gluconeogeneze

Glukoneogeneza je sinteza glukoze iz ne-ugljikohidratnih proizvoda. Takvi proizvodi ili metaboliti su prvenstveno mliječna i piruvična kiselina, tzv. Glikogenske aminokiseline, glicerol i brojni drugi spojevi. Drugim riječima, prekursori glukoze u glukoneogenezi mogu biti piruvat ili bilo koji spoj koji se pretvara u piruvat tijekom katabolizma ili jednog od međuproizvoda ciklusa trikarboksilne kiseline.

Kod kralježnjaka je glukoneogeneza najintenzivnija u stanicama jetre i bubrega (u kortikalnoj tvari).

Većina faza glukoneogeneze je reakcija obrnute glikolize. Samo su 3 reakcije glikolize (heksokinaza, fosfo-fruktokinaza i piruvat kinaza) nepovratne, stoga se drugi enzimi koriste u procesu glukoneogeneze u 3 faze. Razmotrite put sinteze glukoze iz piruvata.

Nastajanje fosfoenolpiruvata iz piruvata. Sinteza fosfoenolpiruvata provodi se u nekoliko faza. U početku piruvat pod utjecajem piruvat karboksilaze i uz sudjelovanje CO₂ i ATP je karboksiliran da formira oksaloacetat:

Zatim, kao rezultat dekarboksilacije i fosforilacije pod utjecajem enzima fosfoenolpiruvat karboksilaze, oksaloacetat se pretvara u fosfoenolpiruvat. Donor ostatka fosfata u reakciji je gvanozin trifosfat (GTP):

Utvrđeno je da su citosol i mitohondrijski enzimi uključeni u stvaranje fosfoenolpiruvata.

Prva faza sinteze odvija se u mitohondrijima (sl. 10.6). Piruvat karboksilaza, koja katalizira ovu reakciju, je alosterički mitohondrijski enzim. Acetil-CoA je potreban kao alosterički aktivator ovog enzima. Mitohondrijska membrana je nepropusna za nastali oksaloacetat. Potonji je ovdje, u mitohondrijima, obnovljen na malate:

Reakcija se odvija uz sudjelovanje mitohondrijske NAD-ovisne malat dehidrogenaze. U mitohondrijima je omjer NADH / NAD + relativno visok, pa se intramitohondrijski oksaloacetat lako vraća u malat, što lako napušta mitohondrije kroz mitohondrijsku membranu. U citosolu je omjer NADH / NAD + vrlo nizak, a malat ponovno oksidira uz sudjelovanje citoplazmatske NAD-ovisne malat dehidrogenaze:

Daljnje pretvaranje oksaloacetata u fosfoenolpiruvat događa se u citosolu stanice.

Transformacija fruktoze-1,6-bisfosfata u fruktoza-6-fosfat. Kao rezultat niza reverzibilnih reakcija glikolize, fosfo-enolpiruvat nastao iz piruvata pretvara se u fruktoza-1,6-bisfosfat. Nakon toga slijedi reakcija fosfruktokinaze koja je nepovratna. Glukoneogeneza zaobilazi ovu endergonsku reakciju. Konverzija fruktoze-1,6-bis-fosfata u fruktoza-6-fosfat katalizirana je specifičnom fosfatazom:

Sl. 10.6. Nastajanje fosfoenol-piruvata iz piruvata. 1 - piruvat karboksilaza; 2 - malat dehidrogenaza (mitohondrijska); 3-malat dehidrogenaza (citoplazmatska); 4-fosfoenolpiruvat-karboksi kinaza.

Sl. 10.7. Glikoliza i glukoneogeneza. Crvene strelice označavaju puteve "zaobići" glukoneogeneze u biosintezi glukoze iz piruvata i laktata; brojevi u krugovima ukazuju na odgovarajući stupanj glikolize.

Nastajanje glukoze iz glukoza-6-fosfata. U kasnijoj reverzibilnoj fazi biosinteze glukoze, fruktoza-6-fosfat se pretvara u glukoza-6-fosfat. Potonji se može defosforilirati (tj. Reakcija zaobilazi heksokinaznu reakciju) pod utjecajem enzima glukoza-6-fosfataze:

Na sl. 10.7 prikazuje reakcije glukoneogeneze "bypass" u biosintezi glukoze iz piruvata i laktata.

Regulacija glukoneogeneze. Važna točka u regulaciji glukoneogeneze je reakcija katalizirana piruvat karboksilazom. Uloga pozitivnog alosteričkog modulatora ovog enzima izvodi se acetil-CoA. U odsutnosti acetil CoA, enzim je gotovo potpuno lišen aktivnosti. Kada se mitohondrijski acetil-CoA akumulira u stanici, biosinteza glukoze iz piruvata se povećava. Poznato je da je acetil-CoA istovremeno negativni modulator kompleksa piruvat dehidrogenaze (vidi dolje). Prema tome, nakupljanje acetil CoA usporava oksidacijsko dekarboksiliranje piruvata, što također doprinosi pretvorbi potonjeg u glukozu.

Druga važna točka u regulaciji glukoneogeneze je reakcija katalizirana fruktoza-1,6-bisfosfatazom, enzim koji je inhibiran AMP-om. AMP djeluje suprotno na fosfofruktokinazu, tj. Za taj je enzim alosterički aktivator. Pri niskim koncentracijama AMP i visokim razinama ATP stimulira se glukoneogeneza. Naprotiv, kada je omjer ATP / AMP mali, u stanici je opaženo cijepanje glukoze.

Godine 1980. skupina belgijskih istraživača (G. Hers i dr.) Otkrila je fruktoza-2,6-bisfosfat u tkivu jetre, koji je snažan regulator aktivnosti dva navedena enzima:

Fruktoza 2,6-bisfosfat aktivira fosfofruktokinazu i inhibira fruktozu-1,6-bisfosfatazu. Povećanje razine fruktoze-2,6-bis-fosfata u stanici doprinosi povećanju glikolize i smanjenju brzine glukoneogeneze. Smanjenjem koncentracije fruktoze-2,6-bisfosfata vrijedi suprotno.

Utvrđeno je da biosinteza fruktoze-2,6-bisfosfata potječe od fruktoze-6-fosfata uz sudjelovanje ATP-a, a raspadne se na fruktoza-6-fosfat i anorganski fosfat. Biosinteza i razgradnja fruktoze-2,6-bis-fosfata katalizira se istim enzimom, tj. Ovaj enzim je bifunkcionalan, posjeduje i fosfokinaznu i fosfataznu aktivnost:

Također je pokazano da bifunkcionalni enzim zauzvrat regulira fosforilacija ovisna o cAMP. Fosforilacija dovodi do povećanja aktivnosti fosfataze i smanjenja aktivnosti fosfo-kinaze bifunkcionalnog enzima. Ovaj mehanizam objašnjava brz učinak hormona, posebno glukagona, na razinu fruktoze 2,6-bisfosfata u stanici (vidi poglavlje 16).

Aktivnost bifunkcionalnog enzima također reguliraju određeni metaboliti, među kojima je glikrol-3-fosfat od najveće važnosti. Učinak glicerol-3-fosfata na enzim u njegovom smjeru sličan je učinku koji se opaža kada je fosforiliran cAMP-ovisnim protein kinazama.

