glucose-6-fosfaat + H₂O => Glucose + P_ik

Dit enzym glucose-6-fosfatase is gehecht aan het endoplasmatisch reticulum van levercellen. Het heeft ook de Mg-cofactor nodig²⁺ om zijn katalytische functie uit te oefenen.

De locatie garandeert de functie van de lever als glucose-synthesizer om aan de behoeften van andere organen te voldoen.

Gluconeogene voorlopers

Wanneer er onvoldoende zuurstof in het lichaam is, zoals het geval kan zijn in de spieren en erytrocyten in het geval van een langdurige oefening, vindt de gisting van de glucose plaats; dat wil zeggen, glucose wordt niet volledig geoxideerd onder anaerobe omstandigheden en daarom wordt lactaat geproduceerd.

Ditzelfde product kan overgaan in het bloed en van daaruit naar de lever. Daar zal het fungeren als een gluconeogeen substraat, omdat bij het invoeren van de Cori-cyclus het lactaat verandert in pyruvaat. Deze transformatie is het gevolg van de werking van het enzym lactaatdehydrogenase.

lactaat

Het lactaat is een belangrijk gluconeogenic substraat van het menselijke lichaam en zodra de reserves van glycogeen worden uitgeput, helpt de omzetting van lactaat in glucose om de opslag van glycogeen in de spieren en de lever aan te vullen..

pyruvaat

Aan de andere kant, door reacties die de zogenaamde glucose-alanine cyclus vormen, vindt transaminatie van pyruvaat plaats.

Dit is in extrahepatische weefsels stand de omzetting van pyruvaat in alanine, wat een belangrijke gluconeogene substraten.

In extreme omstandigheden van langdurig vasten of andere metabole veranderingen, zal het katabolisme van eiwitten een bron van glucogene aminozuren zijn als laatste optie. Deze zullen intermediairen vormen van de Krebs-cyclus en oxaalacetaat genereren.

Glycerol en anderen

Glycerol is het enige gluconeogene substraat dat van belang is als gevolg van het lipidemetabolisme.

Het komt vrij bij de hydrolyse van triacylglyceriden, die worden opgeslagen in vetweefsel. Deze worden getransformeerd door opeenvolgende fosforylering reacties en dehydrogenering dihydroxyacetonfosfaat, die gluconeogenesepad glucose zijn.

Aan de andere kant zijn enkele onvertakte vetzuren gluconeogeen.

Regulatie van gluconeogenese

Een van de eerste controles van gluconeogenese wordt uitgevoerd door een inname van voedingsmiddelen met een laag gehalte aan koolhydraten, die leiden tot normale glucosespiegels in het bloed.

Omgekeerd, als de inname van koolhydraten laag is, zal de route van gluconeogenese belangrijk zijn om te voldoen aan de glucosebehoefte van het organisme..

Er zijn andere factoren betrokken bij de reciproke regulatie tussen glycolyse en gluconeogenese: ATP-niveaus. Wanneer ze hoog zijn, wordt glycolyse geremd, terwijl gluconeogenese wordt geactiveerd.

Het tegenovergestelde gebeurt met AMP-niveaus: als ze hoog zijn, is glycolyse geactiveerd, maar wordt gluconeogenese geremd.

In de reacties gekatalyseerd door specifieke enzymen in gluconeogenese zijn er bepaalde controlepunten. Wat? De concentratie van enzymatische substraten en co-factoren zoals Mg²⁺, en het bestaan ​​van activatoren zoals fosfofructokinase.

Fosfofructokinase wordt geactiveerd door AMP en de invloed van alvleesklierhormonen insuline, glucagon en zelfs sommige glucocorticoïden.

referenties

1. Mathews, Holde en Ahern. (2002). Biochemistry (3e ed.). Madrid: PEARSON
2. Wikibooks. (2018). Principes van biochemie / gluconeogenese en glycogenese. Genomen uit: en.wikibooks.org
3. Shashikant Ray. (December 2017). Gluconeogenese regulatie, metingen en stoornissen. Genomen uit: researchgate.net
4. Gluconeogenesis. [PDF]. Genomen uit: imed.stanford.edu
5. Hoorcollege 3-glycolyse en gluconeogenese. [PDF]. Genomen uit: chem.uwec.edu
6. Gluconeogenesis. [PDF]. Genomen uit: chemistry.creighton.edu