Trenutno, fruktoza-2,6-bisfosfat, osim jetre, nalazi se iu drugim organima i tkivima životinja, kao iu biljkama i mikroorganizmima.

Pokazalo se da se glukoneogeneza također može regulirati indirektno, tj. promjenom aktivnosti enzima koji nije izravno uključen u sintezu glukoze. Tako je utvrđeno da enzim glikoliza piravatkinaza postoji u 2 oblika - L i M. Forma L (iz engleskog. Jetra - jetra) prevladava u tkivima sposobnim za glukoneogenezu. Ovaj oblik inhibiran je suviškom ATP i nekih aminokiselina, posebno al-Nina. M-oblik (od engleskog. Mišićni mišić) ne podliježe takvoj regulaciji. Pod uvjetima dostatne energije u stanicu, inhibira se L-oblik piruvat kinaze. Kao posljedica inhibicije, glikoliza se usporava i stvaraju se uvjeti pogodni za glukoneogenezu.

Konačno, zanimljivo je primijetiti da postoji bliska veza između glikolize, koja se intenzivno pojavljuje u mišićnom tkivu tijekom aktivnog djelovanja, i gluko-neogeneze, posebno karakterističnog za tkivo jetre. Uz maksimalnu mišićnu aktivnost kao rezultat povećane glikolize, višak mliječne kiseline difundira u krv, a značajan dio se pretvara u glukozu (glukoneogenezu) u jetri. Takva glukoza se zatim može koristiti kao energetski supstrat potreban za aktivnost mišićnog tkiva. Odnos između procesa glikolize u mišićnom tkivu i glukoneogeneze u jetri može se prikazati kao shema:

Glukoneogeneza u jetri

Stvaranje glukoze iz laktata. Laktat koji se formira u mišićima koji intenzivno rade ili u stanicama s prevladavajućom anaerobnom metodom katabolizma glukoze ulazi u krv, a zatim u jetru. U jetri je omjer NADH / NAD + niži nego u mišićima koji se kontrahiraju, stoga se reakcija laktat dehidrogenaze odvija u suprotnom smjeru, tj. prema formiranju piruvata iz laktata. Dalje, piruvat je uključen u glukoneogenezu, a nastala glukoza ulazi u krv i apsorbira se u skeletnim mišićima. Ovaj slijed događaja naziva se "ciklus "glukoza-laktat" ili "Coreyjev ciklus"”.

Coreyjev ciklus obavlja 2 bitne funkcije: 1 - osigurava korištenje laktata; 2 - sprječava nakupljanje laktata i, kao posljedicu, opasan pad pH (laktička acidoza). Dio piruvata koji nastaje iz laktata oksidira se jetrom u CO₂ i H₂O. Oksidacijska energija može se koristiti za sintezu ATP-a, koji je neophodan za reakcije glukoneogeneze.

Nastajanje glukoze iz aminokiselina. Aminokiseline, koje se, kataboliziraju, pretvaraju u piruvat ili metabolite citratnog ciklusa, mogu se smatrati potencijalnim prekursorima glukoze i glikogena i nazivaju se glikogenskim. Na primjer, oksa-loacetat, koji se formira iz asparaginske kiseline, je međuproizvod i citratnog ciklusa i glukoneogeneze. Od svih aminokiselina koje ulaze u jetru, oko 30% je alanin. To je zato što razgradnja mišićnih proteina proizvodi aminokiseline, od kojih se mnoge odmah pretvaraju u piruvat, ili prvo u oksaloacetat, a zatim u piruvat. Potonji se pretvara u alanin, dobivajući amino skupinu iz drugih aminokiselina. Alanin iz mišića prenosi se krvlju u jetru, gdje se ponovno pretvara u piruvat, koji je djelomično oksidiran i djelomično ugrađen u neogenezu glukoze. Stoga postoji sljedeći slijed događaja (ciklusa glukoze-alanina): glukoza u mišićima → piruvat u mišićima → alanin u mišićima → alanin u jetri → glukoza u jetri → glukoza u mišićima. Cijeli ciklus ne dovodi do povećanja količine glukoze u mišićima, ali rješava probleme prijenosa amino dušika iz mišića u jetru i sprječava laktičku acidozu.

Stvaranje glukoze iz glicerola. Glicerol nastaje hidrolizom triacilglicerola, uglavnom u masnom tkivu. Mogu koristiti samo ona tkiva koja imaju enzim glicerol kinazu, na primjer, jetra, bubrege. Ovaj enzim ovisan o ATP katalizira pretvorbu glicerola u a-glicerofosfat (glicerol-3-fosfat). Kada je glicerol-3-fosfat uključen u glukoneogenezu, dehidriran je s dehidrogenazom ovisnom o NAD, da bi se dobio dihidroksiacetonfosfat, koji se dalje pretvara u glukozu.

35.35 Ideja pentoznog fosfatnog puta transformacije glukoze. Oksidacijske reakcije (do stupnja ribuloze-5-fosfata). Distribucija i ukupni rezultati tog puta (formiranje pentoza, NADPH i energija)

Put pentoznog fosfata, također se zove heksomonofosfatni šant, služi kao alternativa oksidacijom glukoza-6-fosfata. Put pentoznog fosfata sastoji se od 2 faze (dijelovi) - oksidativne i ne-oksidativne.

U oksidativnoj fazi glukoza-6-fosfat ireverzibilno oksidira u pentozu-ribuloza-5-fosfat, te nastaje smanjeni NADPH. U neoksidacijskoj fazi, ribuloza-5-fosfat se reverzibilno prevodi u riboze-5-fosfat i metabolite glikolize. Put pentoznog fosfata daje stanicama ribozu za sintezu purinskih i pirimidinskih nukleotida i hidrogenizira koenzim NADPH, koji se koristi u regenerativnim procesima. Ukupna jednadžba puta pentoznog fosfata izražena je kako slijedi:

3 Glukoza-6-fosfat + 6 NADP + 3 CO₂ + 6 (NADPH + H +) + 2 Fruktoza-6-fosfat + gliceraldehid-3-fosfat.

Enzimi puta pentoznog fosfata, kao i enzimi glikolize, lokalizirani su u citosolu. Najaktivniji put pentoznog fosfata javlja se u masnom tkivu, jetri, nadbubrežnoj kori, eritrocitima, mliječnoj žlijezdi tijekom dojenja, testisima.

U oksidativnom dijelu puta pentoznog fosfataglukoza-6-fosfat podliježe oksidativnom dekarboksilaciji, što rezultira stvaranjem pentoza. Ovaj korak uključuje 2 reakcije dehidrogenacije.

Prva reakcija dehidrogenacije - pretvorba glukoza-6-fosfata u glukonolakton-6-fosfat - katalizirana je NADP + -ovisnom glukoza-6-fosfat dehidrogenazom i popraćena je oksidacijom aldehidne skupine na prvom ugljikovom atomu i formiranjem jedne reducirane molekule NADPH. Zatim se glukonolakton-6-fosfat brzo pretvara u 6-fosfoglukonat uz sudjelovanje enzima glukonolakton hidrataze. Enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenaza katalizira drugu reakciju dehidrogenacije oksidirajućeg dijela, tijekom koje također dolazi do dekarboksilacije. U ovom slučaju, ugljikov lanac je skraćen s jednim ugljikovim atomom, nastaju ribuloza-5-fosfat i druga hidrogenirana NADPH molekula. Obnovljeni NADPH inhibira prvi enzim oksidacijskog stadija pentoznog fosfatnog puta - glukoza-6-fosfat dehidrogenaze. Pretvorba NADPH u oksidirano stanje NADP + dovodi do slabije inhibicije enzima. Brzina odgovarajuće reakcije se povećava i nastaje veća količina NADPH.

Ukupna jednadžba oksidacijskog stupnja pentozni fosfatstaze mogu biti predstavljene kao:

Reakcije oksidacije glavni su izvor NADPH u stanicama. Hidrogenirani koenzimi dobavljaju vodik s biosintetskim procesima, redoks reakcijama koje uključuju zaštitu stanica od reaktivnih vrsta kisika.

Oksidacijski stadij formacije pentoze i neoksidacijski stupanj (put povratka pentoza u heksozu) zajedno tvore ciklički proces. Takav proces može se opisati općom jednadžbom:

To znači da se od 6 molekula glukoze formira 6 molekula glukoza-5-fosfata (pentoza) i 6 molekula CO.₂. Enzimi neoksidacijske faze pretvaraju 6 molekula ribuloze-5-fosfata u 5 molekula glukoze (heksoze). Kada se ove reakcije provode u slijedu, jedini koristan proizvod je NADPH, koji se formira u oksidativnoj fazi puta pentoznog fosfata. Ovaj se proces naziva ciklus pentoznog fosfata. Tok ciklusa pentoznog fosfata omogućuje stanicama da proizvode NADPH, što je neophodno za sintezu masti, bez gomilanja pentoza.

Energija oslobođena tijekom razgradnje glukoze pretvara se u energiju donatora vodika visoke energije - NADPH. Hidrogenirani NADPH služi kao izvor vodika za reduktivne sinteze, a NADPH energija se pretvara i pohranjuje u novosintetiziranim supstancama, kao što su masne kiseline, koje se oslobađaju tijekom katabolizma i koriste ih stanice.

gluconeogeneze

Sadržaj

Glukoneogeneza je proces formiranja u jetri, a dijelom u kortikalnoj supstanci bubrega (oko 10%) molekula glukoze iz molekula drugih organskih spojeva - izvora energije, kao što su slobodne aminokiseline, mliječna kiselina, glicerol. Masne kiseline slobodnih sisavaca ne koriste se za glukoneogenezu.

Faze glukoneogeneze ponavljaju stupnjeve glikolize u suprotnom smjeru i katalizirane su istim enzimima osim 4 reakcije:

• Pretvorba piruvata u oksaloacetat (enzim piruvat karboksilaze)
• Transformacija oksaloacetata u fosfoenolpiruvat (enzim fosfoenolpiruvat karboksikinaza)
• Pretvorba fruktoza-1,6-difosfatnog u fruktoza-6-fosfat (enzim fruktoza-1,6-difosfataza)
• Pretvorba glukoza-6-fosfata u glukozu (enzim glukoza-6-fosfataza)

Jednadžba ukupne glukoneogeneze: 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH.H + + 6H2O = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6Pn.

Uloga u tijelu Uredi

Kod posta u ljudskom tijelu aktivno se koriste rezervi hranjivih tvari (glikogen, masne kiseline). Oni su podijeljeni na aminokiseline, keto kiseline i druge ne-ugljikohidratne spojeve. Većina tih spojeva se ne izlučuje iz tijela, već se reciklira. Tvari se transportiraju krvlju u jetru iz drugih tkiva i koriste se u glukoneogenezi za sintezu glukoze - glavnog izvora energije u tijelu. Dakle, kada je tijelo iscrpljeno, glukoneogeneza je glavni dobavljač energetskih supstrata.

Učinak alkohola na glukoneogenezu Uredi

Postoji još jedan aspekt koji treba zapamtiti kada se razmatra glukoneogeneza s gledišta ljudske biologije i medicine. Konzumiranje velikih količina alkohola dramatično inhibira glukoneogenezu u jetri, što rezultira nižim razinama glukoze u krvi. Ovo stanje se naziva hipoglikemija. Ovaj učinak alkohola pogađa posebno naglo nakon teških fizičkih napora ili praznog želuca. Ako osoba pije alkohol nakon dugog i napornog fizičkog rada, razina glukoze u krvi može pasti na 40 ili čak 30% norme. Hipoglikemija negativno utječe na funkciju mozga. Posebno je opasno za područja koja kontroliraju tjelesnu temperaturu, tako da, primjerice, pod utjecajem hipoglikemije, tjelesna temperatura može pasti za 2 ° C ili više (kada se mjeri u rektumu). Ako je osobi dano takvo stanje da popije otopinu glukoze, tada će se normalna tjelesna temperatura brzo oporaviti. Stari običaj koji propisuje davanje gladnih ili iscrpljenih ljudi viskiju ili rakiji onima koji su spašeni na moru ili u pustinji, fiziološki je neopravdan, pa čak i opasan; u takvim slučajevima treba dati glukozu.

Glukoneogeneza, gubitak mišića i loše zacjeljivanje rana Edit

Glukagon počinje stimulirati glukoneogenezu nakon oko 6 sati gladovanja, ali intenzivna stimulacija glukoneogeneze nastaje nakon 32 sata gladovanja kada se aktivira hormon kortizol. Napomena: kortizol glukokortikosteroidni hormon je katabolički steroid. Aktivira razgradnju mišićnih proteina i drugih tkiva u aminokiseline, koje djeluju kao prekursori glukoze u glukoneogenezi. Atrofija mišića je nužna mjera koja se mora poduzeti kako bi se glukozi u mozgu osigurala. Stoga je potrebno osigurati dodatnu hranu za bolesnike koji se oporavljaju od operacije ili opsežnih ozljeda (na primjer, dugotrajni sindrom stiskanja ili teške opekline). Ako bolesnik ne dobije dovoljnu količinu hrane, u njegovom tijelu prevladavaju katabolički procesi i dolazi do osiromašenja mišića i tkiva. Da bi rane zacijelile, potrebno je ojačati anaboličke procese za koje je potrebna dodatna hrana.

Glikoliza i glukoneogeneza se međusobno nadopunjuju

Budući da su sinteza i oksidacija glukoze iznimno važni za postojanje stanice (glikolize) i cijelog organizma (glukoneogeneza), regulacija tih procesa zadovoljava zahtjeve organa i tkiva u različitim uvjetima postojanja.

Od glikolitičke oksidacije glukoze

• je način dobivanja energije u aerobnim i anaerobnim uvjetima, neprestano se javlja u svim stanicama i, naravno, mora i bit će aktiviran kada stanica djeluje učinkovitije, na primjer, kontrakcija miocita, kretanje neutrofila;
• Ako se glicerol i acetil-ScoA koriste za sintezu masti u hepatocitima i adipocitima, ova oksidacija se aktivira s viškom glukoze u tim stanicama.

Glukoneogeneza, kao stvaranje glukoze u jetri iz izvora koji nisu ugljikohidrati, neophodna je:

• tijekom hipoglikemije tijekom mišićnog opterećenja - sinteza glukoze iz mliječne kiseline, koja dolazi iz radnih mišića, i iz glicerola, koji nastaje tijekom mobilizacije masti;
• s hipoglikemijom s kratkim postom (do 24 sata) - sinteza uglavnom iz mliječne kiseline, kontinuirano ulazeći u jetru od eritrocita,
• s hipoglikemijom tijekom duljeg gladovanja - uglavnom sinteza iz aminokiselina nastalih tijekom katabolizma proteina, te također iz mliječne kiseline i glicerina.

Dakle, glukoneogeneza, koja ide u jetru, osigurava glukozu svim drugim stanicama i organima (crvenim krvnim stanicama, živčanom tkivu, mišićima itd.), U kojima su aktivni procesi koji zahtijevaju glukozu. Ulazak glukoze u te stanice je također potreban kako bi se održala koncentracija oksaloacetata i kako bi se osiguralo izgaranje u TCA acetil-SKOA izvedeno iz masnih kiselina ili ketonskih tijela.

Općenito, mogu se razlikovati dva načina reguliranja glikolize i glukoneogeneze: hormonski uz sudjelovanje hormona i metaboličkih, tj. upotrebom intermedijarnih ili finalnih produkata metabolizma glukoze.

Tri su glavna područja u kojima su ti procesi regulirani:

• prva reakcija glikolize,
• treća reakcija glikolize i njoj reverzibilna,
• deseta reakcija glikolize i koja joj je reverzibilna.

Regulacija glukoneogeneze

Hormonsku aktivaciju glukoneogeneze provode glukokortikoidi, koji povećavaju sintezu piruvat karboksilaze, fosfoenolpiruvat karboksikinaze, fruktoze-1,6-difosfataze. Glukagon stimulira iste enzime mehanizmom adenilat ciklaze fosforilacijom.

Energija za glukoneogenezu dolazi od β-oksidacije masnih kiselina. Krajnji produkt ove oksidacije, acetil-SCAA, alosterično stimulira aktivnost prvog enzima glukoneogeneze, piruvat karboksilaze. Osim toga, stimulira se fruktoza-1,6-difosfataza uz sudjelovanje ATP-a.

Hormonski i metabolički čimbenici koji reguliraju glikolizu i glukoneogenezu

Regulacija glikolize

Hormonska regulacija

U jetri, glikoliza je stimulirana inzulinom, što povećava broj ključnih enzima glikolize (heksokinaze, fosfruktokinaze, piruvat kinaze).

U jetri, aktivnost glukokinaze, osim inzulina, regulirana je drugim hormonima:

• aktivaciju uzrokuju anonske jezgre,
• njihova aktivnost suzbija glukokortikoide i estrogene.

U drugim tkivima, aktivnost heksokinaza

• povećava se hormonima štitnjače,
• smanjeni za glukokortikoide i somatotropin.

Metabolička regulacija

Heksokinazu nehepatičnih stanica inhibira produkt vlastite reakcije, glukoza-6-fosfat.

fosfo:

• aktivira AMP i njegov vlastiti supstrat (fruktoza-6-fosfat),
• inhibiran - ATP, limunska kiselina, masne kiseline.

Piruvat kinaza se aktivira fruktozom-l, 6-difosfatom (izravna pozitivna regulacija).

Molekule AMP, koje stimuliraju glikolizu, nastaju u reakciji adenilat kinaze, aktiviraju se kada se pojavi višak ADP. Posebno živo, vrijednost takve regulacije očituje se u mišićnom radu:

gluconeogeneze

Glukoneogeneza je proces formiranja u jetri, a dijelom u kortikalnoj supstanci bubrega (oko 10%) molekula glukoze iz molekula drugih organskih spojeva - izvora energije, kao što su slobodne aminokiseline, mliječna kiselina, glicerol. Masne kiseline slobodnih sisavaca ne koriste se za glukoneogenezu.

Sadržaj

Faze glukoneogeneze

Faze glukoneogeneze ponavljaju stupnjeve glikolize u suprotnom smjeru i katalizirane su istim enzimima osim 4 reakcije:

1. Pretvorba piruvata u oksaloacetat (enzim piruvat karboksilaze)
2. Transformacija oksaloacetata u fosfoenolpiruvat (enzim fosfoenolpiruvat karboksikinaza)
3. Pretvorba fruktoza-1,6-difosfatnog u fruktoza-6-fosfat (enzim fruktoza-1,6-difosfataza)
4. Pretvorba glukoza-6-fosfata u glukozu (enzim glukoza-6-fosfataza)

Jednadžba ukupne glukoneogeneze: 2 CH₃COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH. H + + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6P_n [1].

Uloga u tijelu

Kod posta u ljudskom tijelu aktivno se koriste rezervi hranjivih tvari (glikogen, masne kiseline). Oni su podijeljeni na aminokiseline, keto kiseline i druge ne-ugljikohidratne spojeve. Većina tih spojeva se ne izlučuje iz tijela, već se reciklira. Tvari se transportiraju krvlju u jetru iz drugih tkiva i koriste se u glukoneogenezi za sintezu glukoze - glavnog izvora energije u tijelu. Dakle, kada je tijelo iscrpljeno, glukoneogeneza je glavni dobavljač energetskih supstrata.

bilješke

1. Bio Vizualna biokemija. Jan Kohlman, Klaus-Heinrich Rem, Jürgen Wirth. M., Mir, 2000, str

reference

• Pronađite i organizirajte u obliku fusnota linkove na ugledne izvore koji potvrđuju pisanje.
• Dopunite članak (članak je prekratak ili sadrži samo definiciju rječnika).

Zaklada Wikimedia. 2010.

Pogledajte što je "Gluconeogenesis" u drugim rječnicima:

glukoneogeneza - glukoneogeneza... Ortografski rječnik-referenca

GLUCONEOGENEZA - proces stvaranja glukoze u tijelu životinje (uglavnom u jetri) iz proteina, masti i drugih tvari osim ugljikohidrata, primjerice iz glicerina... Velika enciklopedijska riječ

GLUCONEOGENEZA - biokemija. stvaranje glukoze iz prekursora koji nisu ugljikohidrati. Zajedničko središte, način na koji G. u živim organizmima je biosinteza glukoze od piruvične do piruvatne. Opća jednadžba G: 2 piruvat + 4 ATP + 2 GTP (ITP) + + 2 NAD • H + 2H +... Biološki enciklopedijski rječnik

glukoneogeneza - vidjeti glukogenezu. (Izvor: "Mikrobiologija: rječnik pojmova", N. Firsov, M: Drofa, 2006)... Mikrobiološki rječnik

glukoneogeneza - n., broj sinonima: 1 • reakcija (33) ASIS rječnik sinonima. VN Trishin. 2013... rječnik sinonima

glukoneogeneza - - biosinteza glukoze, nastavlja se slično glikolizi, ali u suprotnom smjeru... Kratak rječnik biokemijskih pojmova

Glukoneogeneza - Biosinteza glukoze iz prekursora ugljikohidratnog tipa kao što su piruvati, aminokiseline, glicerin [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Biotehnološke teme EN glukoneogeneza... Referentna knjiga tehničkog prevoditelja

Glukoneogeneza je proces nastanka glukoze u tijelu životinje (uglavnom u jetri) iz proteina, masti i drugih tvari (ne iz ugljikohidrata), primjerice iz glicerola. * * * GLUKONEOGENEZA GLUKONEOGENEZA, proces stvaranja glukoze u tijelu životinja...... enciklopedijski rječnik

GLUKONEOGENEZ - (iz grčkog. Glykys sweet, neos new i geneza rođenja, loza), sinteza monosaharida (Ch. Sample glucose) iz ne-ugljikohidratnih prekursora koji se javlja u živim stanicama pod djelovanjem enzima. G. se izvodi u suprotnom smjeru...... Kemijska enciklopedija

GLUCONEOGENEZA - proces stvaranja glukoze u organizmu životinje (uglavnom u jetri) iz proteina, masti itd. U (ne iz ugljikohidrata), na primjer. iz glicerina. Capercaillie: trenutni muški i ženski (gore)... Prirodoslovlje. Enciklopedijski rječnik

Glukoneogenezu. Uloga jetre u metabolizmu ugljikohidrata;

Otpuštanje ATP u aerobnoj razgradnji glukoze.

Formiranje ATP-a tijekom glikolize može se odvijati na dva načina:

1. Fosforilacija supstrata, kada se radi o sintezi ATP iz ADP i H₃RO₄ koristi se energija makroergijske veze supstrata.

2. Oksidativna fosforilacija zbog energije prijenosa elektrona i protona uz CPE (tkivni kompleksi respiracije).

U aerobnim uvjetima 2 molekule NADH → respiratornog lanca su „spremljene“ i tvore 3 · 2 = 6 ATP molekula. (Oksidirajući NADH dišnog lanca ima 3 točke fosforilacije - to su I, III, IV. Kompleksi dišnog lanca po molekuli O₂ - 3 molekule H₃RO₄. (P / O = 3) je koeficijent fosforilacije, a uzimajući u obzir 2 ATP molekule sintetizirane u fosforilacijskim reakcijama u fazi formiranja piruvata, u prvoj fazi dobivamo 2ATP + 6ATP = 8ATP.

Ako se FAD-ovisni supstrati oksidiraju u respiratornom lancu, konjugacijske točke ostaju 2: III i IV kompleksi (P / O = 2) po molekuli O₂ - 2 molekule H₃RO₄.

Tako, u trećoj fazi, zbog donora vodika i pravilne energetske funkcije Krebsovog ciklusa, dobivamo 24 ATP.

Ukupno, u sva tri stupnja aerobne oksidacije od 1 mola glukoze dobivamo 38 mola ATP-a.

Ukupna energija razgradnje glukoze je 2880 kJ / mol. Slobodna energija hidrolize visoke energetske ATP veze je 50 kJ / mol. Za sintezu ATP u oksidaciji glukoze koristi se 38 · 50 = 1900 kJ, što je 65% ukupne energije razgradnje glukoze. To je maksimalna moguća energetska učinkovitost glukoze.

Vrijednost anaerobne glikolize.

Anaerobna glikoliza, unatoč malom energetskom učinku, glavni je izvor energije za skeletne mišiće u početnom razdoblju intenzivnog rada, tj. u uvjetima gdje je opskrba kisikom ograničena.

Osim toga, zrele crvene krvne stanice izvlače energiju kroz anaerobnu oksidaciju glukoze, jer nemaju mitohondrije.

Glukoneogeneza je sinteza glukoze iz ne-ugljikohidratnih tvari.

Glavni supstrati glukoneogeneze:

Laktat je proizvod anaerobne glikolize u eritrocitima i radnim mišićima, stalno se koristi u glukoneogenezi.

Glicerin se oslobađa tijekom hidrolize masti ili tijekom vježbanja.

Aminokiseline - nastaju tijekom razgradnje mišićnih proteina i uključene su u glukoneogenezu s produljenim postom ili duljim radom mišića.

Krebsovi ciklusi podloga

Masne kiseline ne mogu poslužiti kao izvor glukoze.

Shema uključivanja supstrata u glukoneogenezu.

Glukoneogeneza osigurava tjelesnu potrebu za glukozom u slučajevima kada smanjenje glukoze nije kompenzirano glikogenom u jetri. Na primjer: s relativno dugim postom ili oštrim ograničavanjem ugljikohidrata u prehrani.

Održavanje razine glukoze u krvi tijekom dugotrajnog posta i intenzivnog fizičkog napora. Pod anaerobnim uvjetima, mišići koriste samo glukozu za potrebe energije;

Stalna opskrba glukoze kao izvora energije je apsolutno potrebna za živčano tkivo (mozak) i crvene krvne stanice.

Glukoza je također neophodna za masno tkivo za sintezu glicerola, integralnog dijela lipida.

Proces glukoneogeneze uglavnom se odvija u jetri i manje intenzivna u kortikalnoj supstanci bubrega, kao i intestinalnoj sluznici.

U citosolu se odvijaju reakcije glikolize, a dio reakcija glukoneogeneze odvija se u mitohondrijima.

Uključivanje različitih supstrata u glikoneogenezu ovisi o fiziološkom stanju tijela.

Ukupna jednadžba glukoneogeneze:

Najznačajnije formiranje glukoze, prvenstveno iz piruvata, jer se lako pretvara u glavnu glikogensku aminokiselinu - alanin, kao i mliječnu kiselinu, koja, djelujući u značajnim količinama u krv iz mišića nakon vježbanja, u jetri pod utjecajem LDH oksidira do piruvat. U procesu katabolizma supstrata Krebsovog ciklusa formira se oksaloacetat, koji je također uključen u reakciju glukoneogeneze.

Glavne faze glukoneogeneze podudaraju se s reakcijama glikolize i katalizirane su istim enzimima, ali samo u suprotnom smjeru.

Međutim, postoji vrlo važna značajka zbog činjenice da su 3 reakcije u glikolizi katalizirane kinazama: heksokinaza, fosfofruktokinaza i piruvat kinaza ireverzibilne. Ove barijere se zaobilaze u glukoneogenezi kroz posebne reakcije.

Razmislite o reakcijama glukoneogeneze koje se razlikuju od reakcija glikolize i pojavljuju se u glukoneogenezi koristeći druge enzime.

1. Nastajanje fosfoenolpiruvata iz piruvata (zaobilazeći reakciju piruvat kinaze).

Reakciju katalizira dva enzima: piruvat karboksilaza i fosfoenolpiruvat karboksikinaza.

Prva reakcija odvija se u mitohondrijima. Enzim - piruvat karboksilaza ovisi o biotinu (reakcije karboksilacije u stanicama odvijaju se uz sudjelovanje vitamina H):

Piruvat + CO₂ + ATP + H₂O piruvat karboksilaza oksaloacetatu (SCHUK) + ADP + H₃RO₄

Reakcija se odvija pomoću ATP.

Zatim drugi vlastiti enzim glukoneogeneze, fosfoenolpiruvat karboksikinaze, ulazi u reakciju, reakcija se odvija u citosolu:

SchUK + GTP fosfoenolpiruvatkarbokskniaza Fostoenolpiruvat + S₂ + GDF

U ovoj reakciji, stvaranje mactoergic veze fosfoenolpiruvata nastaje zbog energije GTP, dok dolazi do dekarboksilacije oksaloacetata.

Nakon toga slijede reakcije glikolize u suprotnom smjeru od faze stvaranja fruktoza-1,6-difosfata.

1. Hidroliza fruktoze-1,6-difosfata (zaobilazeći reakciju fosfruktokinaze).

Fruktoza-1,6-difosfat + H₂O Fruktozobifosfatazi Fruktozo-6-fosfat + N₃RO₄

1. Hidroliza fruktoza-6-fosfata (zaobilazeći reakciju heksokinaze)

Enzim - fosfataza glukoza-6-fosfat - fosfoheksoizomeraza.

Glukoza-6-fosfat + N₂O glukoza-6-fosfataza glukoza + N₃RO₄

Slobodna glukoza, koja se formira tijekom ove reakcije, dolazi iz jetre u krvotok i koristi je tkivo.

Energetska ravnoteža glukoneogeneze iz piruvata: 6 mola ATP se konzumira za sintezu 1 mola glukoze i 2 mola piruvata.

važna glukoneogeneza iz glicerina i aminokiseline.

Tijekom posta, kada se masne kiseline jako konzumiraju kao izvori energije, glicerin se proizvodi u velikim količinama, koje se aktivira pomoću ATP pod utjecajem glicerokinaze, pretvara se u α-glicerofosfat, a zatim oksidira glicerofosfat-dehidrogenazom u supstrat fosfodioksiacetona-glikolize.

Nadalje, fosfodioksiaceton se koristi u sintezi glukoze, tj. u glukoneogenezi.

Glukoneogeneza iz laktata.

Laktat nastao tijekom aerobne glikolize pretvara se u piruvat u jetri, a laktat koji nastaje u intenzivno radnim mišićima ulazi u krv, a zatim u jetru i pretvara se u piruvat LDH, koji je uključen u glukoneogenezu, a nastala glukoza ulazi u krv i apsorbira ga skeletni mišići - ovaj slijed se naziva Coreyjev ciklus ili ciklus glukoza-laktat.

Za svaku molekulu laktata tijekom glukoneogeneze konzumiraju se tri ATP molekule (točnije, dva ATP i jedan GTP); Budući da stvaranje glukoze zahtijeva 2 molekule laktata, ukupni proces glukoneogeneze iz laktata opisan je kako slijedi:

2 laktat + 6 ATP + 6 N₂O → glukoza + 6 ADP + 6 N₃RO₄.

Nastala glukoza može ponovno ući u mišiće i tamo se pretvoriti u mliječnu kiselinu.

Glukoza + 2 ADP + 2 N₃RO₄ → 2 laktat + 2 ATP + 2 N₂O.

Kao posljedica djelovanja ciklusa Corey (ciklus glukoze-laktata), radni mišići proizvode 2 ATP konzumirajući 6 ATP u jetri.

SINTEZA GLUKOZE U ŽIVOTINJI (GLUCONEOGENEZA)

Glukoneogeneza je proces sinteze glukoze iz ne-ugljikohidratnih tvari. U sisavaca, ovu funkciju obavljaju uglavnom jetre, u manjoj mjeri - bubrezi i stanice intestinalne sluznice. Glavni supstrati glukoneogeneze su piruvat, laktat, glicerin, aminokiseline (slika 10).

Glukoneogeneza osigurava tjelesnu potrebu za glukozom u slučajevima kada dijeta sadrži nedovoljnu količinu ugljikohidrata (tjelovježba, post). Trajni unos glukoze posebno je potreban za živčani sustav i crvene krvne stanice. Kada koncentracija glukoze u krvi padne ispod određene kritične razine, funkcija mozga je smanjena; kod teške hipoglikemije dolazi do kome dolazi do smrti i može doći do smrti.

Opskrba glikogenom u tijelu dovoljna je da zadovolji zahtjeve za glukozu između obroka. Kod ugljikohidrata ili potpunog gladovanja, kao iu uvjetima produljenog fizičkog rada, koncentracija glukoze u krvi održava se glukoneogenezom. Tvari koje se mogu pretvoriti u piruvat ili bilo koji drugi metabolit glukoneogeneze mogu biti uključene u ovaj proces. Slika prikazuje točke uključivanja primarnih supstrata u glukoneogenezu:

Glukoza je potrebna za masno tkivo kao izvor glicerola, koji je dio glicerida; ona igra značajnu ulogu u održavanju učinkovite koncentracije metabolita ciklusa limunske kiseline u mnogim tkivima. Čak iu uvjetima u kojima je većina kalorijskih potreba tijela zadovoljena masti, uvijek postoji određena potreba za glukozom. Osim toga, glukoza je jedino gorivo za rad skeletnih mišića u anaerobnim uvjetima. Prekursor je mliječnog šećera (laktoze) u mliječnim žlijezdama i aktivno ga konzumira fetus tijekom razvojnog razdoblja. Mehanizam glukoneogeneze koristi se za uklanjanje produkata metabolizma tkiva iz krvi, kao što je laktat formiran u mišićima i crvenim krvnim stanicama, glicerol, koji se kontinuirano formira u masnom tkivu.

Uključivanje različitih supstrata u glukoneogenezu ovisi o fiziološkom stanju tijela. Laktat je proizvod anaerobne glikolize u crvenim krvnim stanicama i radnim mišićima. Glicerin se oslobađa tijekom hidrolize masti u masnom tkivu u razdoblju nakon adsorpcije ili tijekom vježbanja. Aminokiseline nastaju kao rezultat raspada mišićnih proteina.

Sedam reakcija glikolize lako je reverzibilno i koriste se u glukoneogenezi. No, tri kinazne reakcije su nepovratne i moraju se skretati (slika 12). Prema tome, fruktoza-l, 6-difosfat i glukoza-6-fosfat se defosforiliziraju specifičnim fosfatazama, a piruvat se fosforilizira da nastane fosfoenolpiruvat kroz dva međufaza preko oksaloacetata. Stvaranje oksaloacetata katalizirano je piruvatnom karboksilazom. Ovaj enzim sadrži biotin kao koenzim. Oksaloacetat nastaje u mitohondrijima, transportira se u citosol i uključuje se u glukoneogenezu. Pozornost treba obratiti na činjenicu da svaka od ireverzibilnih reakcija glikolize, zajedno s odgovarajućom ireverzibilnom reakcijom glukoneogeneze, čine ciklus koji se naziva supstrat:

Postoje tri takva ciklusa - prema tri nepovratne reakcije. Ovi ciklusi služe kao točke primjene regulatornih mehanizama, zbog čega se protok metabolita mijenja ili na putu razgradnje glukoze ili na putu njegove sinteze.

Smjer reakcija prvog ciklusa supstrata reguliran je uglavnom koncentracijom glukoze. Tijekom probave povećava se koncentracija glukoze u krvi. Aktivnost glukokinaze u ovim uvjetima je maksimalna. Kao rezultat toga, glikolitička reakcija glukoze® glukoza-6-fosfata se ubrzava. Osim toga, inzulin potiče sintezu glukokinaze i time ubrzava fosforilaciju glukoze. Budući da glukokinaza u jetri nije inhibirana glukoza-6-fosfatom (za razliku od heksokinaze mišića), glavni dio glukoza-6-fosfata usmjeren je uz glikolitički put.

Pretvorba glukoza-6-fosfata u glukozu katalizira druga specifična fosfataza - glukoza-6-fosfataza. Prisutan je u jetri i bubrezima, ali ga nema u mišićima i masnom tkivu. Prisutnost ovog enzima omogućuje tkivu da isporučuje glukozu u krv.

Razgradnja glikogena s nastankom glukoza-1-fosfata je fosforilaza. Sinteza glikogena odvija se potpuno drugačijim putem, stvaranjem uridin difosfatne glukoze i katalizirana glikogen sintazom.

Drugi supstratni ciklus: konverzija fruktoze-1,6-bisfosfata u fruktoza-6-fosfat katalizira se specifičnim enzimom fruktoza-1,6-bisfosfataza. Ovaj se enzim nalazi u jetri i bubrezima, također je pronađen u mišićima s tragovima.

Smjer reakcije drugog supstratnog ciklusa ovisi o aktivnosti fosfofruktokinaze i fruktoza-1,6-bisfosfat fosfataze. Aktivnost ovih enzima ovisi o koncentraciji fruktoze-2,6-bisfosfata.

Fruktoza-2,6-bisfosfat nastaje fosforilacijom fruktoza-6-fosfata uz sudjelovanje bifunkcionalnog enzima (BIF), koji također katalizira reverznu reakciju.

Aktivnost kinaze događa se kada je bifunkcionalni enzim u defosforiliranom obliku (BIF-OH). Defosforilirani oblik BIF je karakterističan za apsorpcijsko razdoblje kada je indeks inzulina-glukagona visok.

S niskim indeksom inzulina i glukagona koji je karakterističan za produženo razdoblje gladovanja, pojavljuje se BIF fosforilacija i manifestacija aktivnosti fosfataze, što rezultira smanjenjem količine fruktoze-2,6-bisfosfata, usporavanjem glikolize i prelaskom na glukoneogenezu.

Reakcije kinaze i fosfataze katalizirane su različitim aktivnim mjestima BIF-a, ali u svakom od dvaju stanja enzima - fosforiliranog i defosforiliranog - inhibirano je jedno od aktivnih mjesta.

Datum dodavanja: 2015-09-18; Pregleda: 1298; PISANJE NALOGA

Glukoneogeneza u jetri

Glukoneogeneza je sinteza glukoze iz ne-ugljikohidratnih proizvoda. Takvi proizvodi ili metaboliti su prvenstveno mliječna i piruvična kiselina, tzv. Glikogenske aminokiseline i brojni drugi spojevi. Drugim riječima, prekursori glukoze u glukoneogenezi mogu biti piruvat ili bilo koji spoj koji se pretvara u piruvat tijekom katabolizma ili jednog od međuproizvoda ciklusa trikarboksilne kiseline. Kod kralježnjaka je glukoneogeneza najintenzivnija u stanicama jetre i bubrega (korteks).

Većina faza glukoneogeneze je preokret reakcija glikolize. Samo su tri reakcije glikolize (heksokinaza, fosfruktokinaza i piruvat kinaza) nepovratne, stoga se drugi enzimi koriste u procesu glukoneogeneze u tri faze. Razmotrite put sinteze glukoze iz piruvata.

Nastajanje fosfoenolpiruvata iz piruvata. Sinteza fosfoenolpiruvata provodi se u nekoliko faza. U početku piruvat pod utjecajem piruvat karboksilaze i uz sudjelovanje CO₂ i ATP je karboksiliran (tzv. aktivni oblik CO₂, u čijem formiranju, uz ATP, sudjeluje biotin.) s formacijom oksaloacetata:

Zatim, kao rezultat dekarboksilacije i fosforilacije pod utjecajem enzima fosfoenolpiruvat karboksikinaze (naziv enzima daje se obrnutom reakcijom), oksaloacetat se pretvara u fosfoenolpiruvat. Donor ostatka fosfata u reakciji je gvanozin trifosfat (GTP):

Kasnije je utvrđeno da su i citoplazma i mitohondrijski enzimi uključeni u stvaranje fosfoenolpiruvata.

Prva faza je lokalizirana u mitohondrijima (sl. 88). Piruvat karboksilaza, koja katalizira ovu reakciju, je alosterički mitohondrijski enzim. Acetil-CoA je potreban kao alosterički aktivator ovog enzima. Mitohondrijska membrana je nepropusna za nastali oksaloacetat. Potonji se također obnavlja u malohondriji u malatu:

Reakcija se odvija uz sudjelovanje mitohondrijske NAD-ovisne malat dehidrogenaze. Kod mitohondrija, omjer NADH₂/ NAD je relativno velik, pa se intramitohondrijski oksaloacetat lako vraća malatu, koji lako napušta mitohondrije, prolazeći kroz mitohondrijsku membranu. U citoplazmi je omjer NADH₂/ OVER je vrlo mali i malat se ponovno oksidira u oksaloacetat uz sudjelovanje citoplazmatske NAD-ovisne malat dehidrogenaze:

Daljnja pretvorba oksaloacetata u fosfoenolpiruvat događa se u citoplazmi stanice. Na sl. 89 prikazuje gornji postupak stvaranja fosfoenolpiruvata iz piruvata.

Konverzija fruktoze-1,6-difosfata u fruktoza-6-fosfat. Fosfoenolpiruvat nastao iz piruvata pretvara se u fruktozu-l, 6-difosfat kao rezultat niza reverzibilnih reakcija glikolize. Nakon toga slijedi reakcija fosfruktokinaze koja je nepovratna. Glukoneogeneza zaobilazi ovu endergonsku reakciju. Konverzija fruktoze-1,6-difosfata u fruktoza-6-fosfat katalizirana je specifičnom fosfatazom:

Treba napomenuti da se fruktoza-bis-fosfataza inhibira AMP-om i aktivira ATP-om, tj. Ti nukleotidi djeluju na fruktozu-bis-fosfatazu, suprotno njihovom učinku na fosfofruktokinazu (vidi str. 329). Kada je koncentracija AMP niska i koncentracija ATP visoka, stimulira se glukoneogeneza. Nasuprot tome, kada je omjer ATP / AMP nizak, dolazi do cijepanja glukoze u stanici.

Nastajanje glukoze iz glukoza-6-fosfata. U kasnijoj reverzibilnoj fazi biosinteze glukoze, fruktoza-6-fosfat se pretvara u glukoza-6-fosfat. Potonji se može defosforilirati (tj. Reakcija zaobilazi heksokinaznu reakciju) pod utjecajem enzima glukoza-6-fosfataze:

Na sl. Slika 89 prikazuje reakcije "premošćivanja" u biosintezi glukoze iz piruvata i laktata. Zanimljivo je primijetiti da postoji bliska povezanost između glikolize, koja se intenzivno pojavljuje u mišićnom tkivu tijekom aktivne aktivnosti, te glukoneogeneze, osobito karakteristične za tkivo jetre. Uz maksimalnu mišićnu aktivnost kao rezultat povećane glikolize, višak mliječne kiseline difundira u krv. Značajan dio viška laktata u jetri pretvara se u glukozu (glukoneogenezu). Glukoza nastala u jetri može se zatim koristiti kao energetski supstrat potreban za aktivnost mišićnog tkiva. Odnos između procesa glikolize u mišićnom tkivu i glukoneogeneze u jetri prikazan je na dijagramu.

Aerobni metabolizam piruvata

Stanice koje su slabo opskrbljene kisikom mogu djelomično ili potpuno postojati zbog energije glikolize. Međutim, većina tkiva dobiva energiju uglavnom zbog aerobnih procesa (na primjer, oksidacija piruvata). Tijekom glikolize, piruvična kiselina se obnavlja i pretvara u mliječnu kiselinu - krajnji proizvod anaerobnog metabolizma; u slučaju aerobne transformacije, piruvična kiselina se podvrgava oksidativnom dekarboksilaciji kako bi nastala acetil-CoA, koja se zatim može oksidirati u vodu i CO₂.

Oksidacija piruvata u acetil-CoA (oksidativno dekarboksiliranje piruvične kiseline)

Oksidacija piruvata u acetil CoA, katalizirana sustavom piruvat dehidrogenaze, odvija se u nekoliko faza (Sl. 90). U njemu sudjeluju tri enzima (piruvat-dehidrogenaza, lipoatacetil-transferaza, lipoamid-dehidrogenaza) i pet koenzima (NAD, FAD, tiamin-difosfat, amid lipoične kiseline i koenzim A). Ukupno, reakcija se može napisati na sljedeći način:

Piruvat + NAD + HS-KoA -> Acetil-CoA + NADH₂ + CO₂

Reakcija je popraćena značajnim smanjenjem standardne slobodne energije i praktički je nepovratna.

Prvi stupanj oksidativne dekarboksilacije piruvata katalizira enzim piruvat dehidrogenaza (E₁); Koenzim u ovoj reakciji je TDF. Odvaja se₂, i hidroksietil derivat TDF je formiran od piruvata:

U drugoj fazi procesa, hidroksietilna skupina kompleksa E₁ - THP-CHOH-CH₃ se prenosi u amid lipoične kiseline, što je opet povezano s enzimom lipoatacetiltransferaza (E₂). Acetil je povezan s reduciranim oblikom amida lipoične kiseline, a TDF-E je oslobođen.₁.

Acetil-lipoat (povezan s kompleksom enzima) zatim stupa u interakciju s koenzimom A (treća faza). Reakciju katalizira enzim lipoat acetiltransferaza (E₂). Nastaje Acetil CoA, koji se odvaja od enzimskog kompleksa:

U četvrtom stupnju dolazi do oksidacije reducirane lipoične kiseline do disulfidne forme. Reakciju katalizira enzim lipoamid dehidrogenaza (E₃), koji sadrži koenzim FAD, sposoban smanjiti:

Konačno, u petom stupnju, E₃-FADH₂ oksidira NAD. Kao rezultat reakcije, oksidirani oblik E se regenerira.₃-Formira se FAD i NADH₂:

Acetil-CoA nastao u procesu oksidativnog dekarboksiliranja podliježe daljnjoj oksidaciji formiranjem CO na kraju₂ i H₂A. Drugim riječima, potpuna oksidacija acetil CoA događa se u ciklusu trikarboksilne kiseline ili Krebsovom ciklusu. Ovaj proces, kao i oksidativna dekarboksilacija piruvata, javlja se u mitohondrijima stanica.

Glyoxylate ciklus

U višim biljkama i mikroorganizmima u procesu glukoneogeneze, glioksilatni ciklus igra važnu ulogu. Zbog tog ciklusa viša biljaka i mikroorganizmi mogu pretvoriti bikarbonske metabolite, a time i acetil-CoA u ugljikohidrate. U životinjskim stanicama ne postoje dva ključna enzima glioksilatnog ciklusa: izocitratna lijaza i malat sintaza, te se stoga u njima ne može provesti ovaj ciklus.

Opća shema ciklusa glioksilata može se prikazati kako slijedi:

gluconeogeneze

Glukoneogeneza je sinteza glukoze iz tvari ne-ugljikohidratne prirode, koja se javlja uglavnom u jetri, a manje intenzivno u kortikalnoj supstanci bubrega i crijevnoj sluznici.

Funkcija glukoneogeneze je održavanje razine glukoze u krvi tijekom dugotrajnog posta i intenzivnog fizičkog napora. Trajni unos glukoze kao izvor energije posebno je potreban za živčana tkiva i crvene krvne stanice.

Supstrati za glukoneogenezu - PVC, mliječna kiselina, glicerin, aminokiseline. Njihovo uključivanje u glukoneogenezu ovisi o fiziološkom stanju organizma.

Većina reakcija glukoneogeneze je obrnuta glikoliza. Oni su katalizirani istim enzimima kao i odgovarajuće reakcije glikolize.

Tri reakcije glikolize (heksokinaza (1), fosfruktokinaza (3), piruvat (10)) su nepovratne, a tijekom glukoneogeneze drugi enzimi djeluju u tim fazama.

Sinteza glukoze iz PVC-a.

Prva faza je stvaranje fosfoenolpiruvata iz PVC-a.

a) karboksilacija PVA pod utjecajem piruvat karboksilaze s nastankom oksaloacetata u mitohondrijima:

Piruvat karboksilaza je mitohondrijski enzim čiji je alosterički aktivator acetil-KoA. Za oksaloacetat, mitohondrijska membrana je neprobojna, stoga se oksaloacetat u mitohondrijima pretvara u malat uz sudjelovanje mitohondrijske NAD-ovisne malat dehidrogenaze:

Malat izlazi iz mitohondrija kroz mitohondrijsku membranu u citosol, gdje se pod djelovanjem citoplazmatske NAD-ovisne malat dehidrogenaze oksidira u oksaloacetat:

b) dekarboksilacija i fosforilacija oksaloacetata odvijaju se u citosolu stanice s formiranjem fosfoenolpiruvata; enzim - fosfoenolpiruvat karboksikinaza:

Faza 2 - konverzija fruktoze-1,6-bisfosfata u fruktoza-6-fosfat.

Kao rezultat reverzibilnih reakcija glikolize, fosfoenolpiruvat se pretvara u fruktoza-1,6-fosfat. Nakon toga slijedi ireverzibilna reakcija glikolize fosfolistokinaze. Glukoneogeneza zaobilazi ovu reakciju:

Treća faza je stvaranje glukoze iz fruktoza-6-fosfata.

Fruktoza-6-fosfat se pretvara u glukoza-6-fosfat, koji se defosforilira (reakcija se odvija oko heksokinaze) pod utjecajem glukoza-6-fosfataze:

194.48.155.245 © studopedia.ru nije autor objavljenih materijala. No, pruža mogućnost besplatnog korištenja. Postoji li kršenje autorskih prava? Pišite nam | Kontaktirajte nas.

Onemogući oglasni blok!
i osvježite stranicu (F5)
vrlo je potrebno